雙層玻璃幕墻設計的綜述

胡宇

摘要：雙層通風玻璃幕墻在冬天和夏天分別充當熱阻和換熱層的作用，有利于實現幕墻內表面合適的溫度，不僅能夠增加室內空間的舒適度，降低能耗，而且以其建筑美學上的通透性受到許多建筑師的青睞。我國在雙層玻璃幕墻系統的應用上起步比較晚，在應用過程中上存在一些不合理的地方。應用過程中應結合當地氣候調節改進設計措施，因地制宜合理使用。

關鍵詞：雙層幕墻；節能設計；設計

前言

雙層玻璃幕墻，又稱為熱通道幕墻、氣循環幕墻、呼吸幕墻、生態幕墻、綠色幕墻或者主動式幕墻等（以下簡稱DSF），它由兩層玻璃幕墻加上二者之間的熱通道組成，在通道的上下兩端設有風口，通道的高度可以是一個或者多個層高。20世紀90年代，雙層玻璃幕墻已在歐洲多個國家得以廣泛應用，它對提高玻璃幕墻的保溫、隔熱、隔聲功能有很大的作用。當前，節能和環保已經成為世界的兩大主題，社會對建筑節能的意識也在逐漸增強，建筑圍護結構作為建筑節能的主要部分，更是顯得尤為重要。為此，本文針對環保節能型的雙層玻璃幕墻展開相關的探討。

1.雙層玻璃幕墻設計的概述

當今，玻璃幕墻在現代建筑，特別是在高層和超高層建筑中的風靡程度有增無減，它幾乎是世界各大城市建筑立面的一致選擇。主要原因之一是人們的審美傾向仍然受現代主義風格的影響，而玻璃幕墻不僅外觀簡潔、通透、富有現代感，甚至可以在一定程度上彰顯企業實力、突出企業形象。因而受到眾多業主和建筑師的追捧。然而，人們為了這種獨特的外觀也付出了沉重的代價，由于傳統玻璃幕墻的保溫、隔熱性能均遠不及傳統墻體，同時傳統玻璃幕墻缺乏合理控制太陽輻射的措施，這就大大增加了該類建筑的制冷和采暖能耗。在2005年，我國推出公共建筑設計節能標準，對玻璃幕墻提出了嚴格的熱工要求。

與傳統玻璃幕墻相比，雙層玻璃幕墻（DoubleSkinFalade，以后簡稱DsF）獨特的通道夾層設計，不僅為提高幕墻的保溫隔熱性能上提供了更多可能，更重要的是，為遮陽構件提供了一個棲身之地，使之既能有效遮陽，又不破壞建筑外觀。此外，它還可以通過強化通風降溫來降低建筑能耗，因而倍受建筑師的推崇。然而，采用DSF不僅會增加成本，犧牲可觀的建筑面積，同時其維修費用也高出一般幕墻。而且，不能簡單地認為DSF一定具有更好的保溫、隔熱、通風等熱工性能，目前大多數類型的DSF都不能同時減少采暖和制冷負荷，只有根據具體情況把不同類型結合起來或改變系統設置，以其科學的結構、完善的功能、先進的設計理念充分利用太陽能、自然通風換氣，降低空調能耗減少風及惡劣氣候的影響才可能比傳統的隔熱玻璃加外遮陽方案有實質性進步。

2.雙層玻璃幕墻構造

雙層玻璃幕墻主要由內外兩層玻璃幕墻、通風道、遮陽百葉窗簾、內外層幕墻掛件、層間及周邊防火系統組成。

2.1內層玻璃幕墻

內層玻璃幕墻一般采用明框幕墻或鋁合金門窗；為使立面通透、視野開闊，可采用懸窗結構形式；玻璃采用中空玻璃，層間采用鋁板幕墻；開啟扇設計為外平開窗，節省了室內的空間。

2.2外層玻璃幕墻

外層玻璃幕墻一般采用隱框、明框和點式玻璃幕墻；堅框采用懸挑形式與主體梁連接，端部用不銹鋼插芯插接；外層玻璃幕墻設置進風口和出風口；為防止蚊蟲進入幕墻內的空氣層，百葉內側加設不銹鋼防蟲網；為防止灰塵大量進入室內，在通風口處設置防塵裝置。

3.雙層玻璃幕墻的設計以及應用分析

雙層幕墻主要是通過構造設計，利用熱壓原理、煙囪效應和溫室效應，實現層間氣流的有效運動，通過氣流的運動，實現幕墻的節能和通風換氣功效。

3.1雙層玻璃幕墻有效通風，換氣方面的細部設計

雙層幕墻具有獨特的特征，與傳統建筑幕墻有著本質區別，它一般主要由外層幕墻、內層幕墻、層間隔斷系統和通風裝置組成。內外層幕墻之間形成空氣緩沖區，充分體現了節能環保。讓人親近自然的設計理念，如何實現通風和換氣的有效性是雙層幕墻設計的關鍵。下面就影響通風、換氣的幾個細節進行了重點的分析。

