双层玻璃幕墙工作原理及设计要点.doc

双层玻璃幕墙的工作原理：4 Q6 ( h, U/ 4 f g/ l 寒冷季节，玻璃幕墙可以最大限度的吸收太阳辐射热，通过调节进出风口的大小，可以控制适当的新风换气量，而进入两层玻璃幕墙之间的缓冲空间的空气，已被阳光初步加热。再送入室内时可减少送暖量。0 ?: Y2 l0 r; a c il 夏季炎热时期，位于两层玻璃空间的遮阳设施被放下来，绝大部分太阳辐射能量在这里被挡住，并通过精心组织的自然通风排到建筑之外。由于外层玻璃具有遮风避雨及防盗作用，夜间室外冷空气可以通过开启的内侧窗户冷却建筑。楼板等高蓄热体，次日上午气温上升时，楼板、墙体等将会有效地冷却室内温度。/ r# G) B# w- M/ J0 3 Cl 在春秋季节双层幕墙的开启可以完全打开室内达到完全自然通风。. _2 Z5 U j, t8 J4 Z7 u4 k* p6 p7 o1 _1 S5 h( g9 f双层玻璃幕墙的通风模式： / R0 G! z) X双层玻璃幕墙的主要优点之一是全年大部分时间里可以实行自然通风包括高层建筑在刮风下雨的天气里。在组织通风系统时要考虑避免室内排出的浑浊空气，被再次吸如室内。在实际工程中有下列四种双层幕墙通风系统。6 m: K/ y2 W; y* % u9 c z1） 楼层水平进出风口对角通风系统7 j9 R: |. V% i7 t( s- q% 2） 带窗下墙的通风系统- B& F. Ww; uG! G8 V3 U t2 m3） 竖向窗框进风，横向排风系统: n% P( J% o7 6 k9 P4） 带竖向风道的箱式外窗排风系统- qv% Q) K& + j4 t( u7 q& M4 y7 ?8 d& 双层智能玻璃幕墙的优点：8 i: F6 h/ J, : Y; A- b$ N2 双层玻璃幕墙的最大优点在于它能够根据外界条件的变化而调节其机制，以达到最大限度地利用自然光照明、取暖、通风，同时减少过多的热辐射、眩光、风沙等不利条件以创造舒适健康的室内环境。具体优点：# d( O6 U4 J# R) S( ll 运用空气热压原理和烟囱效应，把新鲜空气吸入室内，同时把室内污浊空气排到室外，并能够有效防止灰尘进入室内。实现一年四季，无论刮风下雨，特别上在高层建筑上都能达到自然通风。! C9 7 i+ P0 B: D) _; l 由于采用双层玻璃幕墙和中间缓冲空气层，使幕墙整体的冬季保温，夏季隔热性能非常优越。高层建筑遮阳可以设置在双层玻璃幕墙中间，可以把太阳能隔在室外。这在一般高层建筑上是做不到的。5 S3 v: W# k% N% u5 s( h/ D A4 ! I! pl 合理的采光功能，可根据使用者的需要调整光线的亮度和入深入射方向。, X! - Z* 1 b2 j: x/ h, Tl 由于形成了中间空气缓冲层，使冬季主要进入室内的空气得到初步加温；夏季主要的热辐射被遮挡在中间缓冲层之后，被有组织地排出室外，因而能够有效地节约采暖制冷能源。* W5 / W: _) T5 Ll 卓越的隔声降噪功能。在德国的实际工程中测量结果显示，双层玻璃的隔声效果非常优秀，这已经成为业主采用这一技术的决定性因素之一。双层幕墙的隔音效果在窗户向内开启和关闭的状态下分别比单层幕墙隔音效果提高10db以上。如前面提到，当噪声降低10dB时，人们感觉噪声强度减少了大约一倍！; n- V; Z* q% _+ V- U, zl 为建筑设计提供了一种新的表现形式，更能够体现现代科技的美感和玻璃建筑的纤细、轻盈通透和精美，为众多建筑师和业主喜爱。相比于普通玻璃幕墙而言，“双层立面写字楼” 可以节约能耗达30%，这个结果源于建筑结构设计所形成的科学能量体系加之“双层立面”的幕墙设计手法：建筑的第一层立面采用LOW-E玻璃结合高级铝板的幕墙技术，使写字楼具备良好的保温，隔热，隔声等幕墙维护功能，和朴素雅致的外观效果。单单这一层立面已经使大厦达到了目前市场上中高档写字楼的标准要求。锦秋国际大厦的外墙帷幕还拥有第二层的建筑外衣：在建筑的不同立面又装配了具有国际水准的环保节能建筑材质如，大截面梭型铝百叶、彩釉玻璃遮阳板、SHADOW-BOX(LOW-E玻璃与铝板结合技术)，这种设计的独到之处在于，充分利用写字楼的外墙帷幕达到建筑与环境自然调节的功能，从而大大减少了大厦对电能，水能等其他能源的消耗，缓解了大厦机电设备的负荷，同时，这些建筑材质可以有效的帮助阻挡强光和有害光线对大厦办公人员的侵袭，从而为业租户创造了一个健康舒适的办公环境。玻璃幕墙（reflection glass curtainwall），是指由支承结构体系与玻璃组成的、可相对主体结构有一定位移能力、不分担主体结构所受作用的建筑外围护结构或装饰结构。