摘要：当前，在我国各大城市的高级商业建筑中，建筑师为了获得良好的采光和景观，在外墙材料上都会选择玻璃幕墙。然而传统的玻璃幕墙在实际使用时，因为工艺的不完善和材料的自身特点，其保温隔热性能并不能达到预期效果，甚至还在一定程度上增加了建筑的采暖和制冷能耗，与目前所提倡的绿色建筑理念不符。为了改善目前玻璃幕墙的能耗及节能设计，本文分析了一种双层玻璃幕墙的应用，并对其节能设计要点展开分析。
关键词：双层；玻璃幕墙；节能设计
1.双层玻璃幕墙概述
双层玻璃幕墙，英文简称DSF，该设计理念和构造形式的最早出现时间是上世纪70年代，地点是欧洲。作为一种较为新型的玻璃幕墙形式，其设计的主要目的是为了解决高层建筑开窗后室内外环境的干扰问题。简单来说，双层玻璃幕墙是在传统的大面积玻璃幕墙的基础之上发展起来的，同时也是针对大面积玻璃幕墙某些实用性问题如噪音、污染、保温隔热等进行优化和延伸。
2.双层玻璃幕墙的构造及节能原理
2.1双层玻璃幕墙构造
2.1.1内层玻璃幕墙
内层玻璃幕墙一般采用明框幕墙或铝合金门窗；为使立面通透、视野开阔，可采用悬窗结构形式；玻璃采用中空玻璃，层间采用铝板幕墙；开启扇设计为外平开窗，节省了室内的空间。
2.1.2外层玻璃幕墙
外层玻璃幕墙一般采用隐框、明框和点式玻璃幕墙；坚框采用悬挑形式与主体梁连接，端部用不锈钢插芯插接；外层玻璃幕墙设置进风口和出风口；为防止蚊虫进入幕墙内的空气层，百叶内侧加设不锈钢防虫网；为防止灰尘大量进入室内，在通风口处设置防尘装置。
2.2双层玻璃幕墙节能原理
在自然界中，热量传递主要有三种方式：对流、辐射和热传递。双层玻璃幕墙是智能型玻璃幕墙的一种。当夏季阳光强热辐射时，幕墙可打开热通道上下两端的进排风口，使热通道的气流自下而上地流动形成对流，在热通道内产生烟囱效应，从而带走通道中的热量，达到降低室内温度的作用。同时，可以放下半透明卷帘，通过卷帘反射后除去大部分太阳辐射，降低房间温度，从而减小空调的负荷，节省电能。在冬季，双层玻璃幕墙可关闭外层幕墙的通风口，这样内外两层幕墙内部的空气在阳光照射下温度升高，形成了一道热空气层，既阻挡了室外的冷空气，也减少了室内温度向外界传递，降低了房间的热负荷，双层玻璃幕墙的构造如下图1所示。
图1
3.双层玻璃幕墙的节能设计要点
3.1玻璃幕墙建筑方位的节能设计
建筑方位的设计也是建筑外墙节能设计的要素之一。建筑的朝向应该考虑日照、采光、通风、遮阳等要求。大面积的玻璃幕墙应避免东照西晒，建筑的长向应朝南北向配置。在城市房屋建筑设计中，建筑方位的选择往往由于城市布局规划等原因不能按最佳朝向，但可以通过调整建筑布局来获得相对合理的方位。坐北朝南的朝向是我国许多地区的合理朝向，但朝向的选择是因地域气候，因周围环境，建筑需求而改变的，不可一概而论。
3.2选择合理的玻璃幕墙材料
在节能设计中，衡量通过玻璃进行能量传播的参数有：传热系数K值，透光折减系数Tr，遮阳系数Sc。由于玻璃表面换热性强、热透射率高导致室内温度过高，除了减少玻璃幕墙的使用面积和幕墙建筑方位的设计外，还可以选择合理的玻璃幕墙材料。太阳辐射的特点是：可见光波长短（380～780nm），热量小；红外线波长长（＞780nm），热量大。所以玻璃材料应尽量让短波可见光透射而让长波辐射热反射出去，这样在减少夏季空调负荷的同时又不至于降低采光效率。如采用镀膜玻璃、Low-E 玻璃、热反射玻璃、中空玻璃等玻璃处理技术降低三个系数，以减少太阳透过玻璃的直接辐射。其中 Low-E 玻璃效果最优，可直接反射远红外热辐射（反射率可达80～95%），阻挡玻璃吸热升温后以辐射形式从膜面向外散热。也可获得最高80%以上的可见光透过率，同普通玻璃差不多。
3.3在双层玻璃幕墙间充不同的气体
