双层玻璃幕墙设计的综述

胡宇

摘要：双层通风玻璃幕墙在冬天和夏天分别充当热阻和换热层的作用，有利于实现幕墙内表面合适的温度，不仅能够增加室内空间的舒适度，降低能耗，而且以其建筑美学上的通透性受到许多建筑师的青睐。我国在双层玻璃幕墙系统的应用上起步比较晚，在应用过程中上存在一些不合理的地方。应用过程中应结合当地气候调节改进设计措施，因地制宜合理使用。

关键词：双层幕墙；节能设计；设计

前言

双层玻璃幕墙，又称为热通道幕墙、气循环幕墙、呼吸幕墙、生态幕墙、绿色幕墙或者主动式幕墙等（以下简称DSF），它由两层玻璃幕墙加上二者之间的热通道组成，在通道的上下两端设有风口，通道的高度可以是一个或者多个层高。20世纪90年代，双层玻璃幕墙已在欧洲多个国家得以广泛应用，它对提高玻璃幕墙的保温、隔热、隔声功能有很大的作用。当前，节能和环保已经成为世界的两大主题，社会对建筑节能的意识也在逐渐增强，建筑围护结构作为建筑节能的主要部分，更是显得尤为重要。为此，本文针对环保节能型的双层玻璃幕墙展开相关的探讨。

1.双层玻璃幕墙设计的概述

当今，玻璃幕墙在现代建筑，特别是在高层和超高层建筑中的风靡程度有增无减，它几乎是世界各大城市建筑立面的一致选择。主要原因之一是人们的审美倾向仍然受现代主义风格的影响，而玻璃幕墙不仅外观简洁、通透、富有现代感，甚至可以在一定程度上彰显企业实力、突出企业形象。因而受到众多业主和建筑师的追捧。然而，人们为了这种独特的外观也付出了沉重的代价，由于传统玻璃幕墙的保温、隔热性能均远不及传统墙体，同时传统玻璃幕墙缺乏合理控制太阳辐射的措施，这就大大增加了该类建筑的制冷和采暖能耗。在2005年，我国推出公共建筑设计节能标准，对玻璃幕墙提出了严格的热工要求。

与传统玻璃幕墙相比，双层玻璃幕墙（DoubleSkinFalade，以后简称DsF）独特的通道夹层设计，不仅为提高幕墙的保温隔热性能上提供了更多可能，更重要的是，为遮阳构件提供了一个栖身之地，使之既能有效遮阳，又不破坏建筑外观。此外，它还可以通过强化通风降温来降低建筑能耗，因而倍受建筑师的推崇。然而，采用DSF不仅会增加成本，牺牲可观的建筑面积，同时其维修费用也高出一般幕墙。而且，不能简单地认为DSF一定具有更好的保温、隔热、通风等热工性能，目前大多数类型的DSF都不能同时减少采暖和制冷负荷，只有根据具体情况把不同类型结合起来或改变系统设置，以其科学的结构、完善的功能、先进的设计理念充分利用太阳能、自然通风换气，降低空调能耗减少风及恶劣气候的影响才可能比传统的隔热玻璃加外遮阳方案有实质性进步。

2.双层玻璃幕墙构造

双层玻璃幕墙主要由内外两层玻璃幕墙、通风道、遮阳百叶窗帘、内外层幕墙挂件、层间及周边防火系统组成。

2.1内层玻璃幕墙

内层玻璃幕墙一般采用明框幕墙或铝合金门窗；为使立面通透、视野开阔，可采用悬窗结构形式；玻璃采用中空玻璃，层间采用铝板幕墙；开启扇设计为外平开窗，节省了室内的空间。

2.2外层玻璃幕墙

外层玻璃幕墙一般采用隐框、明框和点式玻璃幕墙；坚框采用悬挑形式与主体梁连接，端部用不锈钢插芯插接；外层玻璃幕墙设置进风口和出风口；为防止蚊虫进入幕墙内的空气层，百叶内侧加设不锈钢防虫网；为防止灰尘大量进入室内，在通风口处设置防尘装置。

3.双层玻璃幕墙的设计以及应用分析

双层幕墙主要是通过构造设计，利用热压原理、烟囱效应和温室效应，实现层间气流的有效运动，通过气流的运动，实现幕墙的节能和通风换气功效。

3.1双层玻璃幕墙有效通风，换气方面的细部设计

双层幕墙具有独特的特征，与传统建筑幕墙有着本质区别，它一般主要由外层幕墙、内层幕墙、层间隔断系统和通风装置组成。内外层幕墙之间形成空气缓冲区，充分体现了节能环保。让人亲近自然的设计理念，如何实现通风和换气的有效性是双层幕墙设计的关键。下面就影响通风、换气的几个细节进行了重点的分析。

