建筑幕墻之雙層幕墻的淺析

倪永

摘? ? 要：隨著建筑幕墻行業的發展，各種新型建筑幕墻形式的得到廣泛應用，低碳經濟、節能環保政策的相繼出臺，給建筑幕墻的高效節能設計提出了新的課題，而雙層幕墻在遮陽、隔音等方面的優點以及在舒適度節能方面的突出效果受到了廣大開發商、設計院、幕墻公司的青睞。

關鍵詞：智能幕墻;通風換氣;節能;隔音;遮陽

1? 雙層幕墻的工作原理

雙層幕墻主要是利用氣壓差、熱壓差和煙囪效應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，從而使整棟建筑主體達到節能減排的目的。在寒冷季節，可以最大限度的吸收太陽輻射熱，通過調節進出風口的大小，可以控制適當的新風換氣量，而進入兩層玻璃幕墻之間的緩沖空間的空氣，已被陽光初步加熱，再送入室內時可減少送暖量;夏季炎熱時期，位于兩層玻璃空間的遮陽設施被放下來，絕大部分太陽輻射能量在這里被擋住，并通過精心組織的自然通風排到建筑之外。由于外層玻璃具有遮風避雨及防盜作用，夜間室外冷空氣可以通過開啟的內側窗戶冷卻建筑。

2? 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。

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。

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，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。

3? 雙層幕墻的設計要點

3.1? 外循環雙層玻璃幕墻結構

（1）結構形式設計。在外循環體系進行通風結構設計時，要考慮樓體樓層不同高度，考慮到抗震要求和風壓影響，進、出風口的沙塵過濾網的“目數”應通過計算選用不同目數的過濾網，而解決由于樓層高度變化產生不同“煙筒”效應，出風口可采用“魚嘴”式結構，在中國不要將濾網目數過大，防止空氣滯阻。外層幕墻作為建筑物的外表，一方面直接反映的是建筑物的造型，另一方面作為外圍護結構，它還承受風荷載、防雨水等作用，因而其結構在強度與水密性方面應作為重點考慮，內層幕墻由于其主要是與外層結構形成換氣層，所以更應該注意其余室內功能的配合，對其密封性能要求可適當降低。

（2）防塵與清洗設計。結構的防塵是相對防塵，外循環式結構在歐洲的地區應用較為廣泛，由于我國北方大部分地區春秋季節風沙天氣較多，尤其可吸入顆粒物和昆蟲非常嚴重，歐洲的外循環體系結構在防塵與清洗等方向不能完全滿足我國北方地區要求，因而在外循環體系防塵與清洗設計時應充分考慮我國實際情況，另外雙層幕墻之間的過濾網設計應便于室內人的更換、清洗。

（3）節能結構設計。外循環體系的內層玻璃幕墻玻璃，應采用6+12+6mm，外層幕墻盡可能的采用夾膠鋼化，內層幕墻采用熱斷橋鋁合金結構，外層可采用點式駁接結構或鋁合金結構，若內外層幕墻選用透明玻璃，就必須考慮冬季與夏季，白天與夜間的氣候、溫度不同，而對結構設計產生的影響。外層玻璃選用夾膠透明鋼化，玻璃即便破損也不會附落，避免對樓底行人造成傷害，選擇透明玻璃可使陽光充分進入雙層幕墻之間“腔體”，形成溫室效應。夏季考慮方式：由于白天陽光照射，使雙層幕墻之間通道空氣溫度升高，內層幕墻若采用中空低輻射玻璃，太陽能可反射到雙層幕墻“腔體”之間，通過“煙筒”效應使氣流上升并通過上端出風口排到室外，從而減少室內與室外的溫度交換，使幕墻達到節能要求，降低夏季制冷空調的負荷。夜間沒有陽光照射，內層窗玻璃采用中空低輻射，使幕墻達到節能要求。通過德國旭格公司技術統計，采用雙層幕墻應能夠節約能量一般30%～40%左右，由于雙層幕墻從材料選用到結構表達式設計的不同選擇，雙層幕墻節能的數據是不同的，因此，最終設計的雙層幕墻節能數據應通過試驗手段獲得。

（4）遮陽設計。以雙層幕墻之間安裝電動或手動操作的遮陽裝置，遮陽百頁可調節角度，使陽光進入室內得到合理控制，遮陽裝置的安裝位置非常重要;一般距外層玻璃150mm～180mm為最佳，也應考慮內層幕墻開啟窗或門的形式而定，避免影響窗或門的正常開啟的關閉。

3.2? 內循環雙層熱通道玻璃幕墻結構

（1）結構設計。內循環式通道設計一直為封閉式，它兩層玻璃布局正相反，內循環式結構，外層玻璃為中空雙鋼化玻璃，外框為隔熱型材，內層為鋼化單層玻璃，并有內開啟扇。雙層玻璃之間距離一般100mm～200mm，中間加遮陽裝置。它的換氣方式是，在冬天，通道內加熱的空氣，通過熱管水道被抽到室內，或打開屋內開啟扇導入熱風，達到節能目的。在夏天過熱的空氣由排風道排到屋外。此時關閉通往屋內的風管。內循環系統可設計成高尺寸為層高的箱體單元體。

（2）通風系統設計。這種內循環箱體單元體結構設計時，必須考慮到在天花板內側，或地板下部空間，分別設計進屋內熱風管道系統和向外排熱風管道系統。個別也有專門在秋天、春天時設計的自然空氣向室內進行新空氣交換裝置。

（3）遮陽系統設計。在內循環二層熱通道之間，設計由上部向下電控升降，并能自動隨陽光斜照不同而改變角度的遮陽百葉裝置。一般距外玻璃約80mm～100mm。

3.3? 雙層幕墻的優點及缺點

3.3.1? 優點

（1）隔聲。良好的隔聲效果是使用通風雙層幕墻最重要的因素之一，特別是在外部噪聲大的地區（如交通噪聲等）。

（2）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。

（3）節能、減少環境影響。與傳統的單層幕墻相比，設計合理時額外的一層外套能增加節能的效果。

（4）自然通風。通風雙層幕墻一個重要優點就是能夠自然通風（或有輔助風機通風）。不同類型的通風雙層幕墻可以應用在不同的氣候條件、朝向、位置和建筑類型中，以達到隨時為室內提供新鮮空氣的目的。

3.3.2? 缺點

（1）建造、維護和運行本高。和傳統的幕墻比，建造成本要高很多，另外，維護和運行等各方面的花費也都比單層幕墻要高。

（2）防火。對于建筑防火而言，現在還不是很清楚通風雙層幕墻的影響是正面的，還是負面的。但有研究人員提到了火災時煙氣在房間之間蔓延的可能性。

（3）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性能;有時，空氣腔寬度越大，越能提高與外層相鄰的內層的熱舒適性。因此，選擇恰當的幕墻寬度很重要，既不過寬（以節省空間），又要能滿足各種使用要求。

（4）過熱問題。這里主要說的是，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。這是個在設計通風雙層幕墻時經常會遇到的問題。

4? 總結

雙層幕墻的應用具有良好的節能性、環保性，已經在歐洲被仔細研究，并廣泛應用。例如：德國對外循環體系的雙層結構幕墻的應用較多，意大利和英國對內循環體系的雙層結構幕墻的應用較多，法國對雙層結構幕墻應用于舊樓改造。但在中國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。

參考文獻：

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[2] 哈里斯·波依拉茲.通風雙層幕墻辦公建筑[M].北京：中國電力出版社，2006.