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呼吸式幕墻的原理與分類及優缺點

來源:中國幕墻網收集整理  作者:編輯  日期:2020-3-6
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   呼吸式幕墻,又稱雙層幕墻、雙層通風幕墻、熱通道幕墻等90 年代在歐洲出現,它由內、外兩道幕墻組成,內外幕墻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,這一空間經常處于空氣流動狀態,熱量在這一空間流動。

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  呼吸式幕墻:又稱雙層幕墻、雙層通風幕墻、熱通道幕墻等90 年代在歐洲出現,它由內、外兩道幕墻組成,內外幕墻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,這一空間經常處于空氣流動狀態,熱量在這一空間流動。

圖1:呼吸式幕墻結構示意圖

  呼吸式幕墻由內外兩層玻璃幕墻組成,與傳統幕墻相比,它的最大特點是由內外兩層幕墻之間形成一個通風換氣層,由于此換氣層中空氣的流通或循環的作用,使內層幕墻的溫度接近室內溫度,減小溫差因而它比傳統的幕墻采暖時節約能源42%-52%;制冷時節約能源38%-60%。另外由于雙層幕墻的使用,整個幕墻的隔音(詞條“隔音”由行業大百科提供)效果得到了很大的提高。呼吸式幕墻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。

  1.封閉式內循環體系呼吸式幕墻

圖2:封閉式內循環體系呼吸式幕墻

  封閉式內循環體系呼吸式幕墻,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,一般由斷熱型材中空玻璃組成外層玻璃幕墻,其內層一般為單層玻璃組成的玻璃幕墻或可開啟,以便對外層幕墻進行清洗。兩層幕墻之間的通風換氣層一般為100-200毫米。通風換氣層與吊頂(詞條“吊頂”由行業大百科提供)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,使內側幕墻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。根據英國勞氏船社總部大廈及美國西方化學中心大廈的使用來看,其節能效果較傳統單層幕墻相比達50%以上。

  2.敞開式外循環體系呼吸式幕墻

圖3:敞開式外循環體系呼吸式幕墻

  敞開式外循環體系呼吸式幕墻與“封閉式呼吸式幕墻”相反,其外層是單層玻璃與非斷熱型材組成的玻璃幕墻,內層是由中空玻璃與斷熱型材組成的幕墻。內外兩層幕墻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,減少建筑物的采暖費用。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自然上浮,形成自下而上的空氣流,由于煙囪效應帶走通道內的熱量,降低內層玻璃表面的溫度,減少制冷費用。另外,通過對進排風口的控制以及對內層幕墻結構的設計,達到由通風層向室內輸送新鮮空氣的目的,從而優化建筑通風質量?梢姟俺ㄩ_式外循環體系呼吸式幕墻”不僅具有“封閉內循環式體系”呼吸式幕墻在遮陽、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筑自然通風的可能,從而最大限度地滿足了使用者生理與心理上的要求。

  呼吸式幕墻與傳統的單層幕墻相比有如下突出的優點:

  從原理上,呼吸式幕墻采用“煙囪效應”與“溫室效應”的原理,是從幕墻的功能上解決節能問題。單層幕墻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。

  從環保上,呼吸式幕墻由于其功能解決節能,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影響(“光污染”)。單層玻璃幕墻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。

  從節能上,呼吸式幕墻由于換氣層的作用,比單層幕墻節能約50%,是解決建筑節能的一個新的方向。

  從使用上,換氣層的出現,使呼吸式幕墻夏季節省制冷費用,冬季可節省取暖費用。同時遮陽百葉置于換氣層,能有效地防止日曬又不影響立面效果。

  從舒適度方面,呼吸式幕墻的隔音性能可達到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。并有效地降低高層建筑單純依賴暖通設備機械通風帶來的弊病。

  呼吸式幕墻的上述優點,使之在國際上眾多發達國家得到了很大的發展,雙層可呼吸玻璃幕墻的應用,已經為建筑幕墻節能技術的發展翻開了嶄新的一頁。當然“硬幣的兩面性”,成本問題是呼吸式幕墻的推廣使用的一大障礙,呼吸式幕墻由于結構雙層、技術含量高,較單層幕墻價格高,如果采用呼吸式幕墻,一次性投資會增加。

  同時,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(詞條“保溫”由行業大百科提供)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墻的一個重點,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筑的外觀效果,尤其是西北風沙較大的地區更應慎重。另外,由于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。

  當代建筑的表皮愈來愈受到關注,但一般只是作為設計手法的重要對象,而忽視了建筑表皮是影響室內熱舒適度,以及建筑能耗(詞條“建筑能耗”由行業大百科提供)的重要因素和關鍵部位。呼吸式幕墻在我國雖然起步較晚,但近年來已經得到重視,并進入實際應用階段,擁有豐富的成功案例。只有在掌握呼吸式雙層玻璃幕墻的運行原理,及幕墻各元素之間的復雜關系的基礎上,對建筑與幕墻系統和建筑與環境之間的關系進行全面的了解,才能設計出高效的雙層玻璃幕墻。

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