探析雙層幕墻的設計與應用

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摘要：隨著建筑幕墻行業的發展，雙層幕墻在現代建筑中的應用越來越廣泛，是因為其在低碳經濟、節能、高層建筑的自然通風、高性能隔聲等方面是單層幕墻很難達到的。本文主要介紹了雙層幕墻的特點，智能玻璃幕墻從設計構思、內容組成等方面，在一定程度上彌補了原有幕墻的部分缺陷，并對實際應用進行分析。

關鍵詞：雙層幕墻；概念；設計要點；結構分析

一、雙層幕墻的概念

雙層幕墻又稱熱通道幕墻、呼吸式幕墻、通風式幕墻、節能幕墻等。由內外兩層立面構造組成，形成一個室內外之間的空氣緩沖層。利用氣壓差、熱壓差和煙囪效應的原理，在內外幕墻之間形成一個相對封閉的空間，其下部有進風口，上部有排風口，可控制空氣在其間流動狀態。設有可控制的進風口、排風口、遮陽板和百葉等。利用雙層幕墻可使建筑外層有效的適應自然的天氣變化，提高幕墻的保溫隔熱性能，并提高幕墻的隔聲性能，改善室內條件，提高人們工作、生活環境的舒適性。

二、雙層幕墻的分類

根據雙層幕墻通風形式的不同，可分為：外循環式雙層幕墻和內循環式雙層幕墻。

1、外循環式雙層幕墻外層幕墻采用單層玻璃，在其下部有進風口，上部有排風口。內層幕墻采用中空玻璃、隔熱型材，且設有可開啟的窗或門。它無需專用機械設備，完全靠自然通風將太陽輻射熱，經通道上排風口排出室外。從而節約能源和機械運行維修費用。夏季開啟上下通風口，進行自然排風降溫。冬季關閉上下通風口，利用太陽輻射熱經開啟的門或窗進入室內，可利用熱能和減少室內熱能的損失。

2、內循環式雙層幕墻外層幕墻采用中空玻璃、隔熱型材形成封閉狀態。內層幕墻采用單層玻璃或單層鋁合金門窗組成可開啟狀態。利用機械通風，空氣從樓板或地下的風口進入通道，經上部排風口進入頂棚流動。由于進風為室內空氣，所以通道內空氣溫度與室內溫度基本相同，因此可節省采暖與制冷的能源，對采暖地區更為有利。由于內通風需要機械設備和光電控制百葉卷簾或遮陽系統，因此有較高的技術要求和費用。

三、幕墻設計要點分析

幕墻設計的要點：工程外裝修設計應嚴格遵守國家標準《建筑幕墻（GB12618-2007）與行業標準《玻璃幕墻工程技術規范》（JGJ102-2003），在整體外形設計上追求外裝飾面的最大通透效果，力求晶瑩剔透、虛實相宜，體現國際上目前流行的“高技”派設計風格，保證幕墻的通透性、均質性與整體性，充分體現大方、美觀、現代的設計要求。并在功能上，滿足用戶日常操作的便捷性和可靠性需求。雙層幕墻系統主要由以下幾部分組成：（1）內層幕墻；（2）外層幕墻；（3）通風道；（4）遮陽百葉窗簾；（5）鋼格柵；（6）埋件及掛接體系；（7）內外層幕墻掛件；（8）防雷系統；（9）層間及周邊密封防火設置；

四、幕墻結構分析

以下簡單的介紹下單元式雙層幕墻結構即內層幕墻和外層幕墻。

內層幕墻由玻璃鋁板單元板塊，玻璃鋁板共面設計。外視形式為明框結構，板塊座裝在橫龍骨上，內外面內塞膠條，即起到了密封作用，還實現了彈性接觸。面材兩道膠條密封，插接部位四道膠條密封，密封性能可靠。龍骨為斷熱型材，有效防止室內外熱能的交換。鋁板背部設置了保溫巖棉，內側加1.5mm鍍鋅板封修，內視效果好。豎向龍骨設置熱浸鍍鋅鋼插芯，插接后保證上下板塊的剛性連接，增強了整幅幕墻的穩定性。開啟扇設計為外平開窗，節省了室內的空間，增加有效的使用面積。同時，開啟扇設有開啟角度限位裝置，防止出現窗扇與外層駁接玻璃碰撞的現象。

