呼吸式幕墻在建筑中的應(yīng)用

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　前言

　　呼吸式幕墻，又稱雙層幕墻、雙層通風(fēng)幕墻、熱通道幕墻等，它由內(nèi)、外兩道幕墻組成，內(nèi)外幕墻之間形成一個相對封閉的空間，空氣可以從下部進(jìn)風(fēng)口進(jìn)入，又從上部排風(fēng)口離開這一空間，這一空間經(jīng)常處于空氣流動狀態(tài)，熱量在這一空間流動。

　　呼吸式幕墻由內(nèi)外兩層玻璃幕墻組成，與傳統(tǒng)幕墻相比，它的最大特點是由內(nèi)外兩層幕墻之間形成一個通風(fēng)換氣層，由于此換氣層中空氣的流通或循環(huán)的作用，使內(nèi)層幕墻的溫度接近室內(nèi)溫度，減小溫差因而它比傳統(tǒng)的幕墻采暖時節(jié)約能源42%-52%；制冷時節(jié)約能源38%-60%。另外由于雙層幕墻的使用，整個幕墻的隔音效果得到了很大的提高。呼吸式幕墻根據(jù)通風(fēng)層的結(jié)構(gòu)的不同可分為“封閉式內(nèi)循環(huán)體系”和“敞開式外循環(huán)體系”兩種。

　　1　封閉式內(nèi)循環(huán)體系呼吸式幕墻

　　封閉式內(nèi)循環(huán)體系呼吸式幕墻，一般在冬季較為寒冷的地區(qū)使用，其外層原則上是完全封閉的，一般由斷熱型材與中空玻璃組成外層玻璃幕墻，其內(nèi)層一般為單層玻璃組成的玻璃幕墻或可開啟窗，以便對外層幕墻進(jìn)行清洗。兩層幕墻之間的通風(fēng)換氣層一般為100-200毫米。通風(fēng)換氣層與吊頂部位設(shè)置的暖通系統(tǒng)抽風(fēng)管相連，形成自下而上的強制性空氣循環(huán)，室內(nèi)空氣通過內(nèi)層玻璃下部的通風(fēng)口進(jìn)入換氣層，使內(nèi)側(cè)幕墻玻璃溫度達(dá)到或接近室內(nèi)溫度，從而形成優(yōu)越的溫度條件，達(dá)到節(jié)能效果。在通道內(nèi)設(shè)置可調(diào)控的百頁窗或垂簾，可有效地調(diào)節(jié)日照遮陽，為室內(nèi)創(chuàng)造更加舒適的環(huán)境。

　　2　敞開式外循環(huán)體系呼吸式幕墻

　　敞開式外循環(huán)體系呼吸式幕墻與“封閉式呼吸式幕墻”相反，其外層是單層玻璃與非斷熱型材組成的玻璃幕墻，內(nèi)層是由中空玻璃與斷熱型材組成的幕墻。內(nèi)外兩層幕墻形成的通風(fēng)換氣層的兩端裝有進(jìn)風(fēng)和排風(fēng)裝置，通道內(nèi)也可設(shè)置百頁等遮陽裝置。冬季時，關(guān)閉通風(fēng)層兩端的進(jìn)排風(fēng)口，換氣層中的空氣在陽光的照射下溫度升高，形成一個溫室，有效地提高了內(nèi)層玻璃的溫度，減少建筑物的采暖費用。夏季時，打開換氣層的進(jìn)排風(fēng)口，在陽光的照射下?lián)Q氣層空氣溫度升高上浮，形成自下而上的空氣流，由于煙囪效應(yīng)帶走通道內(nèi)的熱量，降低內(nèi)層玻璃表面的溫度，減少制冷費用。另外，通過對進(jìn)排風(fēng)口的控制以及對內(nèi)層幕墻結(jié)構(gòu)的設(shè)計，達(dá)到由通風(fēng)層向室內(nèi)輸送新鮮空氣的目的，從而優(yōu)化建筑通風(fēng)質(zhì)量。

　　可見“敞開式外循環(huán)體系呼吸式幕墻”不僅具有“封閉內(nèi)循環(huán)式體系”呼吸式幕墻在遮陽、隔音等方面的優(yōu)點，在舒適節(jié)能方面更為突出，提供了高層、超高層建筑自然通風(fēng)的可能，從而最大限度地滿足了使用者生理與心理上的要求。

　　3　呼吸式幕墻的優(yōu)點

　　呼吸式幕墻與傳統(tǒng)的單層幕墻相比有如下突出的優(yōu)點：

　　3.1從原理上，呼吸式幕墻采用“煙囪效應(yīng)”與“溫室效應(yīng)：的原理，是從幕墻的功能上解決節(jié)能；單層幕墻則只是從材料的選用上，通過材料本身的特性來達(dá)到一定的節(jié)能效果。

　　3.2從環(huán)保上，呼吸式幕墻由于其功能解決節(jié)能，外層玻璃選用無色透明玻璃或低反射玻璃，可最大限度地減少玻璃反射帶來的不良（“光污染”）；單層玻璃幕墻為保證室內(nèi)外效果與節(jié)能的考慮，玻璃一般選用有一定反射功能的鍍膜玻璃。

　　3.3從節(jié)能上，呼吸式幕墻由于換氣層的作用，比單層幕墻節(jié)能約50%.是解決建筑節(jié)能的一個新的方向。

　　3.4從使用上，換氣層的出現(xiàn)，使呼吸式幕墻夏季節(jié)省制冷費用，冬季可節(jié)省取暖費用。同時遮陽百葉置于換氣層，能有效地防止日曬又不影響立面效果。