（1）进出风口百页对通风功能的影响

进出风百页的断面型式不同，直接导致进出百页的风阻系数和风阻大小不同，会影响幕墙的通风效果。

（2）页片刚性较差

页片刚性太差，从实际工程效果看，很难保证页片不变形，影响平整和美观。同时也容易产生页片抖动，影响通风效果及产生噪声。

（3）容易产生震动和噪声

百页片的自身固有频率与风动频率接近时，也极易产生震动和噪声。

（4）防虫网对通风功能的影响

双层幕墙的通风途径采用的是常规的自然通风，在方法技术上，防尘介质的选用直接关系到通风效果，从目前自然通风与防尘技术上看。通风量、通风速度与防尘效果成反比。是目前的难题，针对工程应以通风为主，防尘为辅的设计思路。在满足通风的前提下。具备一定的防尘功能就可以了，通过模拟试验得出。防虫网的风阻系数Ff=0.94，百页的风阻系数Fb=0.85时。可以实现良好的通风效果。满足工程的正常需要。

（5）内、外层幕墙的间距尺寸对双层幕墙通风效果的影响

首先，双层幕墙的内外层之间的间距尺寸过小，风速加大时，风阻也随之加大，因此，风的能耗损失也就加大，导致了双层幕墙内部的能量损失，同时还会影响风向，产生不好的通风效果。其次，双层幕墙之间的间距如果过大，可以有效的降低风阻但同时也会降低空气的流动速度，导致通风的效果也不太理想。最后，我们应因地制宜，结合工程实例，通过模拟实验，一般内外层幕墙之间的间距在500mm-1000mm，通风效果最为理想。

（6）内层开启窗的位置及开启方式对双层幕墙通风效果的影响

内层的开启窗不同的开启方式同样会影响到通风的效果，为保證让室内通风效果达到最佳状态，一般采用内开内倒窗，内层开启窗的位置应尽量避免直接与室内入户门，建筑空调及通风系统的室内开口位置正对，在不影响主体功能和装饰效果的前提下，应注意通风路径的合理走向，避免风流“短路”现象发生，使室内通风无死角。

3.2双层玻璃幕墙的开发应用与节能技术

双层幕墙在节能方面也具有重要的意义，其主要的技术特点和性能体现在以下几个方面：第一，可以有效的利用动气热压的原理和烟囱的效应，使得室内外的空气进行有效的流通，且可以有效的防止灰尘进入室内，从而起到绿色环保的作用；第二，双层幕墙使得室内和室外形成一个天然的屏障，有助于冬季的保温作用和夏季的隔热作用，因此，也具备了节能的功效；第三，具备较强的采光功能，可以有效的根据太阳光的角度来调整光线的变化，从而也就具备一定的节能保温作用；第四，有助于降低室外的噪声污染，提供一个舒适优美安静的居住环境。充分的体现了节能环保的作用。

4.结语

双层玻璃幕墙毕竟只是一种新型结构的建筑幕墙类型，相关介绍和宣传可能存在一些对新产品、新技术更多是赞美和比较理想评价，但对于实际工程的应用我们应该科学、客观、综合地进行评估。应该说双层幕墙它主要在保温、隔热以及隔声性能起到了非常大的作用，但在工程项目的综合节能作用上，还有很多其他因素在影响，良好的保温、隔热在工程上并不能就意味着节能，因为双层幕墙结构的封闭性，采用双层幕墙就意味着将完全依赖中央空调系统，在工作时间段甚至更长时间内设备都要不停地工作，而且不分季节、气候变化一如既往。事实上，对于敞开式外循环呼吸幕墙理论上可以利用温差、烟囱效应形成热通道抽吸作用进行通风换气，但实际上它受工程的区域气候情况、建筑的朝向、外环境温差、风力大小等等因素影响很大，很难达到理想的效果，一般都需要依靠强制抽风系统来解决。

参考文献：

[1]刘晶晶，张志勤，李建玲等.双层皮玻璃幕墙研究综述及探[J].暖通空调，2006，36（2）：25-27.

[2]杨璐，杨理.双层立面系统与公共建筑节能设计[J].平顶山学院学报，2005，14（2）：12-14.