通风式双层幕墙应用技术

　　摘要:本文主要介绍通风式双层幕墙的工作原理、结构特点、应用案例与反馈等。

　　关键词:通风式双层幕墙、内通风、外通风、环保与节能、智能幕墙

【专家档案】

　　专家姓名：花定兴 中国门窗幕墙网 专家组专家

　　技术职称：高级工程师及教授　专长：大型空间建筑幕墙复杂钢结构、索结构的方案设计、复杂的幕墙结构与主体建筑结构的力学关系原理分析。

　　1.双层幕墙概述

　　1.1双层幕墙的主要功能及工作原理

　　1.1.1双层幕墙的概念与分类

　　双层幕墙又称热通道幕墙、气循环幕墙、呼吸式幕墙等，是由外层幕墙、热通道(空气间层)和内层幕墙(或门、窗)共同组成，且热通道内能形成空气有序流动的建筑幕墙。

　　双层幕墙是一种新型的节能环保幕墙，是幕墙技术的新发展。根据热通道幕墙的空气流循环方式，可将其分为“封闭式内通风体系”和可自然通风的“敞开式外通风体系”的两种类型。

1.1.2双层幕墙的工作原理

　　内通风双层幕墙其外层玻璃幕墙一般为全封闭，内层玻璃幕墙下部设有通风口，热通道与室内吊顶内暖通系统抽风管相通，室内空气通过通风口进入热通道，通过强制性空气流动循环，使内侧幕墙表面温度达到或接近室内温度，从而在靠近玻璃幕墙附近区域形成良好的工作环境。这就大大节省了取暖和制冷的能源消耗，达到节能效果。同时通道内可设置可调控的百页帘或垂帘，以有效地调节日照遮阳。

　　联合幕墙论坛外通风双层幕墙则是在外层玻璃幕墙上下两端设有进风和排风装置，与热通道相连。冬天时关闭进风和排风口，由于阳光的照射，热通道内空气温度像一个温室，可以提高内侧幕墙的外表面温度，减少建筑物采暖运行费用。夏天热通道内温度升高，这时打开热通道上下两端的进排风口，在热通道内由于“烟囱”效应产生气流，气流运动带走通道内的热量，降低内侧幕墙外表面温度，减少空调负荷，节省能源。通过通道内上下两端进排风口的调节在通道内形成负压，利用室内两则幕墙的压差和开启扇就可以在建筑物内形成气流，进行通风换气。这样，通过对太阳辐射的有效利用，就可以显著的节省能源。

　　1.1.3双层幕墙的主要功能

　　双层幕墙的主要功能如下:可以充分的利用太阳能;保障良好的通风效果;提高隔音能力;降低空调使用率;减少风及恶劣气候的影响;提供良好的工作居住环境。

　　1.2双层幕墙的结构特点

　　1.2.1内通风双层幕墙的结构特点

　　内层幕墙可采用普通幕墙或铝合金窗，外层幕墙可采用隔热明框幕墙或者采用隔热单元幕墙。一般外层玻璃选用中空钢化玻璃，内层玻璃选择普通单片钢化玻璃。外层幕墙完全封闭，空气流动在室内和热通道间进行。内、外层幕墙间热通道的宽度较窄，一般为120mm～300mm。需要借助于专门的设备完成空气的流动，运行成本较高。需要增设自然空气进入窗。便于清洗双层玻璃之间的灰尘。使用材料较少，因此成本较低。但需用电力驱动抽风，它比外通风结构节能率低一些。可根据需要在热通道内设置可调控的铝合金百叶窗或电动卷帘，有效地调节阳光照射。

　　1.2.2外通风双层幕墙的结构特

　　内层幕墙一般采用中空玻璃或者Low一E玻璃，型材为隔热型材，外层幕墙则采用由单片玻璃制作的敞开式幕墙结构。外通风双层幕墙可以完全靠自然通风，不需要借助于专门的设备，维护和运行费用较低，是目前应用比较广泛的双层幕墙形式。外通风双层幕墙的进风口和排风口可以开启和关闭，夏季时开启进风口和排风口，热空气形成自下而上的空气流动，带走热通道内由于日照而产生的热量，降低内层幕墙的外表面温度，减少了空调制冷的负荷，节约了能源，降低了能耗;冬季关闭进风口和排风口，热通道因为阳光照射得以温度升高而成为封闭温室，提高了内层幕墙的外表面温度，起到保温作用，减少了建筑物采暖的运行费用。此外，外通风双层幕墙也可以根据需要而在热通道内设置可调控的铝合金百叶窗帘或者电动卷帘，有效地调节阳光的照射。

