1.艾清海 2.鄧學(xué)威

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雙層幕墻淺論

1.艾清海 2.鄧學(xué)威

1.身份證號(hào)：152105198809140314 2.身份證號(hào)：210521198908233475

隨著時(shí)代的發(fā)展，建筑的要求也越來越高：安全、舒適、美觀、節(jié)能環(huán)保。而普通的門窗已難以滿足人們對建筑更高的追求。這時(shí)，幕墻開始逐漸出現(xiàn)，并且得到越來越廣泛的應(yīng)用。

建筑節(jié)能是當(dāng)今熱門的話題，各種節(jié)能技術(shù)自然備受關(guān)注，節(jié)能環(huán)保型門窗幕墻的開發(fā)、應(yīng)用，推廣已經(jīng)成為行業(yè)發(fā)展的新趨勢。幕墻的節(jié)能，一直朝著兩個(gè)方向發(fā)展；建筑節(jié)能材料的研究以及結(jié)構(gòu)的改進(jìn)。在材料方面，出現(xiàn)了斷熱型材、中空型材、中空Low-E玻璃及真空玻璃。結(jié)構(gòu)方面，隨著玻璃幕墻發(fā)展，斷熱型材中空玻璃幕墻、隱框中空玻璃幕墻的節(jié)能性有一定提高，但是提高有限。單層幕墻由于其結(jié)構(gòu)上的限制，很難適應(yīng)氣候季節(jié)的變化，難以滿足建筑師對建筑物舒適度的要求，因此兩層結(jié)構(gòu)之間形成緩沖區(qū)的設(shè)計(jì)思路自然運(yùn)用在幕墻結(jié)構(gòu)上，雙層幕墻應(yīng)運(yùn)而生。雙層玻璃幕墻技術(shù)的開發(fā)、應(yīng)用是當(dāng)今建筑幕墻的引領(lǐng)者，能夠滿足建筑師對建筑外觀設(shè)計(jì)的追求，同時(shí)又具有通風(fēng)、保溫、隔聲等效果，從20世紀(jì)80年代在歐美國家出現(xiàn)，并在多個(gè)國家逐漸得到應(yīng)用。

一.雙層幕墻的概念

雙層幕墻(又稱熱通道幕墻、氣循環(huán)幕墻、呼吸幕墻、綠色幕墻、健康幕墻等)不同于傳統(tǒng)的單層幕墻，它是由一層外層玻璃幕墻和一層內(nèi)層玻璃幕墻(或玻璃窗)組成的雙層玻璃幕墻，兩層玻璃幕墻之間留有一空腔(通道)，這個(gè)通道稱為熱通道。

二.雙層幕墻的分類

在現(xiàn)有文獻(xiàn)中，通風(fēng)雙層幕墻有多種不同的分類方法。最常用的分類方法是按照氣流循環(huán)體系區(qū)分，可分為兩大類：

(1)封閉式內(nèi)循環(huán)體系熱通道雙層幕墻

(2)敞開式外循環(huán)體系熱通道雙層幕墻

三.雙層幕墻的結(jié)構(gòu)形式及其特性

無論內(nèi)循環(huán)還是外循環(huán)體系：都是在雙層玻璃之間形成溫室效應(yīng)，并將其溫室的夏季的過熱空氣排除室外，冬季把太陽熱能又控制排入室內(nèi)，節(jié)約大量能源。內(nèi)循環(huán)和外循環(huán)體系有如下特點(diǎn)：

1.封閉式內(nèi)循環(huán)體系熱通道雙層幕墻內(nèi)層幕墻一般采用單片玻璃或可開啟窗，外層幕墻則采用中空玻璃或者Low-E玻璃，型材為隔熱(或斷熱)型材，外層幕墻原則上是完全封閉，內(nèi)層幕墻設(shè)開啟扇或通風(fēng)口，兩層幕墻之間的通風(fēng)換氣層一般為100mm-200mm，通風(fēng)換氣層與吊頂部位設(shè)置的通風(fēng)系統(tǒng)相通，從下而上進(jìn)行強(qiáng)制性空氣循環(huán)，室內(nèi)空氣通過內(nèi)層玻璃下部的通風(fēng)口進(jìn)入換氣層，使內(nèi)側(cè)幕墻玻璃溫度達(dá)到或接近室內(nèi)溫度，達(dá)到節(jié)能效果。其特點(diǎn)如下：

(1)其結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)可采用框架斷熱或單元斷熱形式。

(2)一般外層玻璃選用中空鋼化，內(nèi)層玻璃選擇單片鋼化。

(3)采用強(qiáng)制措施，電控管道系統(tǒng)，在夏季和白天將雙層封閉熱通道大部分熱空氣排除在外。冬季將溫室效應(yīng)蓄熱通過管道回路系統(tǒng)加熱傳到室內(nèi)，達(dá)到節(jié)能效果。

