摘要:当前，在我国各大城市的高级商业建筑中，玻璃幕墙几乎已成为其建筑立面设计的统一选择。然而传统的玻璃幕墙在实际使用时，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供热和降温能耗，与目前所提倡的建筑节能理念不符。为了改善这一状况，本文在原玻璃幕墙的设计基础上提出了一种新型的玻璃幕墙技术，即双层玻璃幕墙技术。
关键词:玻璃幕墙；双层玻璃幕墙；节能；建筑能耗
1.双层玻璃幕墙设计的概述
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建筑物使用了传统的大面积玻璃幕墙后，所出现的夏季过热、冬季过冷、建筑高层通风不良以及难以清洗等多种问题。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，同时也是解决大面积玻璃幕墙实用问题的一种解救方法。
其解决问题的主要方法是：在建筑物原有的玻璃幕墙外面再次增设一层玻璃幕墙，但两层玻璃幕墙之间要注意预留百叶夹层，通过百叶夹层来实现夏季隔热、冬季保温。夏季，关闭百叶，利用百叶的遮挡来隔绝热量，而夹层所具有的通风功能会将幕墙内过多的热辐射排走，起到隔热防辐效果；而冬季，打开百叶的同时关闭夹层通风，一来可接受和吸收外界热量，二来可保证室内热量不向外流失，形成温室效应，并达到冬季保温的目的。这样一来，建筑的室内温度将由双层玻璃幕墙来作合理、适当的调节，不需要再在室内安装空调，从而达到了减少建筑空调能耗的目的，实现了建筑节能。
2.双层玻璃幕墙的主要特点
双层玻璃幕墙具有以下的特点，这些特点构成了人们青睐使用玻璃幕墙的重要原因，值得借鉴。
首先，双层的玻璃幕墙之间具有一定的缝隙，适当的缝隙能够起到通风的作用，使室内空气的流通变得更为通畅，但是我们一定要注意内层与外层之间的空隙的距离，不能超过600mm，并且要大于450mm，保持在这段距离之间能够起到最佳的通风效果。
其次，内层幕墙与外层幕墙之间受到空气层的影响，能够保证使温差控制在一定的范围之内，这样就能够起到冬暖夏凉的作用，尤其是在北方地区，一年之中四季分明，使用双层玻璃幕墙的效果更为明显。并且当空气层中的温度超出室外的温度后，室内中含有大量水蒸气的气体就会随之被排放出去，从而使室内的温度不会变的潮湿，这样还能够起到延长建筑物使用时间的作用。
第三，玻璃幕墙所使用的是双层的结构，因此在玻璃的选用上具有一定要求，采用中空玻璃为宜，之所以选用中空玻璃，是因为它的隔音效果较一般的玻璃更为明显，能够有效地阻挡住外部的噪音，从而使室内的人们免受噪音的干扰，提高室内居住环境。
第四，双层玻璃幕墙还能够有效地阻挡住外部的强光，因为施工人员采用的玻璃类型均为无色玻璃，无色玻璃的最大优点就是能够减弱强光带来的反射，保证室内外的通透性，使室内的环境变得更为明亮。
最后，双层玻璃幕墙还具有调节阳光的作用，具体做法为在热通道内安装卷帘或是百叶窗，注意百叶窗一定是铝合金的，这样就能够有效的起到调节阳光的作用了。
3.提高双层玻璃幕墙节能效果的设计
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。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。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆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。
3.2选择合理的玻璃幕墙材料
由于玻璃表面换热性强，热透射率高所产生的室内温度过高，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以减少太阳透过玻璃的直接辐射。其中Low-E玻璃，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。还可以采用铝塑复合材料、断热桥型材等高热阻材料应用技术，其隔热保温措施原理比较简单，使玻璃幕墙结构的传热系数大大降低。
3.3通过强化通风降温降低能耗
幕墙周边的温度往往要比气象观测温度高几度，对于每层隔断的双层玻璃幕墙，幕墙中的换气量更取决于风速和风向，而不是烟囱效应；在设计中应该将双层玻璃幕墙空间与通风口隔断以防止夏季热风倒灌，或者像德国Debis中心那样在炎热的季节完全打开外表幕墙，但是这种设计的造价较高，同时导致冬季保温性能降低。
3.4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。
3.5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，外层玻璃采用所谓的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。到了夏天幕墙的温室效应则会大大增加建筑的制冷负荷，因此，无论在我国的寒冷地区还是南方的炎热地区，这种幕墙最大的问题都是遮阳和隔热问题。
3.6炎热地区的节能设计
炎热地区，对于双层玻璃幕墙而言，最重要的是夏季的遮阳和隔热。撒世忠等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，在通风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），节能效果显著。
4.结语
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。通过本文所作论述，可以认为：双层玻璃幕墙可在建筑立面设计中得到广泛的应用和推广，其所具有的保温、隔热、通风、隔声、防辐射、防眩光等多种功能均与建筑行业所提倡的节能减排理念相符合。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，并针对建筑类型的不同，慎重选择双层玻璃幕墙形式，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]王强，黄义龙，曹芹.夏热冬冷地区“双层皮”玻璃幕墙节能技术研究[J].节能技术，2014（01）.
[2]刘晶晶，林波荣，秦佑国.双层玻璃幕墙节能辅助设计方法探讨[J].华中建筑，2015（05）.
论文作者:陈建军
论文发表刊物:《防护工程》2017年第11期
论文发表时间:2017/9/15
标签：玻璃幕墙论文; 幕墙论文; 建筑论文; 玻璃论文; 系数论文; 遮阳论文; 节能论文; 《防护工程》2017年第11期论文;