通風式雙層幕牆套用技術

雙層幕牆又稱熱通道幕牆、氣循環幕牆、呼吸式幕牆等，是由外層幕牆、熱通道（空氣間層）和內層幕牆（或門、窗）共同組成，且熱通道內能形成空氣有序流動的建築幕牆。

雙層幕牆是一種新型的節能環保幕牆，是幕牆技術的新發展。根據熱通道幕牆的空氣流循環方式，可將其分為“封閉式內通風體系”和可自然通風的“敞開式外通風體系”的兩種類型。

基本介紹

• 中文名：通風式雙層幕牆套用技術
• 外文名：Ventilated double skin facade Applications
• 又名：熱通道幕牆、呼吸式幕牆

摘要

摘要:本文主要介紹通風式雙層幕牆的工作原理、結構特點、套用案例與反饋等。

關鍵字:通風式雙層幕牆、內通風、外通風、環保與節能、智慧型幕牆

專家檔案

【專家檔案】

專家姓名：花定興 （中國門窗幕牆網 專家組專家）

技術職稱：高級工程師及教授

專長：大型空間建築幕牆複雜鋼結構、索結構的方案設計、複雜的幕牆結構與主體建築結構的力學關係原理分析。

技術原理

1.雙層幕牆概述

1.1雙層幕牆的主要功能及工作原理

1.1.1雙層幕牆的概念與分類

雙層幕牆又稱熱通道幕牆、氣循環幕牆、呼吸式幕牆等，是由外層幕牆、熱通道(空氣間層)和內層幕牆(或門、窗)共同組成，且熱通道內能形成空氣有序流動的建築幕牆。

雙層幕牆是一種新型的節能環保幕牆，是幕牆技術的新發展。根據熱通道幕牆的空氣流循環方式，可將其分為“封閉式內通風體系”和可自然通風的“敞開式外通風體系”的兩種類型。

1.1.2雙層幕牆的工作原理

內通風雙層幕牆其外層玻璃幕牆一般為全封閉，內層玻璃幕牆下部設有通風口，熱通道與室內吊頂內暖通系統抽風管相通，室內空氣通過通風口進入熱通道，通過強制性空氣流動循環，使內側幕牆表面溫度達到或接近室內溫度，從而在靠近玻璃幕牆附近區域形成良好的工作環境。這就大大節省了取暖和製冷的能源消耗，達到節能效果。同時通道內可設定可調控的百頁簾或垂簾，以有效地調節日照遮陽。

聯合幕牆論壇外通風雙層幕牆則是在外層玻璃幕牆上下兩端設有進風和排風裝置，與熱通道相連。冬天時關閉進風和排風口，由於陽光的照射，熱通道內空氣溫度像一個溫室，可以提高內側幕牆的外表面溫度，減少建築物採暖運行費用。夏天熱通道內溫度升高，這時打開熱通道上下兩端的進排風口，在熱通道內由於“煙囪”效應產生氣流，氣流運動帶走通道內的熱量，降低內側幕牆外表面溫度，減少空調負荷，節省能源。通過通道內上下兩端進排風口的調節在通道內形成負壓，利用室內兩則幕牆的壓差和開啟扇就可以在建築物內形成氣流，進行通風換氣。這樣，通過對太陽輻射的有效利用，就可以顯著的節省能源。

1.1.3雙層幕牆的主要功能

雙層幕牆的主要功能如下:可以充分的利用太陽能;保障良好的通風效果;提高隔音能力;降低空調使用率;減少風及惡劣氣候的影響;提供良好的工作居住環境。

1.2雙層幕牆的結構特點

1.2.1內通風雙層幕牆的結構特點

內層幕牆可採用普通幕牆或鋁合金窗，外層幕牆可採用隔熱明框幕牆或者採用隔熱單元幕牆。一般外層玻璃選用中空鋼化玻璃，內層玻璃選擇普通單片鋼化玻璃。外層幕牆完全封閉，空氣流動在室內和熱通道間進行。內、外層幕牆間熱通道的寬度較窄，一般為120mm～300mm。需要藉助於專門的設備完成空氣的流動，運行成本較高。需要增設自然空氣進入窗。便於清洗雙層玻璃之間的灰塵。使用材料較少，因此成本較低。但需用電力驅動抽風，它比外通風結構節能率低一些。可根據需要在熱通道內設定可調控的鋁合金百葉窗或電動捲簾，有效地調節陽光照射。