　　1.3双层幕墙的适用范围

　　我国南方炎热的夏季，人们希望室内比较凉爽，建筑物的热工设计追求冷房效果，以减少空调的制冷负担，节约能源和运行费用，人也感到自然、舒适。根据《民用建筑热工设计规范》，建筑的夏季防热应采取自然通风，窗户遮阳、围护结构隔热和环境绿化等综合措施。双层幕墙的夏季防热设计，一方面采取遮阳的措施，以减少太阳光对室内的短波辐射热，另一方面采取隔热措施，以减少室外对室内的传热，同时达到节能和环保双重作用。双层幕墙的空气通道中设置了遮阳百叶帘，若放下百叶帘并调节百叶片角度，即可改变百叶帘的遮阳系数或遮阳效果，从而达到既阻挡阳光直接射人室内，又可满足室内采光要求，即使百叶片全关闭，由于百叶片特殊的材质，人们在室内也可朦胧地感觉到室外的景物，达到室内满意的光环境效果。同时，双层幕墙上、下两单元之间有水平向的隔离装置，也起到“水平遮阳”的作用。

　　双层幕墙的隔热作用，主要是借助空气通道中的“烟囱效应”来实现的。当外层幕墙的出风口开启，内层幕墙换气口关闭时，太阳光能透过外层幕墙的透明玻璃，加热通道中的空气。由于压差作用，通道中的热空气上升，从出风口排出，室外较低温度的空气从进风口进入补充，流动的空气带走通道中和内层幕墙外表面的热量，就减小了内层幕墙里、外侧表面间的温度差，从而减少外侧表面至里侧表面的传热，起隔热作用。若内层幕墙玻璃采用中空玻璃或遮阳型LOW一E中空玻璃，还可进一步降低里、外侧间的传热。

　　在寒冷地区的冬季，外界气温很低，人们需要采取采暖供热措施来提高室内的温度，并保持在人的舒适温度18℃一27℃之间。建筑物围护结构的热工设计，追求“温室效应”，并使室内热量尽可能少地传至室外，以减少室内采暖供热负荷，达到节能目的。传统幕墙保温设计，主要是采用中空玻璃，隔热断桥铝型材，使用保温材料，减少开启扇面积，提高其密封性，降低空气渗透热损失等，总之是停留在消极设防的设计思想阶段，这些方法的保温作用有限，有的还有副作用。而双层幕墙的保温设计，主要是追求设计功能的主动性和积极性，变被动设防为主动利用太阳能源的设计思想，达到既保温节能而又室内环境得到保护的双重效果。在冬季的冷夭，双层幕墙的通道中的百叶帘收起，使阳光透过外层玻璃直接加热通道中的空气，由于出风口关闭，通道中的热空气不能流出，内层幕墙外表面的热量也不能散发，这就降低了内层幕墙里、外侧间的温度差，即减少室内热量通过幕墙向室外的传播，减少采暖负荷，达到节约能源和减少运行费用的目的。同时内层幕墙玻璃若采用保温型LOW一E中空玻璃，还可减少室内传向室外的远红外长波热辐射。

　　综上所述，双层幕墙同时具有夏季遮阳隔热和冬季保温、节能等功能，双层幕墙既可用于夏热冬暖的南方地区，又适用于严寒的北方地区。其中内通风双层幕墙通常在冬季较为寒冷的地区使用。

