浅谈幕墙室外装饰条融冰化雪系统的设计及应用

罗文初 刘占平 艾惠洪 深圳市三鑫科技发展有限公司

1 前言

建筑师为了表达不同建筑外形的变化，通常用室外装饰条进行多种搭配及组合。一般建筑的幕墙外表面都会或多或少的布置了室外装饰条，不同规格的装饰条的搭配，组成不同的建筑风格及建筑造型。但很少有建筑师会考虑到如果室外装饰条结冰，怎样防止冰块从高楼上掉下来，怎样提前将冰块从室外装饰条处融掉？如果室外装饰条的冰块从高处掉落，对人们生命及财产有重大的安全隐患。装饰条结冰后如何融掉是每个业主及物业管理者最关心的问题，本文以长沙某单元式幕墙典型项目为例，简述室外装饰条融冰化雪的设计方案及应用。

本幕墙工程包含两橦塔楼及一座商业用裙楼，塔楼为办公及酒店用途，裙楼主要为休闲购物中心，工程中不同的绿化和广场元素带动了人流和城市活力。塔楼玻璃幕墙采用大分格立面设计，突出虚实结合，线条丰富多变，灵活和谐的运用材料的虚实对比，并发挥不同材质肌理的特点，使建筑立面外观达到最佳效果。塔楼玻璃幕墙采用最为先进的单元式幕墙系统，精度高，可极大的缩短施工工期，经济、安全、新颖。

2018 年1 月1 日-2018 年1 月7 日长沙为雨夹雪及大雪低温冰冻天气, 地面最低气温达-7℃，而200m 以上区域温度更低。经楼层实地调查发现，T1塔楼30～94层东面西北四个面的金属装饰条、玻璃均存在不同程度的结冰情况，其中30～70层结冰层较薄约为1mm～3mm、零散分布，高区70F～94F区间结冰层较厚约为1mm～4cm，其中西面、北面区域及四个转角兜风区域为主要迎风面，冰冻情况最为严重。冰块附着位置主要为幕墙金属装饰条及连接件、打开的开启扇周边，以及91～94 层玻璃面、80 层、93 层南北退台铝板装饰面。

长沙国金中心项目T1 塔楼为超高层，建筑高度为452m，长沙冬季气温较低且雨雪较多，空气湿度较大，建筑物底部与顶部温差更大，冬季白天及黑夜最低温度均可低至零摄氏度及以下，阴雨天气时，T1上部常云雾环绕，在连续零下低温天气下，建筑物上层室外易发生冰冻现象。如果室外装饰条的冰块从高处掉落，对人们生命及财产有重大的安全隐患。装饰条结冰后如何融掉是每个业主及物业管理者最关心的问题。受业主委托，笔者公司提供初步的室外装饰条融冰化雪设计及施工方案给业主参考实施。

2 室外装饰条融冰化雪设计方案

由于本项目建筑楼层较高，在冬季低温潮湿及有雨雪的天气状况下，建筑外装饰条极易结露，如果气温持续低于零度时，装饰条上凝结的露水或雨雪将会慢慢形成冰珠，经过长时间的叠加凝结后的小冰珠将形成大片的冰片甚至冰柱。在寒冷的气候条件下，白天由于阳光照射冰柱会慢慢融化，在装饰条上的附着力降低，由于其自身重力等因素的影响冰柱将会自行脱落，如果冰柱下方没有有效的遮挡措施冰柱将直接坠落至地面，将对地面的行人或其他设施造成毁坏性的破坏。为避免冰柱生成及脱落带来的潜在危险，特安装电伴热融冰化雪系统从而有效地防止冰柱的形成。

鉴于上述情况，笔者公司在装饰条内部安装电伴热带，在冬季结冰时段，由室外的温湿度感应设备实时监测室外温度及湿度数据，一旦达到设定下限值时，即可发送启动信号予配电箱，配电箱按照设定程序依次给对应部位伴热线供电开始发热，对装饰条进行加热，即可达到装饰条不结冰的结果。当温度达到设定上限值时，同样由温湿度感应器发送停止信号予配电箱，配电箱按照设定程序，断开伴热线供电，停止发热。

电伴热管道防冻技术是一种国外应用多年，在我国逐渐普及的、成熟的管道保温防冻施工工艺。其原理为管道伴热，是将自控温发热电缆贴附在管道外侧通电发热，将热量传导给管道，补偿并保持管道内温度到达设计温度水平。

自控温发热电缆的芯带原料是具有正温度系数效应的铜镍合金，其特性是能根据环境温度自我调节发热功率（即温度越高功率越低），能够主动适应伴热主体的温度变化，保持伴热主体稳定地维持在设计温度，并且不会发生过热、烧毁等安全事故。

电伴热系统具备与楼宇自控系统通讯的功能。电伴热系统自身具备自动控制系统，自动控制系统安装电伴热的管道表面温度低于0℃时自控开启电伴热系统，管道流体温度高于1℃时自动关闭电伴热系统。电伴热系统温控箱温度探头安装位置应选择在该温控箱管控区域管道的最不利点。

电伴热融冰化雪系统将伴热电缆铺设在装饰条内部，使用金属卡槽将电伴热带固定在装饰条外表面使雨雪不会冻结，保证装饰条在严寒气候条件下不结冰柱（详见图2）。

图2 电伴热系统基本结构图

本项目在装饰条内部铺设伴热电缆，对于圆形装饰条来说每根装饰条外布置2条电伴热线，使用金属卡槽将伴热线紧贴在装饰条外壁上（详见图3）。对于梭形装饰条每根装饰条外布置4条伴热线，使用金属卡槽将伴热线紧贴在装饰条外壁上（详见图4）。