墙体有单层和双层玻璃两种。 双层幕墙又称热通道幕墙、呼吸式幕墙、 通风式幕墙、节能幕墙等。由内外两层立面构造组成，形成一个室内外之间的空气缓冲层。外层可由明框、隐框或点支式幕墙构成。内层可由明框、隐框幕墙、或具有开启扇和检修通道的门窗组成。也可以在一个独立支承结构的两侧设置玻璃面层，形成空间距离较小的双层立面构造。 双层幕墙分为外循环式双层幕墙及内循环式双层幕墙，内循环式双层幕墙：外层幕墙采用中空玻璃、隔热型材形成封闭状态。内层幕墙采用单层玻璃或单层铝合金门窗，成可开启状态。利用机械通风，空气从楼板或地下的风口进入通道，经上部排风口进入顶棚流动。由于进风为室内空气，所以通道内空气温度与室内温度基本相同，因此可节省采暖与制冷的能源，对采暖地区更为有利。由于内通风需要机械设备和光电控制百叶卷帘或遮阳系统，因此有较高的技术要求和费用。 构造 内外幕墙之间形成一个相对封闭的空间。其下部有进风口，上部有排风口，可控制空气在其间流动状态。设有可控制的进风口、排风口、遮阳板和百叶等。 特征 双层幕墙之间的空气可有序流动和交换。双层幕墙包括幕墙外层、幕墙中部空间和幕墙内层表面外层抵制天气的变化并提高隔声能力。 原理 利用气压差、热压差和烟囱效应的原理。 作用 使建筑外层有效的适应自然的天气变化，提高幕墙的保温隔热性能。 提高幕墙的隔声性能，改善室内条件。 由于通风换气，提高人们工作、生活环境的舒适性。 举例 北京嘉铭中心写字楼、中青旅大厦幕墙采用内循环呼吸式玻璃幕墙1创新技术名称：双层呼吸式玻璃幕墙工程项目名称：2008年奥运会北京射击馆 开/完工日期：2004年 至 2007年 创新技术综合报告：2008年奥运会北京射击馆,生态双层呼吸幕墙的内层幕墙采用隔热铝合金中空玻璃幕墙，外层幕墙采用单玻点支式玻璃幕墙。在双层幕墙中间换气通道的上下两端，有进风和排风装置。从进风口进入双层幕墙换气通道内部的新风，全部汇集到换气通道顶部排风口排出，借助于房屋全高产生的压差，可以形成较为强烈的通风气流，俗称“烟囱效应”。外挂的热转印木纹装饰百叶具有的遮阳作用，也是实现双层换气幕墙功能的一个重要组成部分，不但有遮阳与透光控制等功能、还具有抗紫外线辐射、节能效率以及吸音率等方面的功能。同时根据双层呼吸幕墙不同的内部气流组织要求，在内层铝合金幕墙适当的位置设置维修、保洁用开启门及开启窗，可以实现与室内的通风换气，使观众厅内部自然通风换气量大大增加，大大提升室内空间的舒适度。在春秋季节，无论白天与黑夜，当需要换气时可将与换气通道上下端相连的出风口和进风口的电动开启百叶、室内电动开启窗打开，（进风口和出风口均设有防虫网和可拆的过滤装置，能防止昆虫进入并大大降低空气中灰尘的浓度，使进入室内的空气洁净清新）。通过对电动开启百叶的调控，在通道内形成负压，利用双层幕墙两边的压差和开启的门或窗，可以在通道内形成气流，进行通风。通过管道向通道内输送新鲜空气，就可以随时向室内输送新鲜空气。当遇到风沙较大的天气时，可将进风口和出风口的电动百叶、室内电动开启窗都关闭，防止风沙进入。通风口百叶为双层幕墙专用百叶，能达到防风、防雨、防尘的要求。夏天，双层幕墙中间的换气通道内温度很高，这时可打开换气通道上下两端的排风口和进风口的电动百叶，在换气管道内由于“热烟囱效应”产生自下而上的气流，从下进风口进入的气流，在双层换气内通过热量交换后从上出风口排出，这种自下而上的气流运动，带走了通道内的热量，这样可以降低内层幕墙的外表面温度，减少空调制冷的负荷，节约了能源，降低了能耗。冬天：双层幕墙中间的换气通道由于阳光的照射，温度升高，像一个温室，形成“温室效应”。这样有利于提高内层幕墙的表面的温度，减少了建筑物由于冬季采暖的运行费用。获奖情况：1、2008年9月北京射击馆获北京市优质工程评审委员会颁发的“2007年度北京市建筑竣工长城杯金质奖”2、2008年12月北京射击馆获国家建设部和中国建筑业协会联合颁发的国家建筑质量最高奖-“中国建设工程鲁班奖”；3、2008年12月北京射击馆获中国土木工程学会、詹天佑土木工程科技发展基金会联合颁发的中国土木工程最高奖-“中国土木工程詹天佑大奖”。4、2007年“智能型呼吸式幕墙”获“中国创新设计红星奖”金奖。创新技术应用情况：中石油大厦是当今国内双层玻璃幕墙面积最大的工程之一，也是当今世界面积最大的智能幕墙体系，“中国石油大厦”位于北京市东直门桥西北角，由四栋“L”型大厦组成，其中两栋为股份公司办公用楼，两栋为集团公司办公用楼。