　　3.5從舒適度方面，呼吸式幕墻的隔音性能可達(dá)到55dB，讓室內(nèi)生活與工作的人們有一個清靜的環(huán)境；另一方面，無論天氣好壞，勿須開窗換氣層都可直接將自然空氣傳至室內(nèi)，為室內(nèi)提供新鮮空氣，從而提高室內(nèi)的舒適度。并有效地降低高層建筑單純依賴暖通設(shè)備機械通風(fēng)帶來的弊病。

　　4　呼吸式幕墻的應(yīng)用

　　由于“封閉式內(nèi)循環(huán)體系呼吸式幕墻”與大廈的通風(fēng)系統(tǒng)相連接，它的運行會增大通風(fēng)系統(tǒng)的功率，從而需增大投入與消耗，因而其應(yīng)用不多。“敞開式外循環(huán)體系呼吸式幕墻”作為一種更新形式的呼吸式幕墻得到了廣泛采用。下面將以“敞開式外循環(huán)體系呼吸式幕墻”為例，對呼吸式幕墻系統(tǒng)的應(yīng)用作介紹。

　　4.1.結(jié)構(gòu)型式呼吸式幕墻由于是雙層體系，在幕墻結(jié)構(gòu)型式多樣化的今天，兩層幕墻可以根據(jù)建筑效果的需要有很多種組合，但是為了最大限度地突出呼吸式幕墻的通風(fēng)、節(jié)能、環(huán)保的特點，一般采用如下幾種結(jié)構(gòu)型式：內(nèi)外層結(jié)構(gòu)一體式，即內(nèi)外層幕墻做成一體或一個單元。構(gòu)成通風(fēng)層的內(nèi)外兩層幕墻共用一根豎骨料，外層可做成明框或隱框形式，內(nèi)層則做成可開啟窗或固定窗。當(dāng)兩層幕墻一體地做成單元式，則每個單元猶如一個個玻璃箱子，因此也被稱為“箱體式幕墻”。

　　內(nèi)外層結(jié)構(gòu)分體式，即內(nèi)外兩層幕墻各成體系，為形成通氣層通過其它方式進(jìn)行隔斷。由于此種型式的兩層幕墻分別獨立，外層結(jié)構(gòu)可選用明框、隱框或點式玻璃幕墻結(jié)構(gòu)。內(nèi)層結(jié)構(gòu)可選用各種幕墻型式或推拉、平開窗的型式。

　　外層幕墻作為建筑物的外表，一方面直接反映的是建筑物的造型，另一方面作為外圍護(hù)結(jié)構(gòu)，它還承受風(fēng)荷載、防雨水等作用，因而其結(jié)構(gòu)在強度與水密性方面應(yīng)作為重點考慮。內(nèi)層幕墻由于其主要是與外層結(jié)合形成換氣層，所以更應(yīng)注意其與室內(nèi)功能的配合，對其密封性能要求可適當(dāng)降低。

　　4.2.換氣層與材料呼吸式幕墻換氣層是關(guān)鍵，其進(jìn)出風(fēng)口的設(shè)置、換氣層的寬度大小、材料的選用等直接到其性能的發(fā)揮。

　　一般來講，北方寒冷地區(qū)因采暖時間長，選用呼吸式幕墻時，主要是利用換氣層的“溫室效應(yīng)”來減少室內(nèi)熱量的散失。內(nèi)層采用中空LOW-E玻璃、斷熱鋁型材，以及相對較大的換氣層寬度將會達(dá)到較好的節(jié)能效果。

　　南方溫暖地區(qū)，因冷氣使用時間較長，利用呼吸式幕墻換氣層的“煙囪效應(yīng)”來降低內(nèi)層玻璃表面的溫度可達(dá)到節(jié)能目的。因此外層采用熱反射玻璃，以及相對較小的換氣層寬度，將會增強煙囪效應(yīng)的效果，來達(dá)到最佳的節(jié)能狀態(tài)。

　　5　呼吸式幕墻的重點與難點

　　呼吸式幕墻在我國剛剛起步，還會有很多具體問題需要解決，如：換氣層的寬度（體積）確定。如何才能使其保溫節(jié)能與隔音降噪達(dá)到最佳，缺乏依據(jù)，只能依賴實驗，需從設(shè)計上找到理論依據(jù)。進(jìn)出風(fēng)口的設(shè)計也是呼吸式幕墻的一個重點，選用不當(dāng)時一方面會造成換氣層循環(huán)氣流的短路，降低節(jié)能效果；另一方面進(jìn)風(fēng)口會帶入大量的灰塵而影響建筑的外觀效果，尤其是西北風(fēng)沙較大的地區(qū)更應(yīng)慎重。

　　由于換氣層的煙囪效應(yīng)會造成消防上的隱患，所以在通風(fēng)換氣層的設(shè)計時應(yīng)與大廈防火分區(qū)設(shè)計相結(jié)合。

　　成本問題，也是呼吸式幕墻的推廣使用的一大障礙。呼吸式幕墻由于結(jié)構(gòu)雙層、技術(shù)含量高，較單層幕墻價格高，如果采用呼吸式幕墻，一次性投資會增加。

　　6　結(jié)束語

　　隨著我國國民的快速發(fā)展，建筑業(yè)的發(fā)展也突飛猛進(jìn)，建筑節(jié)能也得到相關(guān)部門的高度重視，《民用建筑節(jié)能管理規(guī)定》的出臺，對建筑節(jié)能提出了明確的要求。通風(fēng)節(jié)能幕墻的應(yīng)用，為建筑幕墻節(jié)能技術(shù)的發(fā)展翻開了暫新的一頁。

　　雖然，在中國廣泛應(yīng)用呼吸式幕墻這一新技術(shù)任重而道遠(yuǎn)，但我們堅信，作為建筑幕墻的“綠色”產(chǎn)品離我們不遠(yuǎn)了。