图3 圆形装饰条伴热线安装节点图

图4 梭形装饰条伴热线安装节点图

根据室外装饰条融冰化雪系统的设计方案，安装与固定应重点考虑以下几点要求：①电伴热带的安装应能满足在额定功率下，管道表面不会被冻结。②固定材料为不可导电的难燃材料。③电伴热带应紧贴管道表面，以利散热。④电伴热配电系统应具有过载、短路、漏电保护功能。

3 室外装饰条融冰化雪的安装步骤

室外装饰条融冰化雪的安装步骤主要有：①装饰条上下扣盖的拆除，②电伴热自上而下放入装饰条内侧，③金属卡槽自下往上安装。

同时，电气控制同步进行安装，包括：①温湿度感应器安装，②信号电缆安装，③电伴热配电箱安装，④电缆桥架、线管安装，⑤动力电缆安装。最后，动力电缆与伴热线在分线盒上进行汇总安装。

本文主要简介室外装饰条融冰化雪的安装步骤，电气方面的安装不在此论述。本项目装饰条上下之间只有25mm 间隙，并且安装有装饰条扣盖，装饰条扣盖通过螺钉固定到装饰条上，实现装饰条扣盖的拆除和安装，并能安装牢固。我们需要通过图纸理论模拟和现场试验等方式进行验证，确保拆除和安装过程能够顺利实现。

第一步：装饰条上下扣盖的拆除，使用定制小尺寸的转角螺丝刀拆除装饰条的上下扣盖（详见5）。

装饰条上下扣盖拆除时先使用直角转角螺丝刀将扣盖螺丝拆除，由于装饰条之间的缝隙只有25mm，需要定制小尺寸的转角螺丝刀，以便在狭窄空间内操作，图6为专用工具图片。

图6

图5 圆形装饰条上、下扣盖拆除

第二步，伴热线安装。伴热线根据设计分段要求按定长订购生产，安装时由一人在屋顶将伴热线沿着自制滑轮系统放入装饰条内部，在重力作用下伴热线往下延伸。擦窗机内两人在层间装饰条对接位置做一下引导，让伴热线顺利进入下一层装饰条内部，依此重复。伴热线米重为150g，按设计要求100m 长的伴热线重量为15kg，屋顶人员完全可以将伴热线一步穿到位。放伴热线时应沿装饰条内壁由上往下放线，避免使用大力拉扯加热电缆。在放线过程中，应避免脚踏或者将重物、杂物放置在加热电缆上。

因T1 塔楼电伴热线安装后，电伴热线在装饰条内晃动会发出异响。因此，电伴热线每层有两个固定点，用扎带捆绑固定，并套有保温降噪棒，且装饰条腔内为密封空间，随大楼的摆动有限，不会发出异响（详见图7及图8）。

图7 伴热线放入装饰条内腔示意图（一）

图8 伴热线放入装饰条内腔示意图（二）

下部预留足够接线长度后，自下而上安装伴热线卡扣，卡扣为开模型材，通过螺丝将其牢牢卡在装饰条内，上下装饰条之间预留30mm 长伴热线，以防装饰条变形或晃动引起伴热线的拉伸。以此重复，直至屋顶层装饰条，最后将伴热线尾部放入屋顶幕墙压顶铝板内。

第三步，金属卡槽自下往上安装。当圆形装饰条的2条电伴热线调整到位后，分别使用金属卡槽将伴热线紧贴在装饰条外壁上，以保证伴热线跟圆形装饰条接触良好（详见图9）。

图9 圆形装饰条伴热线安装图

同样，当梭形装饰条的4 条伴热线调整到位后，分别使用金属卡槽将伴热线紧贴在装饰条外壁上，以保证伴热线跟圆形装饰条接触良好（详见图10）。

图1 现场结冰情况照片

图10 梭形装饰条伴热线安装图

在装饰条的下部预留足够伴热线的接线长度后，自下而上安装伴热线金属卡槽，金属卡槽为开模铝型材，通过不锈钢螺丝将其牢牢固定在装饰条内，上下装饰条之间预留30mm长伴热线，以防装饰条变形或晃动引起伴热线拉伸。首先安装下部金属卡槽（详见图11），然后调整伴热线长度，接着安装上部金属卡槽（详见图12）。

图11 下部金属卡槽安装图

图12 上部金属卡槽安装图

伴热线的金属卡槽安装到位后，需要安装装饰条扣盖。装饰条扣盖在铝板厂家生产好，并预留好避让伴热线的缺口（详见图13）。

图13 装饰条扣盖安装图

装饰条扣盖安装后，在四周施打密封胶，以防止大量雨水及灰尘进入到装饰条内壁，到此伴热线安装完成（详见图14、图15）。

图14 圆形装饰条安装完成

图15 梭形装饰条安装完成

安装后检查加热系统的所有附件安装是否正确，外观有否损坏。在外观检查合格后，方可对加热系统进行系统绝缘测试。将加热电缆的供电电缆对外金属屏蔽进行摇试，必须对不合格的伴热回路进行检查并进行缺陷处理或者重新安装该回路，然后再进行测试，直到合格为止。

在所有或分区内的加热回路安装及分步检验合格后，方可进行系统或分区系统的总体试验。加热系统总体试验合格后，须将系统的温控器温度调至设计参数，将加热系统交付运行单位进入正式运行。

4 建议

随着我国经济的飞速发展，玻璃幕墙建筑越来越多，越建越高，玻璃幕墙基本上都安装有或大或小的室外装饰条。急冷急热的天气时有发生，室外装饰在遇到这种恶劣天气时可能会发生结冰现象，冰块遇热后就会融化掉落，对人们生命财产安全产生很大的威胁。本文通过对某工程塔楼室外装饰条融冰化雪系统的介绍，为类似高层幕墙室外装饰条融冰化雪的设计及施工提供一定的参考经验。