建筑高度：三栋94米、一栋88米，建筑面积200838m2，幕墙面积接近76000m2，这些大厦由三个中庭和一个多功能裙楼连接起来。首层层高为5.7米，23层层高为4.5米，422层层高为3.9米。于2004年11月开工，2008年8月竣工。 典型工程项目介绍：奥运会北京射击馆“生态系统幕墙是由一个复合构造形成的体系，包括外层和内层玻璃幕墙，间距约有650毫米，这一空间可以保证检修、清扫及气流互换和保温效果。”北京射击馆采用的“生态呼吸幕墙”方案中，其内层幕墙采用中空隔热铝合金幕墙，在双层换气幕墙的上下两端，有进风和排风装置，从进风口进入双层换气内部的新风，全部汇集到顶层顶部总排风口，借助于房屋全高产生的压差，可以形成较为强烈的通风气流。根据双层换气幕墙不同的内部气流组织要求，幕墙的上下两端均设置了电动控制的进风口与出风口，这一装置可以根据室内外的温度及不同热功效应开启上下窗口，以达到节能与换气的效果。在内层玻璃的内侧也有开气口，在不同的工作状态下打开，与外面窗口共同作用，起到清洁室内空气、自然呼吸与换气的功能。无论白天与黑夜，当需要换气时可将活动百页、遮阳帘和室内断热门打开，进风口设有防虫网和可拆的过滤装置，能防止昆虫进入并大大降低空气中灰尘的浓度，使进入室内的空气洁净清新。当遇到风沙较大的天气时，可将活动百叶和室内断热门关闭，防止风沙进入。推广应用前景：生态系统幕墙主体的循环方式是外循环，而目前市场上采用的生态幕墙系统多为内循环。相对于内循环，外循环的优势便是自然的通风与换气。“生态幕墙的特点在于双层的玻璃结构，它与常规幕墙相比，在阳光照射、热辐射及热对流等方面都优于常规的单层幕墙。根据专用计算软件的计算结果和有关试验资料，生态幕墙系统的系统传热系数一般可达2.0W/m2K。通过测算，最多经过2025年时间，与普通单层幕墙系统相比双层幕墙系统建造的额外投资可通过幕墙的节能收回，其回收时间占建筑设计使用年限70年的35.7%，在64.3%的使用时间里将有可观的赢利。经测算，2008年奥运会北京射击馆采用的“生态呼吸幕墙”最直接的效果是节能，其比单层幕墙采暖时节能40%60%，制冷时节能40%60%。另外，采用双层幕墙隔音效果十分显著，大大改善了室内使用条件。而生态幕墙作为一种新型幕墙，不但包含常见幕墙技术，还集成了热工、智能控制、人体工程等多种新技术、新概念。目前在北京西五环外的射击馆所采用的是具有独立知识产权的智能幕墙系统，可以实现对建筑通风换气的全智能主动控制，营造舒适健康的室内环境，大大节省使用成本。智能玻璃幕墙主要通过双层幕墙的形式得以实现。其内层幕墙相当于传统的玻璃幕墙，是室内外的分界线，通常由中空保温玻璃构成，并设可开启窗扇；外侧玻璃通常由单层钢化玻璃构成（也有外侧玻璃采用中空保温玻璃的实例，属于机械通风式双层幕墙系统）。外侧玻璃主要功能是承受风载，防雨水、风沙，噪声以及形成两层玻璃之间一个相对稳定的、可以调节的空气缓冲层。外侧玻璃幕墙上有精心设计的可调节的进风口和出风口。两层玻璃之间距离根据功能构造不同可为20100cm以上。在这一空间里，通常设置遮阳百叶等装置。如果宽度在60cm以上，可在楼板高度上设置金属格栅作为检修走廊。双层玻璃幕墙的工作原理：双层幕墙从构造形式上可分为：封闭式通风双层幕墙、窗箱式双层幕墙和外廊式双层幕墙。在这三种基本构造形式的基础上，近年来又出现了许多新的技术构造与不同形式的构造组合。不同构造形式的双层幕墙有不同的优缺点，适用不同的建筑需求，在此以外廊式幕墙为例，简述双层幕墙的工作原理。寒冷季节，玻璃幕墙可以最大限度地吸收太阳辐射热，通过调节进出风口的大小，可以控制适当的新风换气量，而进入两层玻璃幕墙之间缓冲空间的空气，已被阳光初步加热，再送入室内时可减少送暖量。夏季炎热时期，位于两层玻璃空间的遮阳设施被放下来，绝大部分太阳辐射能量在这里被挡住，并通过精心组织的自然通风排到建筑之外。由于外层玻璃具有遮风避雨及防盗作用，夜间室外冷空气可以通过开启的内侧窗户冷却楼板等高蓄热体，次日上午气温上升时，楼板、墙体等将会有效地冷却室内温度。在春秋季节双层幕墙的开启可以使室内达到完全自然通风。双层玻璃幕墙的通风模式：双层玻璃幕墙的主要优点之一是建筑在全年大部分时间里可以实行自然通风，包括在刮风下雨的天气里。在组织通风系统时要考虑避免室内排出的浑浊空气被再次吸入室内。在实际工程中有下列4种双层幕墙通风系统。1. 楼层水平进出风口对角通风系统2. 带窗下墙的通风系统3. 竖向窗框进风，横向排风系统4. 带竖向风道的箱式外窗排风系统 三、 智能办公建筑与智能玻璃幕墙实例分析德国杜塞尔多夫市、维多利亚保险公司总部大楼该建筑及其运营在2000年被德国权威机构授予德国生态环保一等奖。