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1、 呼吸式动态双层幕墙的原理及设计 -新型幕墙技术简介 第一章:介绍呼吸式动态双层幕墙 o一. 呼吸式动态双层幕墙的定义: o 呼吸式动态双层幕墙(也叫双通道幕墙)是一种节能环保型 幕墙,主要是由外层幕墙、空气交换通道(俗称热通道)、进风 装置、出风装置、(承重隔栅、)遮阳系统以及内层幕墙(或门 、窗)等组成,且在空气交换通道内能够形成空气有序流动的建 筑幕墙。 o 呼吸式动态双层幕墙其设计理念与设计思想主要是体现“自然 、节能与环保”,使室内工作环境与室外自然环境融为一体。双层 幕墙经过了四个演变过程,即整体式双层幕墙、通道式双层幕墙 、廊道式双层幕墙、箱体式双层幕墙。 第一章:介绍呼吸式动态
2、双层幕墙 o二.呼吸式动态双层幕墙的特点: o 呼吸式动态双层幕墙的内外幕墙之间形成一个相对封闭的空 间。其下部有进风口,上部有排风口,可控制空气在其间流动状 态。设有可控制的进风口、排风口、遮阳板和百叶等。 o其主要特点: o1.双层幕墙之间的空气可有序流动和交换。 提高抵制天气的变化 能力。 o2.夏季,通过控制控制百页调节阳光射入室内的强度、角度,实 现幕墙的隔热功能;冬季,关闭出风装置,在太阳光的作用下, 形成热空气保温层,保持室内的温度,实现幕墙的保温功能。 o3.可根据使用者的需要,通过调整遮阳系统,改善室内光环境, 合理采光。 第一章:介绍呼吸式动态双层幕墙 o4. 双层幕墙加上
3、设计合理的空气通道有效地降低了噪音,创造了 宁静、安详的生活、工作环境。 o综上所述呼吸式动态双层幕墙的是目前较为理想的幕墙系统。 o三.呼吸式动态双层幕墙的优势: o 呼吸式动态双层幕墙不同于传统的单层幕墙,它由内、外两 层玻璃幕墙组成。最大的特点就是:内层幕墙与外层幕墙之间形 成一个相对封闭的空间,在此空间内利用气压差、热压差和烟囱 效应的原理,使得空气通过下部进风口进入此空间,又从上部排 风口离开此空间,形成空气在空间内自下而上的流动,同时将空 间内的热量带出,这个空间称为热通道,热通道内的空气一直处 于流动状态,并与内层幕墙的外表面不断地进行热量交换,使内 层幕墙的温度接近室内温度,从
4、而减小温差,因此呼吸式动态双 层幕墙也被称之为双层通道幕墙,或称为热通道幕墙。 第一章:介绍呼吸式动态双层幕墙 o 呼吸式动态双层幕墙它改变了传统幕墙的结构形式,外层幕 墙无需镀膜玻璃,当直射日光照射到玻璃表面上时,玻璃不会因 镜面反射而产生反射眩光,没有光污染,由于采用无镀膜玻璃, 实现自然光照明,节省电力。 o 呼吸式动态双层幕墙由内外两层玻璃幕墙组成,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。双层幕墙独 特的内外双层构造及其中有一层幕墙采用中空玻璃,使其隔声性 能比传统幕墙提高20%40%,隔声量达50db,隔声性能达到 国际I级,大大改善了办公或居住的环境;其防尘通风的
5、功能使其 在恶劣天气(特别是沙尘暴发生的地区)也不影响开窗换气,提 高了室内空气质量,它同时提供了高层甚至超高层建筑幕墙自然 通风的可能,从而最大限度地满足了使用者在生理和心理上的需 求。 第一章:介绍呼吸式动态双层幕墙 呼吸式动态双层幕墙的内外两层幕墙之间形成一个通风换气 层,因而它在节能方面比传统的幕墙节能达50%,采暖时节约能 源42%-52%,制冷时节约能源38%-60%,保温性能达国际II 级,具有冬季保温和夏季隔热的双重功能,有效地减少空调的使 用,达到节能效果。 呼吸式动态双层幕墙从经济方面来看,单位面积成本较高, 首期投资较大,比传统幕墙高出近一倍,这是广大建筑师和业主 较为关