外層幕墻為點式玻璃和通風百葉的組合單元板塊。點式玻璃通過豎框上連接桿件上的駁接爪四點連接，四邊分別與上下橫框和左右豎框用膠條密封。豎向龍骨插接后形成橢圓弧形狀，為幕墻增加了可觀賞性。豎向龍骨也設置了不銹鋼插芯，參與插接，以增強整幅幕墻的穩定性。為防止灰塵大量進入幕墻內的空氣層，在通風口處設置防塵裝置，保證了進入室內的空氣清潔。室內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計過程中，運用空氣熱壓原理和煙囪效應，在幕墻進風口形成正壓區，使自然風進入緩沖區；在出風口形成負壓區，使室內污濁空氣通過緩沖區，排出室外。在自然通風的系統設計中，防塵介質的選用直接關系到通風效果。

對外層幕墻來說，由于緩沖區與室外氣體相通，一方面使外幕墻內外兩側溫差減少，另一方面，潮濕氣體隨時被換氣排出室外，所以，外層幕墻內表面也不會結露，因此呼吸幕墻具有防止結露的功能，可以大大提高建筑及裝飾的壽命和幕墻的功能。

五、雙層幕墻的適用范圍

雙層幕墻不僅僅起到劃分空間的作用，同時也是建筑內外能量交換的媒介。建筑立面的雙層幕墻結構在建筑與周圍生態環境之間建立一個緩沖區域，既可以在一定程度上防止各種極端氣候條件變化的影響，又可以促進使用者所需要的各種微氣候調節手段的效果，為建筑系統提供良好的微氣候環境，盡量滿足使用者的各種舒適要求。例如我國南方炎熱的夏季，人們希望室內比較涼爽，建筑物的熱工設計追求冷房效果，以減少空調的制冷負擔，節約能源和運行費用，人也感到自然、舒適。根據《民用建筑熱工設計規范》，建筑的夏季防熱應采取自然通風、窗戶遮陽、圍護結構隔熱和環境綠化等綜合措施。雙層幕墻的夏季防熱設計，一方面采取遮陽的措施，以減少太陽光對室內的短波輻射熱；另一方面采取隔熱措施，以減少室外對室內的傳熱，同時達到節能和環保雙重作用。雙層幕墻的空氣通道中設置了遮陽百葉簾，若放下百葉簾并調節百葉片角度，即可改變百葉簾的遮陽系數或遮陽效果，從而既阻擋陽光直接射入室內，又可滿足室內采光要求，即使百葉片全關閉，由于百葉片特殊的材質，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，雙層幕墻上、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。雙層幕墻的隔熱作用，主要是借助空氣通道中的“煙囪效應”來實現的。當外層幕墻的出風口開啟、內層幕墻換氣口關閉時，太陽光能透過外層幕墻的透明玻璃，加熱通道中的空氣。由于壓差作用，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墻外表面的熱量，就減小了內層幕墻里、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，起到隔熱作用。若內層幕墻玻璃采用中空玻璃或遮陽型LOW-E 中空玻璃，還可進一步降低里、外側間的傳熱。

結語

雙層幕墻的應用具有良好的節能性、環保性，已經被廣泛應用。但目前雙層幕墻技術還不夠完善，工程實例還較少，無論在理論還是實踐中還需要專家、建筑專業人員等共同努力探索，隨著人們對環境的日愈重視，雙層幕墻必將成為我國今后幕墻發展的重要方向。

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