呼吸式幕墻性能及設(shè)計分析

趙雙 高旭鵬

摘要：本文主要介紹了呼吸式幕墻的特點，從節(jié)能、環(huán)保方面優(yōu)于傳統(tǒng)式幕墻。

關(guān)鍵詞：玻璃；氣候；節(jié)能；環(huán)保；單元體結(jié)構(gòu)通風(fēng)系統(tǒng)? 噪聲控制

中圖分類號： TE08 文獻標識碼： A

1．前言

呼吸幕墻是雙層幕墻的趣稱, 發(fā)源地為德國。呼吸式幕墻又稱為熱通道幕墻、雙層幕墻、通風(fēng)式幕墻，國外也稱作主動式幕墻（ActiveCurtainwall）。隨著技術(shù)的進步，雙層幕墻衍變成了四種形式，代表了它的四個演化過程，分別是整體式、廊道式、通道式和箱體式雙層幕墻，后者是目前較新的技術(shù)，也就是具備獨立換氣功能的呼吸幕墻。如今呼吸式玻璃幕墻成為當今歐洲最前衛(wèi)、最生態(tài)的幕墻系統(tǒng)。保溫、隔熱、節(jié)能、降噪、防塵，夾層可作為排出樓內(nèi)廢氣通道，保障室內(nèi)空氣清新。

2．概述

近幾年來隨著科學(xué)不斷的發(fā)展，玻璃幕墻也在不斷的更新?lián)Q代。當今，節(jié)能和環(huán)保已經(jīng)成為世界的兩大主題，建筑幕墻作為建筑節(jié)能的主體，首當其沖需要革新。為解決這些問題，一種新型的玻璃慕墻--智能玻璃幕墻技術(shù)先后在德國、英國等西歐國家得到發(fā)展。智能玻璃幕墻包括玻璃幕墻、通風(fēng)系統(tǒng)、空調(diào)系統(tǒng)、環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)、樓宇自動控制系統(tǒng)。其技術(shù)核心是一種有別于傳統(tǒng)幕墻的特殊幕墻—呼吸式幕墻。它主要由一個單層玻璃幕墻和一個中空玻璃幕墻組成。在兩個幕墻中間有一個空氣緩沖區(qū)域，在空氣緩沖區(qū)域的上下兩端有進風(fēng)和排風(fēng)設(shè)施。

呼吸式幕墻根據(jù)其構(gòu)造特點，可以分為“封閉式內(nèi)循環(huán)”和“敞開式內(nèi)外循環(huán)”兩種類型。前者需要通過控制電機換風(fēng)，為室內(nèi)循環(huán)。后者為自然通風(fēng)，所以節(jié)能效果更為明顯，其運行原理為：在炎熱的夏季，雙層幕墻中間熱通道的溫度很高時，打開位于熱通道上下兩端的排氣口裝置，在熱通道內(nèi)產(chǎn)生自下而上的氣流運動（熱煙囪效應(yīng)），帶走通道內(nèi)的大部分熱量的同時也就降低內(nèi)側(cè)幕墻的外表面溫度，這樣就使室內(nèi)空調(diào)制冷的負荷大幅度減少。同時在通道內(nèi)負壓及進氣裝置的調(diào)控作用下，可以向室內(nèi)輸入新鮮空氣。在冬季，通道上下兩端的排氣口裝置關(guān)閉，內(nèi)外兩層玻璃幕墻間的熱通道由于陽光的照射，溫度升高，這樣等于提高了內(nèi)側(cè)幕墻外表面的溫度，減少了建筑物的采暖費用。春、秋兩季溫度適中時，可以隨時打開窗戶，與室外自然空氣環(huán)境和氣溫進行交換。

雙層玻璃幕墻，其主要的節(jié)能措施是改變兩層玻璃幕墻間空氣的導(dǎo)熱性能以及加強其流通。熱緩沖區(qū)的設(shè)置不僅有利于減少室內(nèi)空調(diào)的能耗，而且可以成為一個綠色的休憩場所。

采用雙層呼吸幕墻的最直接效果是節(jié)能，它比單層幕墻采暖節(jié)能30%-40%，制冷節(jié)能30%-50%。同時隔音效果十分顯著。

3. 結(jié)構(gòu)設(shè)計分析

工程外裝修設(shè)計應(yīng)嚴格遵守國家標準《建筑幕墻》（GB12618-2007）與行業(yè)標準《玻璃幕墻工程技術(shù)規(guī)范》（JGJ102-2003），在整體外形上保證幕墻的通透性、均質(zhì)性與整體性，充分體現(xiàn)大方、美觀、現(xiàn)代的設(shè)計要求。并在功能上，滿足用戶日常操作的便捷性和可靠性需求。