6、心的问题,但从长远利益来看,其节能所产生的效益将更 加明显。从技术方面来看,主要是空气通道内的防火问题,各种 防火的方法及其效果需要通过实践加以检验。 o 双层通风幕墙作为一项新兴技术产品,其良好的环保、节能 性能,以及新颖的构造给建筑外装饰带来的更多变化。 第二章:呼吸式动态双层幕墙的原理 o 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。 o下面分别介绍内循环和外循环体系的原理: o一. 内循环体系定义及原理: o 定义:内循环顾名思义它的循环完全就在内部进行,与外界 没有关系,因此也称为“封闭式内循环通风幕墙”。 o 封闭式内循环通风幕墙,一般在
7、冬季较为寒冷的地区使用。 其外层原则上是完全封闭的,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。封闭式内循环通风幕墙两层幕墙之间的 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 。 第二章:呼吸式动态双层幕墙的原理 o 原理:封闭式内循环通风幕墙的通风系统是由进风系统、空 气通道系统、排风口和管道风机系统组成, 进风口一般设置在内 层玻璃
8、的底部水平位置,排风口设置双层幕墙通道顶部位置。封 闭式内循环通风幕墙一般在每个单元体上端横向铝合金型材上开 有孔,即排风孔,同时在此型材侧面连接圆型排风管道。封闭式 内循环通风幕墙采用强制措施,电控管道系统,在夏季的将双层 封闭热通道大部分热空气排除室外。冬季将温室效应蓄热通过管 道回路系统加热后传到室内,当机械设备工作时,双层幕墙通道 内形成负风压,室内的空气便先导入双层幕墙通道,空气在双层 幕墙空腔内形成自下而上的空气有序流动,最后通过机械设备排 出排风管道,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。 图例: 图例: 图例: 第二章
9、:呼吸式动态双层幕墙的原理 o封闭式内循环通风幕墙的优点: o1. 利用建筑的正常排风在热通道内形成缓冲,降低玻璃幕墙的传 热系数,从而节约空调能耗; o2. 采用智能型遮阳百叶,随时控制室内光线的强弱和进入室内热 量的多少,并可以和感应装置连接,实现智能控制; o3. 由于通风换气层的宽度一般为100-200毫米,因此内循环外玻 璃幕墙的维护清洁比较容易; o4. 可根据实际需要进行全年全天候工作,不受室外环境限制。 o5. 使用材料较少,幕墙的直接成本较低。 第二章:呼吸式动态双层幕墙的原理 o封闭式内循环通风幕墙的不足: o由于“封闭式内循环体系呼吸式幕墙”与大厦的通风系统相连接,它 的
10、运行会增大通风系统的功率,从而需增大投入与消耗,也就是 会为此增加附属成本(间接成本),因而总体相比其应用不多, 尤其在国内应用的更少。 第二章:呼吸式动态双层幕墙的原理 o二. 外循环体系的定义及原理: o 定义:外循环顾名思义它的循环是与外界有机地结合在一起 ,充分利用自然条件,因此也称为“敞开式外循环通风幕墙”。 o 敞开式外循环通风幕墙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。与封闭 式内循环幕墙的外幕墙是封闭的相反,开敞式外循环幕墙的内幕 墙是封闭的,采用中空玻璃。其外幕墙采用单层玻璃,幕墙形式 可采用框架式幕墙、单元式幕墙以及点支式玻璃幕墙
11、;内幕墙则 采用中空玻璃和断热铝型材组合而成的幕墙或铝门窗,铝门窗可 以是推拉窗(门)、平开窗(门)、内倒内开窗(门),幕墙上 开专有检修门以便维护、清洁,内外幕墙之间(通风换气层)通 道宽度取为500600毫米。 第二章:呼吸式动态双层幕墙的原理 o 原理:开敞式外循环通风幕墙的内外两层幕墙之间形成的通 风换气层的两端装有进风和排风装置,利用室外新风进入,经热 通道带走热量从上部排风口排出,可减少太阳辐射热的影响,节 约能源。它无须专用机械设备,完全靠自然通风,维护和运行费 用低。进风和排风装置上的风口可以开启和关闭(有手动和自动 )。在冬季时,关闭通风层两端的进排风口,换气层中的空气在 阳