　　2.双层幕墙的应用案例与反馈　

　　深圳电视中心双层通风幕墙由深圳三鑫特种玻璃技术工程公司设计、施工。外幕墙采用双钢化透明夹层玻璃，内幕墙为铝合金型材明框幕墙，带平开门以进入生态走廊。采用LOW一E中空玻璃。玻璃间留出150mm的间隔作为进风口或排风口(图7)，不设百页，采用常开型布置。为防止上、下层气流短路，进风口和排风口交替布置在一个标高上，形成本开间进风后，气流曲折上升至邻开间排出的S形分层通风单元。为满足目前分层防火的要求，上、下层之间设置6mm厚的单片金色钾防火玻璃作为隔烟层，由防火玻璃所在位置决定开口部的进风和排风功能，在排风口还设置了6m m厚钢化玻璃防雨挡板(图7)。内、外幕墙之间的空间既是热通道，同时又是生态休闲走廊。由于立面为透镜形，中部楼层外凸，顶部和下部楼层收尖，所以走廊宽度在600mm一2000mm范围内变化，可以布置绿色植物，并供员工休息时欣赏深南大道景色。

　　深圳地区阳光强烈，遮阳是保证幕墙正常使用、节约能源的重要措施。该工程采用电动遮阳帘，布置在内幕墙外侧。当今国内采用的双层幕墙，多以上下通风口均为自动调节装置，来起到夏季散热、冬季保温的效果。此种结构由欧洲引进，由于地区气候寒冷，因此要求有冬季保温效果。在深圳，冬季气候温暖，无需保温，主要考虑通风;而夏季气候炎热，要求有很好的通风散热效果。如果通风节点设计一味的生搬硬套，不仅达不到预期的效果，而且造成经济浪费。深圳电视中心双层通风幕墙的设计是在充分吸取国际幕墙设计先进经验和方法的基础上，结合深圳电视中心的实际情况，有针对性地进行设计。根据深圳电视中心的功能特点，所在地理位置，深圳气象历史资料，在设计时仅考虑夏季的散热作用，不考虑冬季的保温作用，进、出风口为敞开式。

　　进气口设置完全封闭下口的倒置透明玻璃隔段，阻止下层热气流进入上层(图S); 排气口设置半封闭下口的倒置透明玻璃隔段，起到排热气、挡水的作用(图9)。进气口部位采用易于通风及人行走的格栅，使气流由下至上顺畅地进入幕墙内层空间;在排气口部位则采用上封透明玻璃，使内层热气流完全排出室外。在全封闭下口的倒置玻璃隔断和半封闭下口的倒置玻璃隔断的左右两侧，分另叮固定有一块高度等于进、排气口高度，里边缘固定在楼板外端面的挡风板。以每层为防火单元，楼层间倒置透明玻璃隔断采用防火玻璃，在保证进、排气的功能前提下又具有防火作用。考虑到深圳雨水量较大，进、排气口设置的倒置透明玻璃隔段，能很好的阻止雨水的进入，同时格栅又能起到将室内水排出室外的作用。

　　摘要:本文主要介绍通风式双层幕墙的工作原理、结构特点、应用案例与反馈等。

　　关键词:通风式双层幕墙、内通风、外通风、环保与节能、智能幕墙

　　控装置控制热通道的通风量，使其能有效启闭;同时考虑了热通道在春、秋季、夜间自动通新风的功能。4)采取了相应的防止热通道内串声的设计措施。

　　深圳电视中心双层幕墙的设计，为一种敞开式双层幕墙通风结构，旨在克服现有技术的通风结构中结构复杂、成本高的不足，提供了一种敞开式进、排气口的通风结构。深圳电视中心双层幕墙的通风结构可在热带或亚热带地区的建筑物中推广使用。

　　3.小结

　　通风式双层幕墙作为新型节能环保的建筑幕墙，其本身技术还在不断发展完善。作为绿色生态幕墙，在设计时，应当充分考虑我国的复杂地理、气候及环境等特点，针对不同地区不同环境条件下的幕墙工程，分别进行专门设计。同时，设计、制造及安装的全程均应有客户、建筑师、幕墙设计师、幕墙公司等单位共同协作，尽可能使设计、建筑和技术指标达到最优，并满足客户需求。

　　参考文献

　　[1]<双层通风幕墙》赵西安2002

　　[2]德国建筑表皮研究的新动向》李保峰2005

　　[3]<自然通风技术研究进展》段双平，张国强，彭建国，周军莉2007

　　[4]《欧洲智能办公建筑与智能玻璃幕墙》卢求2004

　　[5]Double Skin FeadeHarris Yoirazis 2006

　　[6]《建筑幕墙》GS21086-2007

　　资料来源：中国门窗幕墙网