(4)需要增設(shè)自然空氣進(jìn)入室內(nèi)的窗扇通風(fēng)。

(5)便于清洗雙層玻璃之間的灰塵。

(6)使用材料較少，因此成本較低。

(7)但需用電子驅(qū)動(dòng)抽風(fēng)，比外循環(huán)節(jié)能效率低一些。

2.敞開式外循環(huán)呼吸幕墻的內(nèi)層幕墻一般采用中空玻璃或者Low-E玻璃，型材為隔熱(或斷熱)型材，外層幕墻則采用由單片玻璃制作的敞開式幕墻結(jié)構(gòu)?？諝鈴耐鈱幽粔Φ南峦ǖ肋M(jìn)入熱通道空間，然后從外層幕墻的上部排風(fēng)口排出，而內(nèi)層幕墻則完全封閉。敞開式幕墻在一定條件下可以靠自然通風(fēng)，不需要借助于專門的通風(fēng)設(shè)備，維護(hù)和運(yùn)行費(fèi)用較低，是目前應(yīng)用比較廣泛的幕墻形式。敞開式幕墻的進(jìn)風(fēng)口和排風(fēng)口可以開啟和關(guān)閉，夏季時(shí)開啟進(jìn)風(fēng)口和排風(fēng)口，熱空氣形成自下而上的空氣流動(dòng)(有關(guān)試驗(yàn)證明這種熱空氣流動(dòng)的速度可達(dá)到6m/s)，帶走熱通道內(nèi)由于日照而產(chǎn)生的熱量，降低內(nèi)層幕墻的外表面溫度，減少了空調(diào)制冷的負(fù)荷，節(jié)約了能源，降低了能耗；冬季關(guān)閉進(jìn)風(fēng)口和排風(fēng)口，熱通道因?yàn)殛柟庹丈涠鴾囟壬叱蔀榉忾]溫室，提高了內(nèi)層幕墻的外表面溫度，起到保溫作用，減少了建筑物采暖的運(yùn)行費(fèi)用。

此外，無論是敞開式幕墻還是封閉式幕墻都可以在熱通道內(nèi)設(shè)置可調(diào)控的鋁合金百葉窗簾或者電動(dòng)卷簾，有效調(diào)節(jié)陽光的照射。現(xiàn)今，機(jī)電感應(yīng)玻璃，電控變色窗的技術(shù)也逐漸成熟，使雙層幕墻系統(tǒng)更加簡化以節(jié)省更大的空間的同時(shí)獲得更好的效果。

四.雙層幕墻的優(yōu)、缺點(diǎn)

1.優(yōu)點(diǎn)：

(1)低造價(jià)。這里要說明的是，與電動(dòng)變色窗、熱變色窗、光變色窗的方案相比，造假要低很多。

(2)隔聲。良好的隔聲效果是使用通風(fēng)雙層幕墻的最重要因素之一，特別是在外部噪聲大的地區(qū)。

(3)隔熱。在冬季，減小空氣腔內(nèi)空氣流速，增加其溫度會(huì)降低玻璃表面?zhèn)鳠崴俣龋瑴p少熱損失，可以提高保溫效果；夏季。自然通風(fēng)、輔助機(jī)械通風(fēng)或機(jī)械通風(fēng)時(shí)，可以排出空氣腔中的熱空氣，降低空氣腔內(nèi)空氣溫度，減少空調(diào)負(fù)荷。

(4)夜間通風(fēng)。夏季，內(nèi)層容易過熱，在夜間用自然通風(fēng)預(yù)冷室內(nèi)區(qū)域就可以節(jié)能。早晨，室內(nèi)溫度不是很高，會(huì)讓使用者感覺很舒適，并可以提高室內(nèi)空氣的質(zhì)量。

(5)節(jié)能，減小環(huán)境影響。與傳統(tǒng)的單層幕墻相比，設(shè)計(jì)合理時(shí)額外的一外套增加節(jié)能的效果。

(6)熱舒適性-內(nèi)墻溫度。因?yàn)楣┡就L(fēng)雙層幕墻空氣腔內(nèi)的溫度比室外高，與單層幕墻相比，通風(fēng)雙層幕墻內(nèi)層的溫度可以與室內(nèi)溫度接近。

(7)對遮陽或照明設(shè)施的更好保護(hù)。因?yàn)檫@些設(shè)備布置在通風(fēng)雙層幕墻中間的空氣腔內(nèi)，它們可以不受風(fēng)雨的影響。

2、缺點(diǎn)

(1)建造、維護(hù)和運(yùn)行成成本高。和傳統(tǒng)的幕墻比，建造維護(hù)和運(yùn)行的成本要高很多；

(2)減少建筑室內(nèi)可利用面積。通風(fēng)雙層幕墻的空氣腔的寬度從20cm到幾米。因此會(huì)減少實(shí)際的使用空間，通?？諝馇坏膶挾葧?huì)影響內(nèi)部參數(shù)和幕墻形成能；有時(shí)，空氣腔的寬度越大，越能提高與外層相鄰的內(nèi)層的熱舒適性。

(4)過熱問題。若設(shè)計(jì)不當(dāng)，在夏季時(shí)空氣腔內(nèi)的空氣溫度會(huì)過高，進(jìn)而會(huì)使室內(nèi)溫度升高，增加空調(diào)負(fù)荷。

(5)增加結(jié)構(gòu)承重。雙層幕墻結(jié)構(gòu)與傳統(tǒng)幕墻相比重量會(huì)增大很多，所以結(jié)構(gòu)的承重也會(huì)加大。

事實(shí)上，雙層幕墻系統(tǒng)很大程度依賴于外界環(huán)境，因?yàn)樵撓到y(tǒng)可以讓室外環(huán)境對室內(nèi)環(huán)境產(chǎn)生影響。所以，在做雙層幕墻設(shè)計(jì)時(shí)要根據(jù)項(xiàng)目的具體情況來考慮。雖然雙層幕墻有很多優(yōu)點(diǎn)，但它的造價(jià)偏高，所以在選擇雙層幕墻作為建筑外圍護(hù)結(jié)構(gòu)時(shí)應(yīng)慎重考慮涉及到的各方面要求。當(dāng)然，在無數(shù)的技術(shù)人員的不斷創(chuàng)新下，雙層幕墻的各方面特性會(huì)得以更加突出和完善。