幕牆工程:呼吸式幕牆解析

呼吸式幕牆,又稱雙層幕牆、雙層通風幕牆、熱通道幕牆等,它由內、外兩道幕牆組成,內外幕牆之間形成一個相對封閉的空間,空氣可以從下部進風口進入,又從上部排風口離開這一空間,這一空間經常處於空氣流動狀態,熱量在這一空間流動。

呼吸式幕牆由內外兩層玻璃幕牆組成,與傳統幕牆相比,它的最大特點是由內外兩層幕牆之間形成一個通風換氣層,由於此換氣層中空氣的流通或循環的作用,使內層幕牆的溫度接近室內溫度,減小溫差因而它比傳統的幕牆採暖時節約能源42%-52%;製冷時節約能源38%-60%.另外由於雙層幕牆的使用,整個幕牆的隔音效果得到了很大的提高。呼吸式幕牆根據通風層的結構的不同可分為“封閉式內循環體系”和“敞開式外循環體系”兩種。

幕牆工程:呼吸式幕牆解析

1、封閉式內循環體系呼吸式幕牆

封閉式內循環體系呼吸式幕牆,一般在冬季較為寒冷的地區使用,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牆,其內層一般為單層玻璃組成的玻璃幕牆或可開啟窗,以便對外層幕牆進行清洗。兩層幕牆之間的通風換氣層一般為100-200毫米。通風換氣層與吊頂部位設置的暖通系統抽風管相連,形成自下而上的強制性空氣循環,室內空氣通過內層玻璃下部的通風口進入換氣層,使內側幕牆玻璃溫度達到或接近室內溫度,從而形成優越的溫度條件,達到節能效果。在通道內設置可調控的百頁窗或垂簾,可有效地調節日照遮陽,為室內創造更加舒適的環境。

 2、敞開式外循環體系呼吸式幕牆

敞開式外循環體系呼吸式幕牆與“封閉式呼吸式幕牆”相反,其外層是單層玻璃與非斷熱型材組成的玻璃幕牆,內層是由中空玻璃與斷熱型材組成的幕牆。內外兩層幕牆形成的通風換氣層的兩端裝有進風和排風裝置,通道內也可設置百頁等遮陽裝置。冬季時,關閉通風層兩端的進排風口,換氣層中的空氣在陽光的照射下溫度升高,形成一個溫室,有效地提高了內層玻璃的溫度,減少建築物的採暖費用。夏季時,打開換氣層的進排風口,在陽光的照射下換氣層空氣溫度升高上浮,形成自下而上的空氣流,由於煙囪效應帶走通道內的熱量,降低內層玻璃表面的溫度,減少製冷費用。另外,通過對進排風口的控制以及對內層幕牆結構的設計,達到由通風層向室內輸送新鮮空氣的目的,從而優化建築通風質量。

可見“敞開式外循環體系呼吸式幕牆”不僅具有“封閉內循環式體系”呼吸式幕牆在遮陽、隔音等方面的優點,在舒適節能方面更為突出,提供了高層、超高層建築自然通風的可能,從而最大限度地滿足了使用者生理與心理上的要求。

幕牆工程:呼吸式幕牆解析

3、呼吸式幕牆的優點

呼吸式幕牆與傳統的單層幕牆相比有如下突出的優點:

3.1從原理上,呼吸式幕牆採用“煙囪效應”與“溫室效應:的原理,是從幕牆的功能上解決節能;單層幕牆則只是從材料的選用上,通過材料本身的特性來達到一定的節能效果。

3.2從環保上,呼吸式幕牆由於其功能解決節能,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(“光汙染”);單層玻璃幕牆為保證室內外效果與節能的考慮,玻璃一般選用有一定反射功能的鍍膜玻璃。

3.3從節能上,呼吸式幕牆由於換氣層的作用,比單層幕牆節能約50%.是解決建築節能的一個新的方向。

3.4從使用上,換氣層的出現,使呼吸式幕牆夏季節省製冷費用,冬季可節省取暖費用。同時遮陽百葉置於換氣層,能有效地防止日曬又不影響立面效果。

3.5從舒適度方面,呼吸式幕牆的隔音性能可達到55dB,讓室內生活與工作的人們有一個清靜的環境;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,為室內提供新鮮空氣,從而提高室內的舒適度。並有效地降低高層建築單純依賴暖通設備機械通風帶來的弊病。

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 4、呼吸式幕牆的應用

由於“封閉式內循環體系呼吸式幕牆”與大廈的通風系統相連接,它的運行會增大通風系統的功率,從而需增大投入與消耗,因而其應用不多。“敞開式外循環體系呼吸式幕牆”作為一種更新形式的呼吸式幕牆得到了廣泛採用。下面將以“敞開式外循環體系呼吸式幕牆”為例,對呼吸式幕牆系統的應用作介紹。

4.1結構型式呼吸式幕牆由於是雙層體系,在幕牆結構型式多樣化的今天,兩層幕牆可以根據建築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牆的通風、節能、環保的特點,一般採用如下幾種結構型式:內外層結構一體式,即內外層幕牆做成一體或一個單元。構成通風層的內外兩層幕牆共用一根豎骨料,外層可做成明框或隱框形式,內層則做成可開啟窗或固定窗。當兩層幕牆一體地做成單元式,則每個單元猶如一個個玻璃箱子,因此也被稱為“箱體式幕牆”。

內外層結構分體式,即內外兩層幕牆各成體系,為形成通氣層通過其它方式進行隔斷。由於此種型式的兩層幕牆分別獨立,外層結構可選用明框、隱框或點式玻璃幕牆結構。內層結構可選用各種幕牆型式或推拉、平開窗的型式。

外層幕牆作為建築物的外表,一方面直接反映的是建築物的造型,另一方面作為外圍護結構,它還承受風荷載、防雨水等作用,因而其結構在強度與水密性方面應作為重點考慮。內層幕牆由於其主要是與外層結合形成換氣層,所以更應注意其與室內功能的配合,對其密封性能要求可適當降低。

4.2換氣層與材料呼吸式幕牆換氣層是關鍵,其進出風口的設置、換氣層的寬度大小、材料的選用等直接到其性能的發揮。

一般來講,北方寒冷地區因採暖時間長,選用呼吸式幕牆時,主要是利用換氣層的“溫室效應”來減少室內熱量的散失。內層採用中空LOW-E玻璃、斷熱鋁型材,以及相對較大的換氣層寬度將會達到較好的節能效果。

南方溫暖地區,因冷氣使用時間較長,利用呼吸式幕牆換氣層的“煙囪效應”來降低內層玻璃表面的溫度可達到節能目的。因此外層採用熱反射玻璃,以及相對較小的換氣層寬度,將會增強煙囪效應的效果,來達到最佳的節能狀態。

幕牆工程:呼吸式幕牆解析

5、呼吸式幕牆的重點與難點

呼吸式幕牆在我國剛剛起步,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能與隔音降噪達到最佳,缺乏依據,只能依賴實驗,需從設計上找到理論依據。進出風口的設計也是呼吸式幕牆的一個重點,選用不當時一方面會造成換氣層循環氣流的短路,降低節能效果;另一方面進風口會帶入大量的灰塵而影響建築的外觀效果,尤其是西北風沙較大的地區更應慎重。

由於換氣層的煙囪效應會造成消防上的隱患,所以在通風換氣層的設計時應與大廈防火分區設計相結合。

成本問題,也是呼吸式幕牆的推廣使用的一大障礙。呼吸式幕牆由於結構雙層、技術含量高,較單層幕牆價格高,如果採用呼吸式幕牆,一次性投資會增加。


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