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【摘 要】近年来，如何提高能源的利用率、降低能耗已经成为一个重要课题。呼吸式双层幕墙在遮阳、隔音等方面的优点以及在舒适节能方面的突出效果。从最大限度上满足了使用者生理与心理上的要求。本文从呼吸式双层玻璃幕墙的原理、特点及优点等方面对其进行了分析。
【关键词】建筑幕墙；原理；优点
近20年来，玻璃幕墙在我国有了长足的发展，但仍然停留在单 层玻璃幕墙的研发过程中。但单层玻璃幕墙的“大面积反光造成光污染；容易产生空调病、保温性能差、能耗大、维护费用高等问题”开始被人关注。而当前世界上最先进的玻璃幕墙为智能双层玻璃式幕墙。
1、双层呼吸式玻璃幕墙定义及原理
1.1双层呼吸式玻璃幕墙定义
智能双层呼吸式玻璃幕墙广义上包括玻璃幕墙、通风系统、空调系统、环境监测系统、楼宇自动控制系统。从设计构思、内容组成和工作过程各方面看，都是一个各专业协调合作的多功能系统。它不仅有玻璃支撑结构，还包括建筑内部分环境控制和建筑服务系统，双层通风幕墙的基本特征是双层幕墙和空气流动、交换，其技术核心是一种有别于传统幕墙的特殊幕墙——热通道幕墙，工作原理则是利用空气对流（如图一）。
图一
智能双层呼吸式幕墙的玻璃幕墙由内外两层玻璃幕墙组成，与传统幕墙相比，它的最大特点是由内外两层幕墙之间形成一个通风换气层，由于此换气层中空气的流通或循环的作用，使内层幕墙的温度接近室内温度，减小温差因而它比传统的幕墙采暖时节约能源42%-52%；制冷时节约能源38%-60%.另外由于双层幕墙的使用，整个幕墙的隔音效果得到了很大的提高。呼吸式幕墙根据通风层的结构的不同可分为“封闭式内循环体系”和“敞开式外循环体系”两种。
1.2智能双层呼吸式幕墙的原理
（1）封闭式内循环体系呼吸式幕墙
封闭式内循环体系呼吸式幕墙，一般在冬季较为寒冷的地区使用，其外层原则上是完全封闭的，一般由断热型材与中空玻璃组成外层玻璃幕墙，其内层一般为单层玻璃组成的玻璃幕墙或可开启窗，以便对外层幕墙进行清洗。两层幕墙之间的通风换气层一般为100-200毫米。通风换气层与吊顶部位设置的暖通系统抽风管相连，形成自下而上的强制性空气循环，室内空气通过内层玻璃下部的通风口进入换气层，使内侧幕墙玻璃温度达到或接近室内温度，从而形成优越的温度条件，达到节能效果。在通道内设置可调控的百页窗或垂帘，可有效地调节日照遮阳，为室内创造更加舒适的环境。
根据英国劳氏船社总部大厦及美国西方化学中心大厦的使用来看，其节能效果较传统单层幕墙相比达50%以上。
（2）敞开式外循环体系呼吸式幕墙
敞开式外循环体系呼吸式幕墙与“封闭式呼吸式幕墙”相反，其外层是单层玻璃与非断热型材组成的玻璃幕墙，内层是由中空玻璃与断热型材组成的幕墙。内外两层幕墙形成的通风换气层的两端装有进风和排风装置，通道内也可设置百页等遮阳装置。冬季时，关闭通风层两端的进排风口，换气层中的空气在阳光的照射下温度升高，形成一个温室，有效地提高了内层玻璃的温度，减少建筑物的采暖费用。夏季时，打开换气层的进排风口，在阳光的照射下换气层空气温度升高自然上浮，形成自下而上的空气流，由于烟囱效应带走通道内的热量，降低内层玻璃表面的温度，减少制冷费用。另外，通过对进排风口的控制以及对内层幕墙结构的设计，达到由通风层向室内输送新鲜空气的目的，从而优化建筑通风质量。
可见“敞开式外循环体系呼吸式幕墙”不仅具有“封闭内循环式体系”呼吸式幕墙在遮阳、隔音等方面的优点，在舒适节能方面更为突出，提供了高层超高层建筑自然通风的可能，从而最大限度地满足了使用者生理与心理上的要求。
2、智能双层呼吸式幕墙的在国内的应用实例
深圳电视中心（广电集团）（8000平方米、124米、广东深圳）深圳电视中心（广电集团）建筑主立面为梭形结构，幕墙工程采用双通道呼吸式幕墙，全部采用开敞式。内层采用高档铝合金门窗、外层采用拉索点式玻璃幕墙，幕墙之间的距离为500－700mm，每层独立换气，采用交叉换气，提高换气速度。在外层点式玻璃幕墙上安装了国际流行的LED系统。已经竣工使用。