1.2.2外通風雙層幕牆的結構特

內層幕牆一般採用中空玻璃或者Low一E玻璃，型材為隔熱型材，外層幕牆則採用由單片玻璃製作的敞開式幕牆結構。外通風雙層幕牆可以完全靠自然通風，不需要藉助於專門的設備，維護和運行費用較低，是目前套用比較廣泛的雙層幕牆形式。外通風雙層幕牆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，帶走熱通道內由於日照而產生的熱量，降低內層幕牆的外表面溫度，減少了空調製冷的負荷，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得以溫度升高而成為封閉溫室，提高了內層幕牆的外表面溫度，起到保溫作用，減少了建築物採暖的運行費用。此外，外通風雙層幕牆也可以根據需要而在熱通道內設定可調控的鋁合金百葉窗簾或者電動捲簾，有效地調節陽光的照射。

雙層幕牆

1.3雙層幕牆的適用範圍

我國南方炎熱的夏季，人們希望室內比較涼爽，建築物的熱工設計追求冷房效果，以減少空調的製冷負擔，節約能源和運行費用，人也感到自然、舒適。根據《民用建築熱工設計規範》，建築的夏季防熱應採取自然通風，窗戶遮陽、圍護結構隔熱和環境綠化等綜合措施。雙層幕牆的夏季防熱設計，一方面採取遮陽的措施，以減少太陽光對室內的短波輻射熱，另一方面採取隔熱措施，以減少室外對室內的傳熱，同時達到節能和環保雙重作用。雙層幕牆的空氣通道中設定了遮陽百葉簾，若放下百葉簾並調節百葉片角度，即可改變百葉簾的遮陽係數或遮陽效果，從而達到既阻擋陽光直接射人室內，又可滿足室內採光要求，即使百葉片全關閉，由於百葉片特殊的材質，人們在室內也可朦朧地感覺到室外的景物，達到室內滿意的光環境效果。同時，雙層幕牆上、下兩單元之間有水平向的隔離裝置，也起到“水平遮陽”的作用。

雙層幕牆的隔熱作用，主要是藉助空氣通道中的“煙囪效應”來實現的。當外層幕牆的出風口開啟，內層幕牆換氣口關閉時，太陽光能透過外層幕牆的透明玻璃，加熱通道中的空氣。由於壓差作用，通道中的熱空氣上升，從出風口排出，室外較低溫度的空氣從進風口進入補充，流動的空氣帶走通道中和內層幕牆外表面的熱量，就減小了內層幕牆裡、外側表面間的溫度差，從而減少外側表面至里側表面的傳熱，起隔熱作用。若內層幕牆玻璃採用中空玻璃或遮陽型LOW一E中空玻璃，還可進一步降低里、外側間的傳熱。

在寒冷地區的冬季，外界氣溫很低，人們需要採取採暖供熱措施來提高室內的溫度，並保持在人的舒適溫度18℃一27℃之間。建築物圍護結構的熱工設計，追求“溫室效應”，並使室內熱量儘可能少地傳至室外，以減少室內採暖供熱負荷，達到節能目的。傳統幕牆保溫設計，主要是採用中空玻璃，隔熱斷橋鋁型材，使用保溫材料，減少開啟扇面積，提高其密封性，降低空氣滲透熱損失等，總之是停留在消極設防的設計思想階段，這些方法的保溫作用有限，有的還有副作用。而雙層幕牆的保溫設計，主要是追求設計功能的主動性和積極性，變被動設防為主動利用太陽能源的設計思想，達到既保溫節能而又室內環境得到保護的雙重效果。在冬季的冷夭，雙層幕牆的通道中的百葉簾收起，使陽光透過外層玻璃直接加熱通道中的空氣，由於出風口關閉，通道中的熱空氣不能流出，內層幕牆外表面的熱量也不能散發，這就降低了內層幕牆裡、外側間的溫度差，即減少室內熱量通過幕牆向室外的傳播，減少採暖負荷，達到節約能源和減少運行費用的目的。同時內層幕牆玻璃若採用保溫型LOW一E中空玻璃，還可減少室內傳向室外的遠紅外長波熱輻射。

綜上所述，雙層幕牆同時具有夏季遮陽隔熱和冬季保溫、節能等功能，雙層幕牆既可用於夏熱冬暖的南方地區，又適用於嚴寒的北方地區。其中內通風雙層幕牆通常在冬季較為寒冷的地區使用。