外側(cè)為雙層中空Low-e玻璃，內(nèi)側(cè)為可開啟的單層鋼化玻璃，兩者之間為空氣腔。空氣腔與室內(nèi)的空氣相連通，空氣腔的頂部按幕墻單元還安裝有循環(huán)通風(fēng)機，進行強制換氣，保持樓內(nèi)的溫度和濕度恒定。

內(nèi)外層幕墻可設(shè)計為框架結(jié)構(gòu)、單元結(jié)構(gòu)形式。對于單元結(jié)構(gòu)形式，面材可采用兩道膠條密封，單元體插接部位四道膠條密封，密封性能可靠。龍骨采用斷熱型材，有效防止室內(nèi)外熱能的交換。豎向龍骨采用鋼插芯連接，插接后保證上下板塊的剛性連接，增強了整幅幕墻的穩(wěn)定性。開啟扇設(shè)計為外平開窗，節(jié)省了室內(nèi)的空間，增加有效的使用面積。

幕墻通風(fēng)系統(tǒng)的噪音控制：外墻采用12mm空氣層的中空Low-e玻璃已具備很好的隔噪音性能。百葉部分為具備保溫棉的雙層鋁板，同樣達到防噪音要求。為了控制內(nèi)呼吸式玻璃幕墻通風(fēng)系統(tǒng)的噪音，整個通風(fēng)系統(tǒng)的最大流量速度應(yīng)小于或等于2.0m/s。百葉上部吊頂風(fēng)箱及連接的管道應(yīng)采用防噪材料，避免室外噪音傳入室內(nèi)。

為防止灰塵大量進入幕墻內(nèi)的空氣層，在通風(fēng)口處設(shè)置防塵裝置，保證了進入室內(nèi)的空氣清潔。室內(nèi)的污濁的空氣通過空氣熱壓作用，排出室外。其工作原理是在呼吸幕墻設(shè)計過程中，運用空氣熱壓原理和煙囪效應(yīng)，在幕墻進風(fēng)口形成正壓區(qū)，使自然風(fēng)進入緩沖區(qū)；在出風(fēng)口形成負壓區(qū)，使室內(nèi)污濁空氣通過緩沖區(qū)，排出室外。在自然通風(fēng)的系統(tǒng)設(shè)計中，防塵介質(zhì)的選用直接關(guān)系到通風(fēng)效果。

建筑結(jié)露危害極大，結(jié)露的原因與環(huán)境濕度和內(nèi)外溫差大小密切相關(guān)，當溫差使物體內(nèi)表面溫度低于露點溫度時，便會在物體內(nèi)表面產(chǎn)生結(jié)露。呼吸幕墻由于緩沖區(qū)的溫室作用，使內(nèi)層幕墻玻璃內(nèi)外兩側(cè)的溫差減小，內(nèi)表面溫度大大提高。當高于露點溫度時就不會出現(xiàn)結(jié)露。

對于單元結(jié)構(gòu)形式，內(nèi)外層幕墻可設(shè)計為通過連接掛件與外層豎框的上部進行連接，下部可設(shè)計為通過鋼格柵與內(nèi)外層下橫框進行連接，從而實現(xiàn)內(nèi)外層板塊的剛性連接。為了控制空氣的流通和防火隔音功能，內(nèi)外層幕墻中間可設(shè)置空氣流動方向控制板。遮陽系統(tǒng)可設(shè)置在內(nèi)層幕墻上端的前部。根據(jù)實際需要，不用時遮陽百葉收起，遮陽系統(tǒng)暗藏，不影響內(nèi)外視效果。使用時室內(nèi)手動或電動控制，遮陽百葉便可按照您的意愿在任意位置放下或葉片傾斜，操作方便。

4．結(jié)束語

呼吸式玻璃幕墻具有施工快捷、節(jié)能效果好、抗噪音、防沙塵、通風(fēng)良好、外型通透等諸多優(yōu)點。不僅僅改善了建筑物的隔音、隔熱、遮陽、通風(fēng)和采光性能，還能夠節(jié)約能源，并且增加室內(nèi)舒適度。當然，也還有些問題需要繼續(xù)研究探討，如幕墻風(fēng)機系統(tǒng)的控制、如何在不影響功能的前提下降低造價以及建成后的使用效率及維修等。

建筑幕墻技術(shù)與時俱進，“開放與交流、舒適與自然、環(huán)保與節(jié)能”的建筑原則促使各種新的幕墻節(jié)能環(huán)保技術(shù)不斷出現(xiàn)。我們相信隨著行業(yè)的發(fā)展，幕墻技術(shù)的不斷提高，綠色建筑的普及，在不遠的將來，呼吸式玻璃幕墻技術(shù)將愈來愈成熟。

參考文獻

國家標準《建筑幕墻》（GB12618-2007）

行業(yè)標準《玻璃幕墻工程技術(shù)規(guī)范》（JGJ102-2003）

張錦. 呼吸式幕墻的應(yīng)用——北京天亞花園.中國幕墻網(wǎng)