12、光的照射下温度升高,形成一个温室,由于温室效应有效地提 高了内层玻璃的温度,减少建筑物的采暖费用。夏季时,开启上 、下风口,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。 o 第二章:呼吸式动态双层幕墙的原理 o为提高节能效果,通道内设(手、电动)百叶和(手、电动)卷 帘等遮阳装置。 o 可见“敞开式外循环呼吸式幕墙”不仅具有“封闭内循环呼吸式幕 墙” 在遮阳、隔音等方面的优点,在舒适节能方
13、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。 图例: 图例: 图例:(夏季) 图例:(冬季) 图例:(自然通风) 图例:(原理) 第二章:呼吸式动态双层幕墙的原理 o开敞式外循环通风幕墙的优点: o1. 位于通风换气层上下两端的进风和排风口,将空气经过沙尘滤 网引入通风换气层,进而送至室内,可以看作是室外自然环境的 延伸。采用这种分隔方法的双层玻璃幕墙除具备保温、隔声的作 用外,最关键之处是其可以为室内提供新鲜的自然风。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。
14、o2. 运用空气热压原理和烟囱效应,把室内污浊的空气无需强制地 排到室外,从而实现空气的自然交换。 o3. 其内外层之间的空腔厚度设计较厚,便于人员进入,清洗工作 。 o4. 卓越的冬季保温和夏季隔热功能,节能效率高 。 第二章:呼吸式动态双层幕墙的原理 o5. 合理采光功能,可根据使用者的需要,调整光线的变化,改善 室内光环境。 6. 卓越的隔声降噪功能,为使用者创造宁静的工作生活环境。 o开敞式外循环通风幕墙的不足: o1. 进出风口的设计也是呼吸式幕墙的一个重点,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
15、沙较 大的地区更应慎重。 o2. 使用材料较多,因此成本较高 。 第三章:呼吸式动态双层幕墙的设计 o一. 结构形式设计: o 内外层结构一体式,即内外层幕墙做成一体或一个单元。构成 通风层的内外两层幕墙共用一根竖骨料,外层可做成明框或隐框 形式,内层则做成可开启窗或固定窗。当两层幕墙一体地做成单 元式,则每个单元犹如一个个玻璃箱子,因此也被称为“箱体式幕 墙”。 内外层结构分体式,即内外两层幕墙各成体系,为形成通气 层通过其它方式进行隔断。由于此种型式的两层幕墙分别独立, 外层结构可选用明框、隐框或点式玻璃幕墙结构。内层结构可选 用各种幕墙型式或推拉、平开窗的型式。 外层幕墙作为建筑物的外表
16、,一方面直接反映的是建筑物的 造型,另一方面作为外围护结构,它还承受风荷载、防雨水等作 用,因而其结构在强度与水密性方面应作为重点考虑。内层幕墙 由于其主要是与外层结合形成换气层,所以更应注意其与室内功 能的配合,对其密封性能要求可适当降低。 第三章:呼吸式动态双层幕墙的设计 o二. 通风系统设计 : o 呼吸式幕墙换气层是关键,其进出风口的设置、换气层的宽度 大小、材料的选用等直接影响到其性能的发挥。 一般来讲,北方寒冷地区因采暖时间长,选用呼吸式幕墙时 ,主要是利用换气层的“温室效应”来减少室内热量的散失。内层采 用中空LOW-E玻璃、断热铝型材,以及相对较大的换气层宽度将 会达到较好的节能效果。 南方温暖地区,因冷气使用时间较长,利用呼吸式幕墙换气层 的“烟囱效应”来降低内层玻璃表面的温度可达到节能目的。因此