（1）進出風口百頁對通風功能的影響

進出風百頁的斷面型式不同，直接導致進出百頁的風阻系數和風阻大小不同，會影響幕墻的通風效果。

（2）頁片剛性較差

頁片剛性太差，從實際工程效果看，很難保證頁片不變形，影響平整和美觀。同時也容易產生頁片抖動，影響通風效果及產生噪聲。

（3）容易產生震動和噪聲

百頁片的自身固有頻率與風動頻率接近時，也極易產生震動和噪聲。

（4）防蟲網對通風功能的影響

雙層幕墻的通風途徑采用的是常規的自然通風，在方法技術上，防塵介質的選用直接關系到通風效果，從目前自然通風與防塵技術上看。通風量、通風速度與防塵效果成反比。是目前的難題，針對工程應以通風為主，防塵為輔的設計思路。在滿足通風的前提下。具備一定的防塵功能就可以了，通過模擬試驗得出。防蟲網的風阻系數Ff=0.94，百頁的風阻系數Fb=0.85時。可以實現良好的通風效果。滿足工程的正常需要。

（5）內、外層幕墻的間距尺寸對雙層幕墻通風效果的影響

首先，雙層幕墻的內外層之間的間距尺寸過小，風速加大時，風阻也隨之加大，因此，風的能耗損失也就加大，導致了雙層幕墻內部的能量損失，同時還會影響風向，產生不好的通風效果。其次，雙層幕墻之間的間距如果過大，可以有效的降低風阻但同時也會降低空氣的流動速度，導致通風的效果也不太理想。最后，我們應因地制宜，結合工程實例，通過模擬實驗，一般內外層幕墻之間的間距在500mm-1000mm，通風效果最為理想。

（6）內層開啟窗的位置及開啟方式對雙層幕墻通風效果的影響

內層的開啟窗不同的開啟方式同樣會影響到通風的效果，為保證讓室內通風效果達到最佳狀態，一般采用內開內倒窗，內層開啟窗的位置應盡量避免直接與室內入戶門，建筑空調及通風系統的室內開口位置正對，在不影響主體功能和裝飾效果的前提下，應注意通風路徑的合理走向，避免風流“短路”現象發生，使室內通風無死角。

3.2雙層玻璃幕墻的開發應用與節能技術

雙層幕墻在節能方面也具有重要的意義，其主要的技術特點和性能體現在以下幾個方面：第一，可以有效的利用動氣熱壓的原理和煙囪的效應，使得室內外的空氣進行有效的流通，且可以有效的防止灰塵進入室內，從而起到綠色環保的作用；第二，雙層幕墻使得室內和室外形成一個天然的屏障，有助于冬季的保溫作用和夏季的隔熱作用，因此，也具備了節能的功效；第三，具備較強的采光功能，可以有效的根據太陽光的角度來調整光線的變化，從而也就具備一定的節能保溫作用；第四，有助于降低室外的噪聲污染，提供一個舒適優美安靜的居住環境。充分的體現了節能環保的作用。

4.結語

雙層玻璃幕墻畢竟只是一種新型結構的建筑幕墻類型，相關介紹和宣傳可能存在一些對新產品、新技術更多是贊美和比較理想評價，但對于實際工程的應用我們應該科學、客觀、綜合地進行評估。應該說雙層幕墻它主要在保溫、隔熱以及隔聲性能起到了非常大的作用，但在工程項目的綜合節能作用上，還有很多其他因素在影響，良好的保溫、隔熱在工程上并不能就意味著節能，因為雙層幕墻結構的封閉性，采用雙層幕墻就意味著將完全依賴中央空調系統，在工作時間段甚至更長時間內設備都要不停地工作，而且不分季節、氣候變化一如既往。事實上，對于敞開式外循環呼吸幕墻理論上可以利用溫差、煙囪效應形成熱通道抽吸作用進行通風換氣，但實際上它受工程的區域氣候情況、建筑的朝向、外環境溫差、風力大小等等因素影響很大，很難達到理想的效果，一般都需要依靠強制抽風系統來解決。

參考文獻：

[1]劉晶晶，張志勤，李建玲等.雙層皮玻璃幕墻研究綜述及探[J].暖通空調，2006，36（2）：25-27.

[2]楊璐，楊理.雙層立面系統與公共建筑節能設計[J].平頂山學院學報，2005，14（2）：12-14.