在双层玻璃窗中充空气和氩气，节能效果可大大提高。可采用洁净空气双层玻璃窗、洁净氩气双层玻璃窗、洁净高得热系数的空气双层Low-E（e2=0.1）玻璃窗、洁净高得热系数的氩气双层Low-E（e2=0.1）、洁净低得热系数的空气双层Low-E（e2=0.04）、洁净低得热系数的氩气双层Low-E（e2=0.04）等技术。对青铜色空气双层玻璃窗、青铜色氩气双层玻璃窗进行的比较研究表明：在采暖季节，为了降低采暖能耗，应尽可能选用导热系数小的填充介质或Low-E 的放射系数低的边框；在制冷季节窗户系统的导热系数是主要影响因素；在过渡季节，应首选具有Low-E、且放射系数低的窗户系统。
3.4严寒和寒冷地区的节能设计
对于严寒和寒冷地区，由于要充分考虑冬季建筑的保温和太阳能利用，所以要特别重视幕墙的保温性能。提高幕墙保温性能的措施如下：提高幕墙的封性能，减少冷风渗透；内侧幕墙采用双层甚至多层中空玻璃，增加内层玻璃幕的气密性；提高幕墙玻璃本身的热工性能，外层玻璃采用LOW-E玻璃，即低辐射玻璃，可提高对太阳能的利用率，又减少了玻璃的反射对周围环境的影响；内遮阳装置遮阳片可以对太阳高度角的变化进行旋转，减小其对太阳辐射的影响，以使室内获得更多的太阳辐射。实际上，由于我国太阳辐射资源丰富，通风双层玻璃幕墙在冬天可使建筑上形成一个大的温室，由于温室效应，冬天可以很好地利用太阳能，从而减少冬天的采暖能耗。
3.5炎热地区的节能设计
炎热地区到了夏天，幕墙的温室效应则会大大增加建筑的制冷负荷，所以对于玻璃幕墙而言最重要的是夏季的遮阳和隔热。撒世忠等专家的研究论文中给出了遮阳百叶设在热通道后可以增加幕墙的遮阳和隔热性能，如内层幕墙采用中空玻璃时，太阳辐射的透射率为0.17，大大减小了室内太阳辐射量。同时，在双层玻璃幕墙中使用传热系数为 2.05W/（m2・K）的中空玻璃时，无遮阳百叶的通风幕墙透明部分的传热系数为1.29W/（m2・K），而有遮阳百叶的通风幕墙的透明部分的传热系数为1.17W/（m2・K）。
从上面的数据可推论出双层玻璃幕墙，无论在我国的寒冷地区还是南方的炎热地区，都可以解决遮阳和隔热问题。
3.6简要实例运用分析
位于广东省广州市珠江新城的广州珠江城大厦是近年国内节能建筑的佼佼者，它以“零能耗”为最高设计目标，采用了11项世界先进的节能技术，其中建筑的南立面外围护结构便是采用双层智能型玻璃幕墙。针对广州市的亚热带气候特点，该幕墙内层采用可开启的洁净透明钢化玻璃，外层为透明钢化中空 LOW-E玻璃，内外层中形成的热通道宽度为300mm；中间设有宽 35mm的电动百叶，百叶可通过智能系统活着手动控制，转换角度以及升降开启，达到遮阳和调节光线的效果。在夏季，双层玻璃空腔内由于烟囱效应使气流从上边开口排出，形成一道空气缓冲层，从而减少室内外温度交换，降低了制冷负荷。通过模拟计算，设计建筑的全年能耗量177.8kwh/m².y，低于参照建筑的全年能耗量。根据运行后数据测试显示，建筑物在不开空调的条件下，双层玻璃幕墙的内表面温度会随着室外气温波动，但可以低于室外温度5-7摄氏度；在有空调的条件下，双层玻璃幕墙的内表面温度恒定，且低于室外温度7摄氏度以上。珠江城通过双层智能型玻璃幕墙再配合其他的技术措施，在光控制、温度控制、湿度控制等方面创造了舒适的室内环境。
结束语
综上所述，双层玻璃幕墙作为一种新兴的幕墙形式，相比于传统的玻璃幕墙，其在减少建筑能耗、提高热工性能等方面的潜力是相对较大的，但是建筑建造费用也比较大。因此在建筑节能设计中，可以适当引进双层玻璃幕墙设计理念，并针对地域环境和建筑类型的不同，配以其他的节能措施辅助，以便其热工性能得到最大限度的发挥，从真正意义上实现建筑节能。
参考文献：
[1]孔晓冬.阐述双层玻璃幕墙的节能设计[J].房地产导刊.2015.
[2]茅雪平.关于建筑幕墙工程中双层通风玻璃幕墙的节能设计分析[3].城市建设理论研究.2011.
[3]黄丽.双层玻璃幕墙的节能设计[J].城市建筑.2017.
论文作者:林晓芙
论文发表刊物:《基层建设》2018年第17期
论文发表时间:2018/7/19
标签：玻璃幕墙论文; 幕墙论文; 建筑论文; 玻璃论文; 系数论文; 节能论文; 遮阳论文; 《基层建设》2018年第17期论文;