这栋大厦所采用的系统不是欧洲最尖端的科技，但它是一整套相当成熟可靠的技术系统。幕墙构造：外层幕墙是1 700mm2 900mm，厚10mm的单层钢化玻璃，内侧幕墙是可斜开和平开的大小为800mm2 300mm的窗扇。玻璃的导热系统U=1.1，两层幕墙之间约有30cm的空气缓冲层。 进风装置设在固定外侧幕墙的竖框之内，每一竖框内侧左右各设22个直径60mm的圆形进风口，相当于每一窗扇单元有0.12m2的进风面积。进风口内侧有特殊合成材料制成的防鸟网。出风口设在位于楼顶高度的水平方向百叶之中，高度450mm铝合金百叶倾斜角为37，可以有效地防止雨水进入幕墙内侧。在中间两层玻璃幕墙的空气缓冲层内，设有电动铝合金遮阳百叶，以调控阳光的进入量。塔楼外立面是由约1 800mm3 500mm大小、在工厂加工完毕的单元式双层幕墙构件组成，在工地上整体吊装，因而能保证施工精度和简短的安装工期。每个单元构成相对独立的通风系统，垂直方向在楼板高度上完全封闭，单元与单元水平相接处为构造变形缝，相互之间形成6夹角。通过这一夹角使窗框和玻璃都是平面的双层幕墙单元，能够围合成圆形的建筑体量。由于大楼接近杜塞尔多夫机场，从机场安全考虑，要求降低大楼玻璃幕墙对雷达波的反射作用。因此在大楼面向机场方向上采用了加入纤细钢丝的20mm厚胶合玻璃。 双层幕墙的设计：由于这种双层幕墙没有现成资料，在设计过程中为确定双层幕墙的基本构造，如通风形式、进风口大小、开窗形式、遮阳中间空气层宽度等技术数据，首先做出17的模型，委托亚琛大学专家进行了大量的实验。在此基础上完成了幕墙设计。在项目招投标确定了幕墙实施公司以后，由幕墙公司再做出1：1单元实物模型，并对其进行通风、热功、声学等详细测试。测试结果表明11实物模型的指标全部达到并部分超过原设计指标。具体测试结果如下：隔声：双层玻璃幕墙单元之间隔断 49dB双层幕墙实测隔音数值Rw： 一般玻璃幕墙 双层玻璃幕墙 窗户关闭状态 30dB 43dB 窗户内倾斜开 10dB 22dB 窗户向内平开 6dB 17dB 保温：双层玻璃幕墙的保温系统 Uw=1.25w/m2k隔热：总能量穿透率 g=44%放下遮阳板倾斜角度，在45情况下，g=14%放下遮阳板倾斜角度，在30情况下，g=8%自然通风换气可达到每小时2.5到3.0倍，全年有70%的时间可以完全放弃采暖和空调机械通风。双层玻璃幕墙与大楼整体能源系统的配合：大楼能源系统采用了大楼自己的分组式高效燃气锅炉，能源使用效率达89%，如果使用杜塞尔多夫市的远程热力和中心发电站的能源，由于沿途损失等因素，能源使用效率只有76%。 混凝土楼板供暖制冷系统 这是一种在德国成熟的技术，它的工作原理是辐射而不是对流。它靠大面积楼板接近人体舒适温度的辐射来调整室内温度，因而使人感觉非常舒适。这套系统的优点是设备负荷小，室内温度均匀，无噪声和风感，室内无管道。缺点是不能做封闭吊顶。因此，吊顶采用自由风帆形式居多（图12）。具体构造是在混凝土楼板（无梁楼板，板厚28cm）中埋入合成材料的水管。夏季制冷水温约18，并根据室外温度和湿度感应器获得的数据自动调节制冷送水的温度，以避免室内形成冷凝水。 置换式新风系统 为了满足恶劣天气下窗户不能开启时的通风要求，大楼设有辅助空调系统。空调送风口设在办公室内侧墙面立柜踢脚处，回风口在立柜顶端楼板下，设计为2.5倍的换气量。送入的新鲜空气略低于室内温度。呼出的浑浊气体温度较高，上升到顶部，被排出室外，避免了新鲜气体与浑浊气体的交叉。 双层幕墙与空调采暖制冷系统的配合，使得该建筑全年70%的工作时间完全放弃空调，只在不到30%的时间里（炎热、飓风等）需要送风和供暖制冷。由于房间的位置朝向不同、室内人员对温度的敏感性不同等原因，会出现在采暖或制冷的时期里，部分房间里工作人员仍愿意开窗通气的情况。为了避免浪费能源，所有内侧幕墙上的可开启扇都安装有电磁感应装置，如果某一办公室的窗户打开，该区域的制冷、制热系统就自动关闭。 由于每间办公室的供暖供冷电量都是单独核算的，因而使用者也有动力，尽量少用空调采暖以节约开支。四、智能玻璃幕墙的发展前景与研究动态 欧洲智能玻璃幕墙技术的发展主要表现在两个方面： 一是深入广泛的基础理论研究，特别是在提高舒适度和能量动态研究方面。各方面专业人员从不同角度对已建成的双层幕墙建筑进行大规模长时间的跟踪实测，掌握了大量的第一手数据，并提炼到理论高度，对幕墙的设计进行模拟和指导，这项工作还在深入进行。有的研究项目对几十幢已建成的大厦进行5年以上的跟踪研究。这些基础研究为智能幕墙的发展和优化提供了坚实的理论支持。 