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1、自由呼吸,双层玻璃幕墙,背景,近年来，建筑物的节能舒适理念深人人心。作为影响室内热舒适度和建筑能耗的重要因素和关键部位，建筑外墙设计在技术、工艺、安装等方面都有重大突破和发展。由于反射玻璃幕墙造成的太阳光反射和光干扰性污染，通透的全玻璃幕墙系统被广泛使用，然而这种幕墙有一个极大的缺点太阳强紫外线幅射和太阳热幅射透过大清玻璃进人室内，使室内温度大大升高。在这种背景下，出现了一种兼具通透性与防止太阳强幅射功能具有较高的节能效果的幕墙 呼吸式双层玻璃幕墙。,1. 何谓呼吸式双层玻璃幕墙?,呼吸式双层玻璃幕墙，又可简称为双层幕墙、双层通风幕墙、热通道幕墙等。上世纪90 年代在欧洲出现，它由内、外两道幕
2、墙组成，内外幕墙之间形成一个相对封闭的空间，空气可以从下部进风口进人，又从上部排风口离开这一空间，这一空间经常处于空气流动状态，热量在这一空间流动。外层幕墙一般采用隐框、明框和点式玻璃幕墙，内层幕墙一般采用明框幕墙或铝合金门窗。,2. 双层玻璃幕墙的节能原理,双层幕墙的节能是指幕墙在夏季利用“烟囱效应”通过自然通风换气降低室内温度；在冬季能产生温室效应，提高保温效果，降低采暖能耗。,双层幕墙在夏季的阳光照射下，通道中的空气被加热，使空气自下而上地流动，从而带走通道中的热空气，达到降低房间温度的作用。另一方面，由于双层幕墙的特殊结构本身就具有一定的遮阳功能可减少阳光对空气的辐射，降低房间温度减少
3、降温负荷，起到节约能源的目的。,在冬季双层幕墙可关闭外层幕墙的通风口，这样幕墙内部的空气在阳光照射下温度升高，减少室内和室外的温差，也减少了室内的温度向外界传递，起到房间内的保温功效，降低房间取暖费用。,3. 双层幕墙的节能设计方案,提高双层幕墙节能的有效措施是减少幕墙的总耗能量，减少幕墙总耗能量有3个方面的因素。,3.1 减少单位面积幕墙材料单元平均耗能量,自然的热传递方式为导热、对流和辐射。双层幕墙的传热是在室内与通风道以及通风道与外界之间进行，而外层幕墙的通风始终敞开，因此解决导热和辐射的关键是内层幕墙的方案设计。,3.1 减少单位面积幕墙材料单元平均耗能量,3.1.1 内层幕墙导热的影
4、响 降低通过导热所流失的能量，主要是正确选择玻璃幕墙的框架材料和玻璃幕墙的玻璃材料。 3.1.2 辐射对幕墙的影响 辐射对幕墙的影响主要表现在白天外界热量对室内的辐射和夜晚室内热量向外界的辐射。,3.1 减少单位面积幕墙材料单元平均耗能量,南方地区为减少太阳对室内的辐射，可在幕墙通道内设置电动百叶卷帘，通过百叶卷帘将阳光辐射挡在室外。而在北方寒冷地区应采用LowE中空玻璃，既能将白天的太阳热能传递到室内，又可在夜晚阻止室内热量向外散发，提高房间的保温性能。,3.1 减少单位面积幕墙材料单元平均耗能量,3.1.3 对流对幕墙的影响 比如在夏季，一方面是阻止热空气传递到室内，另一方面，又要求幕墙通
5、道产生空气流动，将室内空气热量带走，解决这一问题的方法一是在通道中设置电动百叶卷帘，将外界热量挡在室外，同时又不影响通道的空气流动；二是合理设计空气通道尺寸，使通道自然产生烟囱效应，及时将热空气带走补充新鲜凉爽空气。一般双层幕墙的通道宽度在500mm左右，高度不低于4000mm，否则烟囱效应不明显，影响空气的自然交换。,3.2 减少单位面积幕墙空气渗漏平均耗能量,幕墙的空气渗漏可通过幕墙玻璃板块与幕墙框架之间的间隙，玻璃与玻璃框之间的间隙，以及幕墙框架与建筑主体结构之间的间隙进行。,3.2 减少单位面积幕墙空气渗漏平均耗能量,(1) 减少幕墙玻璃板与框架之间间隙的最有效方法是采用隐框玻璃幕墙。