2.雙層幕牆的套用案例與反饋

深圳電視中心雙層通風幕牆由深圳三鑫特種玻璃技術工程公司設計、施工。外幕牆採用雙鋼化透明夾層玻璃，內幕牆為鋁合金型材明框幕牆，帶平開門以進入生態走廊。採用LOW一E中空玻璃。玻璃間留出150mm的間隔作為進風口或排風口(圖7)，不設百頁，採用常開型布置。為防止上、下層氣流短路，進風口和排風口交替布置在一個標高上，形成本開間進風后，氣流曲折上升至鄰開間排出的S形分層通風單元。為滿足目前分層防火的要求，上、下層之間設定6mm厚的單片金色鉀防火玻璃作為隔煙層，由防火玻璃所在位置決定開口部的進風和排風功能，在排風口還設定了6m m厚鋼化玻璃防雨擋板(圖7)。內、外幕牆之間的空間既是熱通道，同時又是生態休閒走廊。由於立面為透鏡形，中部樓層外凸，頂部和下部樓層收尖，所以走廊寬度在600mm一2000mm範圍內變化，可以布置綠色植物，並供員工休息時欣賞深南大道景色。

深圳地區陽光強烈，遮陽是保證幕牆正常使用、節約能源的重要措施。該工程採用電

動遮陽簾，布置在內幕牆外側。當今國內採用的雙層幕牆，多以上下通風口均為自動調節裝置，來起到夏季散熱、冬季保溫的效果。此種結構由歐洲引進，由於地區氣候寒冷，因此要求有冬季保溫效果。在深圳，冬季氣候溫暖，無需保溫，主要考慮通風;而夏季氣候炎熱，要求有很好的通風散熱效果。如果通風節點設計一味的生搬硬套，不僅達不到預期的效果，而且造成經濟浪費。深圳電視中心雙層通風幕牆的設計是在充分吸取國際幕牆設計先進經驗和方法的基礎上，結合深圳電視中心的實際情況，有針對性地進行設計。根據深圳電視中心的功能特點，所在地理位置，深圳氣象歷史資料，在設計時僅考慮夏季的散熱作用，不考慮冬季的保溫作用，進、出風口為敞開式。

進氣口設定完全封閉下口的倒置透明玻璃隔段，阻止下層熱氣流進入上層(圖S); 排氣口設定半封閉下口的倒置透明玻璃隔段，起到排熱氣、擋水的作用(圖9)。進氣口部位採用易於通風及人行走的格柵，使氣流由下至上順暢地進入幕牆內層空間;在排氣口部位則採用上封透明玻璃，使內層熱氣流完全排出室外。在全封閉下口的倒置玻璃隔斷和半封閉下口的倒置玻璃隔斷的左右兩側，分另叮固定有一塊高度等於進、排氣口高度，裡邊緣固定在樓板外端面的擋風板。以每層為防火單元，樓層間倒置透明玻璃隔斷採用防火玻璃，在保證進、排氣的功能前提下又具有防火作用。考慮到深圳雨水量較大，進、排氣口設定的倒置透明玻璃隔段，能很好的阻止雨水的進入，同時格柵又能起到將室內水排出室外的作用。

控裝置控制熱通道的通風量，使其能有效啟閉;同時考慮了熱通道在春、秋季、夜間自動通新風的功能。4)採取了相應的防止熱通道內串聲的設計措施。

深圳電視中心雙層幕牆的設計，為一種敞開式雙層幕牆通風結構，旨在克服現有技術的通風結構中結構複雜、成本高的不足，提供了一種敞開式進、排氣口的通風結構。深圳電視中心雙層幕牆的通風結構可在熱帶或亞熱帶地區的建築物中推廣使用。

3.小結

通風式雙層幕牆作為新型節能環保的建築幕牆，其本身技術還在不斷發展完善。作為綠色生態幕牆，在設計時，應當充分考慮我國的複雜地理、氣候及環境等特點，針對不同地區不同環境條件下的幕牆工程，分別進行專門設計。同時，設計、製造及安裝的全程均應有客戶、建築師、幕牆設計師、幕牆公司等單位共同協作，儘可能使設計、建築和技術指標達到最優，並滿足客戶需求。

參考文獻

[1]<雙層通風幕牆》趙西安2002

[2]德國建築表皮研究的新動向》李保峰2005

[3]<自然通風技術研究進展》段雙平，張國強，彭建國，周軍莉2007

[4]《歐洲智慧型辦公建築與智慧型玻璃幕牆》盧求2004

[5]Double Skin FeadeHarris Yoirazis 2006

[6]《建築幕牆》GS21086-2007

資料來源：中國門窗幕牆網