另一方面是在幕墙与建筑设备、空调系统的配合方面又有新的进展，如采用与外墙或地面结合为一体的小型通风换气装置。这种小型机，具有高效的通风采暖、降噪功能，可有效提高舒适度和使用灵活性，以及新型幕墙构造的探索。 智能玻璃幕墙在欧洲发展很快，如前所述，能源价格和环保意识是推动这项技术发展的主要动力。创造舒适健康的室内环境，减少员工缺勤率，提高企业效益与竞争力以及独特的建筑形象与表现力也是促进这项技术发展的重要因素。 保险行业和一些大型跨国公司首先采用了这项技术。一方面表现了其保护环境的公益性意识，另一方面建筑形象也代表了最现代先进、精美轻盈、通透民主的公司形象。创造高舒适度的健康办公环境，虽然投资较高，但作为自己的房产，长期使用经营，运营成本可以收回建设资金的投入，经济上也划算。 而作为出租性的办公楼，面对现代中小高科技企业，双层幕墙办公建筑很有吸引力，能代表其新锐的公司形象，加之办公条件舒适，运营成本低，因而市场前景也很好。 与早期镜面玻璃办公楼相反，最大限度争取玻璃幕墙的透明度也是双层幕墙的一个发展趋势。这是由于其构造特长决定的，因其既能满足节能、调节光线强度、保证使用功能的要求，又能最大限度利用玻璃透明性的特长，使其能够达到一种新的晶莹剔透的高科技形象，因此赢得不少建筑师及业主的青睐。随着北京凯晨世贸中心的顺利竣工，世界最大的环楼双层智能呼吸式玻璃幕墙宣告问世。 凯晨世贸中心位于国家大道长安街畔，正对面是中国工商银行总行，西侧为北京招商国际金融中心、远洋大厦，与中国华尔街金融街隔街相望，占地面积约为4.4公顷，建设用地约为2.2公顷，总建筑面积约19.4万平方米。 整个玻璃幕墙由3层玻璃构筑，每个单元板块高3.9米，宽1.5米；玻璃单元厚度为250毫米：外层的玻璃采用1.5米宽，3.425米高的单层夹胶透明玻璃，厚度10.76毫米，在玻璃的四个边缘用结构硅胶与铝合金窗框相连接，在每层楼板处设置一个435毫米高的不锈钢外墙饰面板。玻璃窗下部和不锈钢外墙饰面板之间有约40毫米的开缝（为进气口）；不锈钢外墙饰面板的侧面有10毫米宽，475毫米高的出气口。夹胶玻璃还具备隔音性强、有效阻隔紫外线的特点。内幕墙是相对封闭的，由带有low-e（低辐射）涂层的两块中空玻璃窗组成：上部为1.5米宽1.95米高的标准固定玻璃窗；底部为1.5米宽0.85米高的可向内侧开启玻璃窗，为办公区提供自然通风。 在内外两层幕墙之间留有一个宽170毫米的热通道，室外新风通过位于外幕墙玻璃窗下部的开缝进入，经过热通道带走热量，从上部排风口排出，形成外循环。在两层幕墙之间内设80毫米宽的带穿孔的铝合金百叶遮阳板，遮阳板与先进的楼宇自控系统（ba）连接电脑总控中心，其开启、关闭和旋转可以根据季节和气候条件通过电脑总控中心统一控制，也可以由客户自己调节。值得一提的是，凯晨世贸中心不仅在环楼的外层立面上采取了双层玻璃幕墙，在两个挑空中庭两侧的内墙面上也采用双层玻璃幕墙，这样通过客户自己调节铝合金百叶，可以有效地解决私密性的问题。双层热通道玻璃幕墙结构总体设计浅析 , Y! K7 d1 Ge) . E5 ! m; f i* Y: - p$ Zz; t作者 莫英光魏东海 来源：中国幕墙网 , p) 9 9 G3 N8 y9 C4 y3 O+ S, gy5 5 4 f: F. # n一、前 言 + I6 F/ Z, j6 I* ; i. m F3 E& R8 D 由于国内经济的飞速发展，北京2008年的申奥成功，今年11月份加入WTO国际世贸组织，这种大好形势下，建筑外墙装饰设计越来越多样化，通透化；更为值得注意的是越来越多地体现了“高科技”“节能”“环保”的新思维，使我国的幕墙技术同国际先进发达国家的幕墙设计技术正在接轨，质量水平差距正在接近，这是良好的预兆。 ! c l4 y8 c5 p1 F1 o2 我国幕墙行业从传统的框架式幕墙，到单元体式幕墙仅用了三年时间，在技术、工艺、安装等方面都有重大突破和发展。世界上越来越多的人，对标高0M20M之内反射玻璃幕墙的太阳光反射和光干扰性污染感到失望和不理想。在这种背景影响下，产生了新的幕墙体系大清白玻璃全玻幕墙，开始这种玻璃幕墙大部分使用在大门厅及以后发展到全部都使用通透的全玻璃幕墙系统。但是这种幕墙有一个极大的缺点太阳强紫外线幅射和太阳热幅射透过大清玻璃进入室内，使室内温度大大升高。破坏了人们生活的舒适性。首先在西欧出现了即有通透性，又能防止太阳强幅射，尤其能使整个窗体具有较高的节能效果的幕墙双层热通道玻璃幕墙。双热通道幕墙一般是全玻璃，全通透式玻璃结构。 