双层幕墙浅论

1.艾清海 2.邓学威

1.身份证号：152105198809140314 2.身份证号：210521198908233475

双层幕墙浅论

1.艾清海 2.邓学威

1.身份证号：152105198809140314 2.身份证号：210521198908233475

随着时代的发展，建筑的要求也越来越高：安全、舒适、美观、节能环保。而普通的门窗已难以满足人们对建筑更高的追求。这时，幕墙开始逐渐出现，并且得到越来越广泛的应用。

建筑节能是当今热门的话题，各种节能技术自然备受关注，节能环保型门窗幕墙的开发、应用，推广已经成为行业发展的新趋势。幕墙的节能，一直朝着两个方向发展；建筑节能材料的研究以及结构的改进。在材料方面，出现了断热型材、中空型材、中空Low-E玻璃及真空玻璃。结构方面，随着玻璃幕墙发展，断热型材中空玻璃幕墙、隐框中空玻璃幕墙的节能性有一定提高，但是提高有限。单层幕墙由于其结构上的限制，很难适应气候季节的变化，难以满足建筑师对建筑物舒适度的要求，因此两层结构之间形成缓冲区的设计思路自然运用在幕墙结构上，双层幕墙应运而生。双层玻璃幕墙技术的开发、应用是当今建筑幕墙的引领者，能够满足建筑师对建筑外观设计的追求，同时又具有通风、保温、隔声等效果，从20世纪80年代在欧美国家出现，并在多个国家逐渐得到应用。

一.双层幕墙的概念

双层幕墙(又称热通道幕墙、气循环幕墙、呼吸幕墙、绿色幕墙、健康幕墙等)不同于传统的单层幕墙，它是由一层外层玻璃幕墙和一层内层玻璃幕墙(或玻璃窗)组成的双层玻璃幕墙，两层玻璃幕墙之间留有一空腔(通道)，这个通道称为热通道。

二.双层幕墙的分类

在现有文献中，通风双层幕墙有多种不同的分类方法。最常用的分类方法是按照气流循环体系区分，可分为两大类：

(1)封闭式内循环体系热通道双层幕墙

(2)敞开式外循环体系热通道双层幕墙

三.双层幕墙的结构形式及其特性

无论内循环还是外循环体系：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，冬季把太阳热能又控制排入室内，节约大量能源。内循环和外循环体系有如下特点：

1.封闭式内循环体系热通道双层幕墙内层幕墙一般采用单片玻璃或可开启窗，外层幕墙则采用中空玻璃或者Low-E玻璃，型材为隔热(或断热)型材，外层幕墙原则上是完全封闭，内层幕墙设开启扇或通风口，两层幕墙之间的通风换气层一般为100mm-200mm，通风换气层与吊顶部位设置的通风系统相通，从下而上进行强制性空气循环，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，达到节能效果。其特点如下：

(1)其结构设计可采用框架断热或单元断热形式。

(2)一般外层玻璃选用中空钢化，内层玻璃选择单片钢化。

(3)采用强制措施，电控管道系统，在夏季和白天将双层封闭热通道大部分热空气排除在外。冬季将温室效应蓄热通过管道回路系统加热传到室内，达到节能效果。

(4)需要增设自然空气进入室内的窗扇通风。

(5)便于清洗双层玻璃之间的灰尘。

(6)使用材料较少，因此成本较低。

(7)但需用电子驱动抽风，比外循环节能效率低一些。

2.敞开式外循环呼吸幕墙的内层幕墙一般采用中空玻璃或者Low-E玻璃，型材为隔热(或断热)型材，外层幕墙则采用由单片玻璃制作的敞开式幕墙结构。空气从外层幕墙的下通道进入热通道空间，然后从外层幕墙的上部排风口排出，而内层幕墙则完全封闭。敞开式幕墙在一定条件下可以靠自然通风，不需要借助于专门的通风设备，维护和运行费用较低，是目前应用比较广泛的幕墙形式。敞开式幕墙的进风口和排风口可以开启和关闭，夏季时开启进风口和排风口，热空气形成自下而上的空气流动(有关试验证明这种热空气流动的速度可达到6m/s)，带走热通道内由于日照而产生的热量，降低内层幕墙的外表面温度，减少了空调制冷的负荷，节约了能源，降低了能耗；冬季关闭进风口和排风口，热通道因为阳光照射而温度升高成为封闭温室，提高了内层幕墙的外表面温度，起到保温作用，减少了建筑物采暖的运行费用。

此外，无论是敞开式幕墙还是封闭式幕墙都可以在热通道内设置可调控的铝合金百叶窗帘或者电动卷帘，有效调节阳光的照射。现今，机电感应玻璃，电控变色窗的技术也逐渐成熟，使双层幕墙系统更加简化以节省更大的空间的同时获得更好的效果。

四.双层幕墙的优、缺点

1.优点：

(1)低造价。这里要说明的是，与电动变色窗、热变色窗、光变色窗的方案相比，造假要低很多。

(2)隔声。良好的隔声效果是使用通风双层幕墙的最重要因素之一，特别是在外部噪声大的地区。

(3)隔热。在冬季，减小空气腔内空气流速，增加其温度会降低玻璃表面传热速度，减少热损失，可以提高保温效果；夏季。自然通风、辅助机械通风或机械通风时，可以排出空气腔中的热空气，降低空气腔内空气温度，减少空调负荷。

(4)夜间通风。夏季，内层容易过热，在夜间用自然通风预冷室内区域就可以节能。早晨，室内温度不是很高，会让使用者感觉很舒适，并可以提高室内空气的质量。

(5)节能，减小环境影响。与传统的单层幕墙相比，设计合理时额外的一外套增加节能的效果。

(6)热舒适性-内墙温度。因为供暖季通风双层幕墙空气腔内的温度比室外高，与单层幕墙相比，通风双层幕墙内层的温度可以与室内温度接近。

(7)对遮阳或照明设施的更好保护。因为这些设备布置在通风双层幕墙中间的空气腔内，它们可以不受风雨的影响。

2、缺点

(1)建造、维护和运行成成本高。和传统的幕墙比，建造维护和运行的成本要高很多；

(2)减少建筑室内可利用面积。通风双层幕墙的空气腔的宽度从20cm到几米。因此会减少实际的使用空间，通常空气腔的宽度会影响内部参数和幕墙形成能；有时，空气腔的宽度越大，越能提高与外层相邻的内层的热舒适性。

(4)过热问题。若设计不当，在夏季时空气腔内的空气温度会过高，进而会使室内温度升高，增加空调负荷。

(5)增加结构承重。双层幕墙结构与传统幕墙相比重量会增大很多，所以结构的承重也会加大。

事实上，双层幕墙系统很大程度依赖于外界环境，因为该系统可以让室外环境对室内环境产生影响。所以，在做双层幕墙设计时要根据项目的具体情况来考虑。虽然双层幕墙有很多优点，但它的造价偏高，所以在选择双层幕墙作为建筑外围护结构时应慎重考虑涉及到的各方面要求。当然，在无数的技术人员的不断创新下，双层幕墙的各方面特性会得以更加突出和完善。