雙層幕墻淺論

1.艾清海 2.鄧學威

1.身份證號：152105198809140314 2.身份證號：210521198908233475

雙層幕墻淺論

1.艾清海 2.鄧學威

1.身份證號：152105198809140314 2.身份證號：210521198908233475

隨著時代的發展，建筑的要求也越來越高：安全、舒適、美觀、節能環保。而普通的門窗已難以滿足人們對建筑更高的追求。這時，幕墻開始逐漸出現，并且得到越來越廣泛的應用。

建筑節能是當今熱門的話題，各種節能技術自然備受關注，節能環保型門窗幕墻的開發、應用，推廣已經成為行業發展的新趨勢。幕墻的節能，一直朝著兩個方向發展；建筑節能材料的研究以及結構的改進。在材料方面，出現了斷熱型材、中空型材、中空Low-E玻璃及真空玻璃。結構方面，隨著玻璃幕墻發展，斷熱型材中空玻璃幕墻、隱框中空玻璃幕墻的節能性有一定提高，但是提高有限。單層幕墻由于其結構上的限制，很難適應氣候季節的變化，難以滿足建筑師對建筑物舒適度的要求，因此兩層結構之間形成緩沖區的設計思路自然運用在幕墻結構上，雙層幕墻應運而生。雙層玻璃幕墻技術的開發、應用是當今建筑幕墻的引領者，能夠滿足建筑師對建筑外觀設計的追求，同時又具有通風、保溫、隔聲等效果，從20世紀80年代在歐美國家出現，并在多個國家逐漸得到應用。

一.雙層幕墻的概念

雙層幕墻(又稱熱通道幕墻、氣循環幕墻、呼吸幕墻、綠色幕墻、健康幕墻等)不同于傳統的單層幕墻，它是由一層外層玻璃幕墻和一層內層玻璃幕墻(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)，這個通道稱為熱通道。

二.雙層幕墻的分類

在現有文獻中，通風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體系區分，可分為兩大類：

(1)封閉式內循環體系熱通道雙層幕墻

(2)敞開式外循環體系熱通道雙層幕墻

三.雙層幕墻的結構形式及其特性

無論內循環還是外循環體系：都是在雙層玻璃之間形成溫室效應，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，節約大量能源。內循環和外循環體系有如下特點：

1.封閉式內循環體系熱通道雙層幕墻內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，內層幕墻設開啟扇或通風口，兩層幕墻之間的通風換氣層一般為100mm-200mm，通風換氣層與吊頂部位設置的通風系統相通，從下而上進行強制性空氣循環，室內空氣通過內層玻璃下部的通風口進入換氣層，使內側幕墻玻璃溫度達到或接近室內溫度，達到節能效果。其特點如下：

(1)其結構設計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，內層玻璃選擇單片鋼化。

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

(4)需要增設自然空氣進入室內的窗扇通風。

(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)但需用電子驅動抽風，比外循環節能效率低一些。

2.敞開式外循環呼吸幕墻的內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構。空氣從外層幕墻的下通道進入熱通道空間，然后從外層幕墻的上部排風口排出，而內層幕墻則完全封閉。敞開式幕墻在一定條件下可以靠自然通風，不需要借助于專門的通風設備，維護和運行費用較低，是目前應用比較廣泛的幕墻形式。敞開式幕墻的進風口和排風口可以開啟和關閉，夏季時開啟進風口和排風口，熱空氣形成自下而上的空氣流動(有關試驗證明這種熱空氣流動的速度可達到6m/s)，帶走熱通道內由于日照而產生的熱量，降低內層幕墻的外表面溫度，減少了空調制冷的負荷，節約了能源，降低了能耗；冬季關閉進風口和排風口，熱通道因為陽光照射而溫度升高成為封閉溫室，提高了內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行費用。

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設置可調控的鋁合金百葉窗簾或者電動卷簾，有效調節陽光的照射。現今，機電感應玻璃，電控變色窗的技術也逐漸成熟，使雙層幕墻系統更加簡化以節省更大的空間的同時獲得更好的效果。

四.雙層幕墻的優、缺點

1.優點：

(1)低造價。這里要說明的是，與電動變色窗、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雙層幕墻的最重要因素之一，特別是在外部噪聲大的地區。

(3)隔熱。在冬季，減小空氣腔內空氣流速，增加其溫度會降低玻璃表面傳熱速度，減少熱損失，可以提高保溫效果；夏季。自然通風、輔助機械通風或機械通風時，可以排出空氣腔中的熱空氣，降低空氣腔內空氣溫度，減少空調負荷。

(4)夜間通風。夏季，內層容易過熱，在夜間用自然通風預冷室內區域就可以節能。早晨，室內溫度不是很高，會讓使用者感覺很舒適，并可以提高室內空氣的質量。

(5)節能，減小環境影響。與傳統的單層幕墻相比，設計合理時額外的一外套增加節能的效果。

(6)熱舒適性-內墻溫度。因為供暖季通風雙層幕墻空氣腔內的溫度比室外高，與單層幕墻相比，通風雙層幕墻內層的溫度可以與室內溫度接近。

(7)對遮陽或照明設施的更好保護。因為這些設備布置在通風雙層幕墻中間的空氣腔內，它們可以不受風雨的影響。

2、缺點

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

(2)減少建筑室內可利用面積。通風雙層幕墻的空氣腔的寬度從20cm到幾米。因此會減少實際的使用空間，通常空氣腔的寬度會影響內部參數和幕墻形成能；有時，空氣腔的寬度越大，越能提高與外層相鄰的內層的熱舒適性。

(4)過熱問題。若設計不當，在夏季時空氣腔內的空氣溫度會過高，進而會使室內溫度升高，增加空調負荷。

(5)增加結構承重。雙層幕墻結構與傳統幕墻相比重量會增大很多，所以結構的承重也會加大。

事實上，雙層幕墻系統很大程度依賴于外界環境，因為該系統可以讓室外環境對室內環境產生影響。所以，在做雙層幕墻設計時要根據項目的具體情況來考慮。雖然雙層幕墻有很多優點，但它的造價偏高，所以在選擇雙層幕墻作為建筑外圍護結構時應慎重考慮涉及到的各方面要求。當然，在無數的技術人員的不斷創新下，雙層幕墻的各方面特性會得以更加突出和完善。