2 b* H2 C/ l* oI) 2 D- c5 W8 a( L 我国出现这种先进的节能双通道幕墙也是12年的事情。首先由国外设计指导下，在上海“久来”大厦已近完工，而北京第一个大面积二通道幕墙“天亚”呼吸式双热通道幕墙是2001年10月开始制造。前者是内循环系统结构，后者是外循环式结构的典型代表。 * k0 q) L2 E% |( P+ s U 不管是内式和外牡环通道幕墙，都具备防尘、防虫、换气通风、节能、光线可控、隔音与抗震、防火也十分安全。这项技术由西欧传入我国的；在我国生产这种高科技幕墙时，必须要从国情出发，具体设计，不能全部照搬。因为西欧各国冬季温度高，基本无砂尘天气，要合理认真考虑合理性，适应性的性能和价格。 : l& E1 d, |6 f0 + p% S: 9 e 二、双层幕墙体系分类 + t) P$ Z4 d5 B 双层玻璃幕墙主要分为内循环和外循环体系有其共同点和不同点，共同特点都是在双层玻璃之间形成温室效应，并将其温室的夏季的过热空气排除室外冬季把太阳热能有控制排入室内，使冬夏二季节约大量能源。在夏季为防紫外线和强热辐射要遮阳帘办法是必要的，内循环和外循环体系有如下特点： 4 k9 M8 d0 v* p, y+ x2 : t 1、内循环双层玻璃幕墙结构主要特点 ) W4 l7 Y# e8 $ F (1)其结构设计可采用框架断热或单元断热形式。 # 6 Q& J2 X# g1 M (2)一般外层玻璃选用中空钢化，内层玻璃选择单片钢化。 ?+ q! 3 H. C- p Z- c9 s! J! O (3)彩用强制措施，电控管道系统，把夏季的白天将温室的热空气排除室外。冬季将温室效应蓄热通过管道回路系统加热将传到室内，达到节能效果。 ) d2 h/ J/ a/ e (4)其内外层之间的空腔厚度设计较窄。一般120mm200mm之内。 7 z, P* p0 o8 B4 v& E (5)需要增设自然空气进入窗。 # b0 ; 2 n6 d4 + O0 B (6)便于清洗双层玻璃之间的灰尘。 I! p, Lk- a* Q& y8 r& n (7)使用材料较少，因此成本较低。 ) K. $ b2 z5 s8 Y7 X# H (8)但需用电力驱动抽风，它比外循环结构节能率低一些。 % w. 9 Y( c! I4 O, B8 L, N 2、外循环双层玻璃幕墙结构主要特点 0 9 t: X- x7 q$ N* y v; (1)其结构设计可采用外层框架、单元或点式驳接形式，内层框架断热或单元中空玻璃断热形式。 / Ss5 / Y8 5 u (2)一般外层玻璃选用单片或夹层钢化，内层玻璃选择中空（lowe）钢化。 6 |) C. j7 y+ L5 G O6 | (3)采用自然的“烟筒”效应，夏季的白天将温室的热空气排除室外，注意不同楼层的“烟筒”效应不同。 4 X! i: L6 o, C (4)其内外层之间的空腔厚度设计较厚，便于内外层之间的空腔人员进入清洗工作。 * c. R 4 k4 U4 T/ j4 Q (5)不需要增设专用设备自然空气进入窗内，外层幕墙设计有进出风口，内层幕墙设计有开启门或窗，需要注意的是进出风口应防止沙尘的进入。 5 H. j6 m) w0 T1 q( Y$ Y; R (6)双层玻璃之间的灰尘应考虑方便清洗。 + A8 R7 K4 . v& t1 J. S! (7)使用材料较多，因此成本较高。 j% P, C/ t N) ( N1 (8)节能效率高。 , Sx; cj& 3 w9 K4 R( r 通过上述的比较，内循环和外循环体系是不同的结构体系，因此，两种结构体系的防尘、通风、节能等性能是不同的。 ! T3 n) b* c, o0 f3 U, w三、双层幕墙体系的结构设计 / # X. j, z: U 1、外循环双层玻璃幕墙结构 7 D5 P8 X- N6 m3 G (1)通风结构设计 2 K# X- t: 8 L 在外循环体系进行通风结构设计时，要考虑楼体楼层不同高度，考虑到抗震要求和风压影响，进、出风口的沙尘过滤网的“目数”应通过计算选用不同目数的过滤网，而解决由于楼层高度变化产生不同“烟筒”效应，出风口可采用“鱼嘴”式结构，在中国不要将滤网目数过大，防止空气滞阻。 5 ; o X6 x3 H1 U 夏季考虑方式：由于白天日光照射，使双层幕墙之间通道温度升高，由于“烟筒”效应使热的气流上升并通过上端出风口排到室外，夜间没有阳光照射，双层幕墙通道间由于室内与室外的温度交换，双层幕墙之间间隙温度低于室外温度，因此应关闭通风装置，不会使气流上升并通过上端出风口排到室外，减少能量损失。但应随时可开内侧窗自然通风。 