6、隐框幕墙玻璃板块之间打密封胶，形成连续的没有间隙的立面。密封性最差的是推拉窗，推拉窗虽然扇与框之间设有密封条，但密封性不是很好，另外在门窗的四角难以达到完全密封。,3.2 减少单位面积幕墙空气渗漏平均耗能量,(3) 幕墙框架与建筑主体结构一般采取填充水泥砂浆密封，对空气渗漏影响不大，但因水泥砂浆在干燥过程中会有收缩现象，另外水泥砂浆与金属框之间的粘合力不商，如处理不好的话会产生缝隙，造成空气渗漏。解决这一问题可采用聚氨脂发泡填充剂，通过聚氨脂的膨胀对幕墙框架和建筑主体结构产生一定的压力，使密封严实。,3.2 减少单位面积幕墙空气渗漏平均耗能量,(2) 隐框玻璃幕墙的玻璃与玻璃框之间的间隙，因外
7、层打密封胶不影响幕墙的空气渗漏，只在有框幕墙和推拉门窗才存在空气渗漏，解决玻璃与玻璃框之间空气渗漏的关键是密封系统的设计。因内层幕墙不存在防水问题，故玻璃与玻璃框的内外两侧均可采用橡胶密封胶条密封，胶条与玻璃接触的一侧设计成波浪型，能有效地阻止空气渗漏。,3.3 减少单位面积幕墙通风换气平均耗能量,幕墙的通风换气和防止空气渗漏是一对矛盾，要进行通风换气就必须有空气交换，自然产生空气渗漏。如何科学地解决这一矛盾是双层幕墙设计的难关之一。,3.3 减少单位面积幕墙通风换气平均耗能量,现在一些双层幕墙要求立面通透视野开阔，内层幕墙往往采用推拉窗形式，但推拉窗的保温性能较差，尤其在开窗换气时，门窗开启
8、量不好控制，而且一旦开窗其整个门窗的上下高度方向上全开，对室内空气产生一定的影响，所以最好采用悬窗结构形式。另外，还有一种方法是设置通风器，可安装在幕墙的顶部使得控制方便，通风换气更自然、柔和，使人更加舒适,3.4 小结,提高双层幕墙节能效果的最好方法就是根据双层幕墙的特点从热的辐射、对流和导热三个方面来降低幕墙的能耗，并合理地利用对流特性，既通风换气又能降低温度，合理地利用辐射产生温室效应，提高房间的保温性，最大限度地阻止热的传导，充分发挥双层幕墙的通风换气、遮阳、保温的功能，以达到节能的目的。一般双层幕墙比单层幕墙节能4060 。,4. 实例-天津地区某办公楼,建筑面积为9500平方米，外
9、围护结构为呼吸式玻璃幕墙，墙体外倾，与地面成70度夹角，这个角度等于天津市大暑日12点的太高度角。外层幕墙结构为内外层为6mm厚半钢化玻璃，中间层为PVB(聚乙烯醇缩丁醛树脂)胶片主要防止玻璃破碎后坠落伤人；内层幕墙结构为外层为6mm厚LOWE玻璃，中间层充氩气，厚度为12mm，内层为6mm厚普通玻璃。内外层幕墙间的空气层宽度为800mm，幕墙框架采用断冷(热)桥铝合金型材。,性能分析,选取同一楼层阳面(南侧)和阴面(北侧)的两间房间作为研究对象，分别测量室内、空气层内、室外温度，每隔0.5 h记录一次数据。时间选择在3月，供暖期和非供暖期各测试1天。,结论,呼吸式玻璃幕墙在寒冷地区的冬季可利用太阳辐射加热空气层，从而减少了房间的基本耗热量，节约能源。在供暖期刚刚结束，室外温度不高的情况下，能使室内温度维持在一个比较舒适的范围内。,