3、智能双层呼吸式幕墙的的优点
3.1从原理上
呼吸式幕墙采用“烟囱效应”与“温室效应”的原理，是从幕墙的功能上解决节能问题；单层幕墙则只是从材料的选用上，通过材料本身的特性来达到一定的节能效果。
3.2从环保上
呼吸式幕墙由于其功能解决节能，外层玻璃选用无色透明玻璃或低反射玻璃，可最大限度地减少玻璃反射带来的不良影响（“光污染”）；单层玻璃幕墙为保证室内外效果与节能的考虑，玻璃一般选用有一定反射功能的镀膜玻璃。
3.3从节能上
呼吸式幕墙由于换气层的作用，比单层幕墙节能约50%.是解决建筑节能的一个新的方向。
3.4从使用上
换气层的出现，使呼吸式幕墙夏季节省制冷费用，冬季可节省取暖费用。同时遮阳百叶置于换气层，能有效地防止日晒又不影响立面效果。
3.5从舒适度方面
呼吸式幕墙的隔音性能可达到55dB，让室内生活与工作的人们有一个清静的环境；另一方面，无论天气好坏，勿须开窗换气层都可直接将自然空气传至室内，为室内提供新鲜空气，从而提高室内的舒适度。并有效地降低高层建筑单纯依赖暖通设备机械通风带来的弊病。
4、智能双层呼吸式幕墙需解决的问题
4.1经济性
智能双层呼吸式幕墙在欧美等国开发利用时间不长，在我国尚处 于研究试验阶段。这种高科技的节能幕墙在结构上必须采用双层幕墙，加上高科技的结构型材及遮阳装置，进、出风口等，有专家估算在西欧，其造价成本约为人民币7000元/m2，在我国，即使部分材料可用国产产品替代，造价也达4000元/m2。但由于其节能率很高，计算和实际使用情况证明，这种幕墙使用6年，其造价相当于一般中空玻璃幕墙1800元/m2左右，使用10年，加上折旧考虑，相当于单层幕墙1200元/m2。因此，从长远利益来看，经济效益是明显的，也是可行的。
4.2热通道的设计问题
我国的自然气候、环境条件不同于欧美国家，即使在国内，由于我国地域辽阔，各地气候、温度差异也很大。因此，如选用热通道幕墙，尤其是外循环热通道幕墙时，最好能根据当地条件进行试验。有条件的科研设计单位可以选择相应课题进行研究，做好技术储备，选择好合适的热通道尺寸、进出风口大小，保证幕墙保温节能及隔音降噪达到最佳，同时能避免大量积尘及昆虫吸附在通道内，影响外观效果。
4.3消防问题
智能双层呼吸式幕墙属新型技术，国内消防法规不能全面涵盖。但要求起主要建筑围护的内层幕墙必须按照消防规范，同时可以在总体建筑设计时考虑安装报警器和喷淋系统。由于换气层的烟囱效应会造成消防上的隐患，所以在通风换气层的设计时应与建筑物防火分区设计相结合。
4.4换气层的宽度（体积）确定
如何才能使其保温节能与隔音降噪达到最佳，目前缺乏理论依据，只能依赖实验，需从设计计算上找到理论依据。
4.5进出风口的设计
选用不当时一方面会造成换气层循环气流的短路，降低节能效果；另一方面进风口会带入大量的灰尘而影响建筑的外观效果，尤其是西北风沙较大的地区更应慎重。
4.6面积的计算
由于建筑面积由外墙皮开始计算，因此双层幕墙的应用会直接导致建筑面积损失2.5%-3.5%。
5、结语
智能双层呼吸式幕墙是一项新兴技术产品，集暖、热、光、幕墙材料等技术于一体，是幕墙技术发展的一个趋势。目前是否采用与项目的定位、客户的群体等相结合。
参考文献：
[1]卢求，欧洲智能办公建筑与智能玻璃幕墙，世界建筑，2014．5（76～79）
[2]GiuliaAndreotti，双层玻璃幕墙的设计，建筑门窗幕墙与设备，2015．5
论文作者:王锦,何雁
论文发表刊物:《低碳地产》2016年第8期
论文发表时间:2016/9/5
标签：幕墙论文; 呼吸论文; 玻璃幕墙论文; 节能论文; 玻璃论文; 单层论文; 智能论文; 《低碳地产》2016年第8期论文;