9 P3 S! L* C% x* C5 n1 M& i+ b 冬季考虑方式：应从节能角度考虑，由于白天日光照射，使双层幕墙之间通道温度升高，因此应关闭通风装置，减少室内与室外温度交换，夜间没有阳光照射，也应关闭通风装置，夜间内层的lowe玻璃起绝对节能作用。 * _8 f9 8 dj! / b# o/ u 在春、秋季时，室内可以通过打开内层门或窗以及通风装置获得室外新鲜的自然空气。 V. s! L2 O# t/ n& , F- P1 f9 U 双层幕墙之间“腔体”高度、“腔体”宽度等六个主要方面进行考虑，进出风口面积比应控制在一定比例之间，温度与温差变化、外界风矢、进出风口压力受外界自然环境的影响，“腔体”高度与“腔体”宽度应进行计算，并通过风洞试验后取得合理的数据，以便应用到设计，“腔体”宽度也要考虑一个正常人能够进入。构造型式可做单元体系，或主体箱体结构。 # |, E7 f% / ! + Y (2)防尘与清洗设计 ) S+ Q+ u+ y) X4 j$ t 结构的防尘是相对防尘，外循环式结构在欧洲的地区应用较为广泛，由于我国北方大部分地区春秋季节风沙天气较多，尤其可吸入颗粒物和昆虫非常严重，欧洲的外循环体系结构从防尘与清洗等方向不能完全满足我国北方地区要求。可此采用外循环体系结构设计时应充分考虑防尘与清洗形式适合我国实际情况，进、出风口可采用一种电动调节百页装置，并在通风装置中设置表面涂“纳米”涂料，减少积尘。双层幕墙之间的过滤网设计应便于室内人的更换、清洗。 : T k% U7 d3 2 q2 (3)节能结构设计 * n* T: Q0 t- # X& N t! 外循环体系的内层玻璃幕墙玻璃，应采用6126mm，外层幕墙尽可能的采用夹胶钢化，内层幕墙采用热断桥铝合金结构，外层可采用点式驳接结构或铝合金结构，若内外层幕墙选用透明玻璃，就必须考虑冬季与夏季，白天与夜间的气候、温度不同，而对结构设计产生的影响。外层玻璃选用夹胶透明钢化，玻璃即便破损也不会附落，避免对楼底行人造成伤害，选择透明玻璃可使阳光充分进入双层幕墙之间“腔体”，形成温室效应。 , u/ k( D9 p: v+ Z4 R 夏季考虑方式：由于白天阳光照射，使双层幕墙之间通道空气温度升高，内层幕墙若采用中空低辐射玻璃，太阳能可反射到双层幕墙“腔体”之间，通过“烟筒”效应使气流上升并通过上端出风口排到室外，从而减少室内与室外的温度交换，使幕墙达到节能要求，降低夏季制冷空调的负荷。夜间没有阳光照射，内层窗玻璃采用中空低辐射，使幕墙达到节能要求。 7 l$ R: W5 n8 a$ i% L M0 E 通过德国旭格公司技术统计，采用双层幕墙应能够节约能量一般3040左右，由于双层幕墙从材料选用到结构表达式设计的不同选择，双层幕墙节能的数据是不同的，因此，最终设计的双层幕墙节能数据应通过试验手段获得。 1 B( u m4 w+ G+ f* r (4)遮阳设计 , . J0 L* c5 D* p 以双层幕墙之间安装电动或手动操作的遮阳装置，遮阳百页可调节角度，使阳光进入室内得到合理控制，遮阳装置的安装位置非常重要；一般距外层玻璃150mm180mm为最佳，也应考虑内层幕墙开启窗或门的形式而定，避免影响窗或门的正常开启的关闭。 1 u. H1 y2 g2 q( |. B# J4 A 2、内循环双层热通道玻璃幕墙结构 7 t6 R: o5 o8 V7 A, w (1)结构设计内循环式通道设计一直为封闭式，它二层玻璃布局正相反，内循环式结构，外层玻璃为中空双钢化玻璃，外框为隔热型材，内层为钢化单层玻璃，并有内开启扇以例情况。双层玻璃之间距离一般100mm200mm，中间加法拉利降遮阳装置。 $ C% an l. r* i它的换气方式是，在冬天，由于应在通道内加热的空气，通过热管水道被抽到室内，或开屋内开启扇导入热风，达到节能目的。在夏天过热的空气由排风道排到屋外。此时关闭通往屋内的风管。内循环系统可设计成高尺寸为层高的箱体单元体。 $ rQ1 n3 TQ- Y1 x (2)通风系统设计：这种内循环箱体单元体结构设计时，必须考虑到在天花板内侧，或地板下部空间，分别设计进屋内热风管道系统和向外排热风管道系统。个别也有专门在秋天、春天时设计的自然空气向室内进行新空气交换装置。 : $ c3 P. f2 |& 2 Q( b X6 G (3)遮阳系统设计：在内循环二层热通道之间，设计由上部向下电控升降，并能自动随阳光斜照不同而随动变角度的遮阳百叶装置。一般距外玻璃约80mm100mm。 ; W! Z; W$ q4 M$ z. j四、二层热通道幕墙的节能效率与参数设计 / |( F. S wQ. Y 我国目前还没有二层热通道幕墙设计的规范和标准，它的节能效率与结构总体特征参数有关：例如箱体标高、宽度、进出口通道截面分布，和它们最佳面积比值大小，进排气口的流场状态，和进出气分流是一体形式，还是分别设计型式，特别是进出口抽风时开关位置，以及导流片的位置和角度有关，当然，防尘砂网的目数大小一直影响通道内空气的流动。遮阳系统位置和控制方式尤为重要，直接影响传递的好坏，对节能效率有较大影响。 ) E2 k s+ & ?3 % |8 k8 K; s( t4 G 从以上影响热工效率（节能）的参数可以认定：这些参数变化和合理变化工作是非线型的数学关系，很难由方程和计算公式进行计算。在西欧，特别是德国旭格公司有一系列科学方式，可以全面的提供设计数据，特别最佳的设计方案和总体结构参数。一般节能效率：热通道幕墙与常规的单层玻璃幕墙的能耗比：采暖时节能4045，制冷时节能率为4045，显然这是平均值。 0 d& x8 A6 o9 S& Q: S 一座很高，面积很大的建筑物，二层热通道的位置和转角处上层、下层也不全一致，但即使个别的不利位置干扰下，它的节能率不低于3035，因此这种幕墙是一种节能幕墙，值得推荐。 8 Q6 z$ N$ M$ d q; d( , j, M 五、采用二层热通道幕墙的经济价值 z2 A( g. b, v2 YZ K1 c: / e 目前，这种高科技的节能幕墙，在结构上必须双层。因此在材料方面都比单层幕墙高一倍以上。再加上先进高科技的器材，使造价成本很高，在西欧约每平米为人民币7000元m²，（德国原装）在我国例如采用旭格技术和设计参数，80的材料按德国指定厂商提供的铝材、玻璃、五金件、胶等等。可以在国内购货，这时国内造价在4000元m²左右。 % F& # W! t( ad 但是，由于它的节能率很高。经过计算和实际证明，这种幕墙使用6年，它的造价仅是我们一般的中空玻璃幕墙约在1800元m²左右，约使10年，加上折旧考虑，相当于单层幕墙的价格约1200元m²。因此从长远利益考虑，它是很合算的。我们有一些消费数据可以说明这一点。 5 h. r! J( V9 J5 t5 L 例如：锁定普通幕墙（中空）夏季空调费按一个月30天计算： 4 S8 W& U! M# Z （1）普通幕墙（中空）018元小时m²； 3 X) % 6 q, E9 a$ D; r （2）内循环通道幕墙01元小时m²； G/ a: 7 - Gs! X: B （3）外循环通道幕墙0067元小时m²。 2 U% h/ H) q1 r8 u3 o! A 一个供暖面积4000m2的建筑物，在采用不同幕墙体系时，它的节能的经济值显然有较大的差异： 7 + h4 9 W . s! 3 g9 T. X( P 设定夏天供制冷3个月，冬天供热3个月计算； & L# i; W+ ) A( U x& v8 K 单层幕墙约需电、供暖费计173万元； * a( X8 ! o% h4 w$ Y 采用双通道幕墙内循环式为96万元； 0 ?2 Q; PA) g ) |# t d- p3 O# P 采用双通道外循环式为64万元。 ; $ X) F9 c1 ? 以上数据按我国取暖标准和规定室内外温度等计算的具有一定的参考价值。晶莹剔透 节能辉煌世界最大顶级双层智能呼吸式玻璃幕墙落户凯晨世贸中心作者:安家记者 严锋林/文品牌地产2007-6-13随着凯晨世贸中心的顺利竣工，素有“长安街收官王座”之称的世界顶级写字楼凯晨世贸中心终于精彩亮相，而由世界幕墙技术的绝对领先者瑞士旭密林公司（Schmidlin）担当技术总顾问，价值2亿人民币、世界最大的环楼双层智能呼吸式玻璃幕墙也已落户凯晨世贸中心。 凯晨世贸中心位于国家大道长安街畔，正对面是中国工商银行总行，西侧为北京招商国际金融中心、远洋大厦，与中国华尔街金融街隔街相望，总投资约30亿元人民币，占地面积约为4.4公顷，建设用地约为2.2公顷，总建筑面积约19.4万平方米，自2003年起连续三年位列北京市重点工程之一。 “重金选用”智能双层玻璃幕墙，打造长安街畔“水晶宫” 作为北京西区规模最大，西长安街最后一个可供大面积对外租售的顶级纯写字楼，凯晨世贸中还位于国家领导人和国际友人往返于中南海和钓鱼台之间必经的国宾道旁，其建筑立面无疑将对长安街的景观产生重大影响。可以说，在一定程度上凯晨世贸中心担负着向整个世界展现中国改革开放崭新形象和中国现代建筑艺术进程的重任。 为赋予凯晨世贸中心丰富的文化底蕴和高水准的完美品质，给国家第一街长安街留下一个传之久远的顶级精品建筑，凯晨世贸中心不惜重金聘请世界最大的建筑设计事务所之一的SOM公司为凯晨世贸中心精心设计。自立项以来，凯晨世