呼吸式幕墙性能及设计分析

摘要：本文主要介绍了呼吸式幕墙的特点，从节能、环保方面优于传统式幕墙。

关键词：玻璃；气候；节能；环保；单元体结构通风系统  噪声控制

中图分类号： TE08 文献标识码： A

1．前言         

呼吸幕墙是双层幕墙的趣称, 发源地为德国。呼吸式幕墙又称为热通道幕墙、双层幕墙、通风式幕墙，国外也称作主动式幕墙（ActiveCurtainwall）。随着技术的进步，双层幕墙衍变成了四种形式，代表了它的四个演化过程，分别是整体式、廊道式、通道式和箱体式双层幕墙，后者是目前较新的技术，也就是具备独立换气功能的呼吸幕墙。如今呼吸式玻璃幕墙成为当今欧洲最前卫、最生态的幕墙系统。保温、隔热、节能、降噪、防尘，夹层可作为排出楼内废气通道，保障室内空气清新。

2．概述

近几年来随着科学不断的发展，玻璃幕墙也在不断的更新换代。当今，节能和环保已经成为世界的两大主题，建筑幕墙作为建筑节能的主体，首当其冲需要革新。为解决这些问题，一种新型的玻璃慕墙--智能玻璃幕墙技术先后在德国、英国等西欧国家得到发展。智能玻璃幕墙包括玻璃幕墙、通风系统、空调系统、环境监测系统、楼宇自动控制系统。其技术核心是一种有别于传统幕墙的特殊幕墙—呼吸式幕墙。它主要由一个单层玻璃幕墙和一个中空玻璃幕墙组成。在两个幕墙中间有一个空气缓冲区域，在空气缓冲区域的上下两端有进风和排风设施。

呼吸式幕墙根据其构造特点，可以分为“封闭式内循环”和“敞开式内外循环”两种类型。前者需要通过控制电机换风，为室内循环。后者为自然通风，所以节能效果更为明显，其运行原理为：在炎热的夏季，双层幕墙中间热通道的温度很高时，打开位于热通道上下两端的排气口装置，在热通道内产生自下而上的气流运动（热烟囱效应），带走通道内的大部分热量的同时也就降低内侧幕墙的外表面温度，这样就使室内空调制冷的负荷大幅度减少。同时在通道内负压及进气装置的调控作用下，可以向室内输入新鲜空气。在冬季，通道上下两端的排气口装置关闭，内外两层玻璃幕墙间的热通道由于阳光的照射，温度升高，这样等于提高了内侧幕墙外表面的温度，减少了建筑物的采暖费用。春、秋两季温度适中时，可以随时打开窗户，与室外自然空气环境和气温进行交换。

双层玻璃幕墙，其主要的节能措施是改变两层玻璃幕墙间空气的导热性能以及加强其流通。热缓冲区的设置不仅有利于减少室内空调的能耗，而且可以成为一个绿色的休憩场所。

采用双层呼吸幕墙的最直接效果是节能，它比单层幕墙采暖节能30%-40%，制冷节能30%-50%。同时隔音效果十分显著。

3. 结构设计分析

工程外装修设计应严格遵守国家标准《建筑幕墙》（GB12618-2007）与行业标准《玻璃幕墙工程技术规范》（JGJ102-2003），在整体外形上保证幕墙的通透性、均质性与整体性，充分体现大方、美观、现代的设计要求。并在功能上，满足用户日常操作的便捷性和可靠性需求。

外侧为双层中空Low-e玻璃，内侧为可开启的单层钢化玻璃，两者之间为空气腔。空气腔与室内的空气相连通，空气腔的顶部按幕墙单元还安装有循环通风机，进行强制换气，保持楼内的温度和湿度恒定。

内外层幕墙可设计为框架结构、单元结构形式。对于单元结构形式，面材可采用两道胶条密封，单元体插接部位四道胶条密封，密封性能可靠。龙骨采用断热型材，有效防止室内外热能的交换。竖向龙骨采用钢插芯连接，插接后保证上下板块的刚性连接，增强了整幅幕墙的稳定性。开启扇设计为外平开窗，节省了室内的空间，增加有效的使用面积。

幕墙通风系统的噪音控制：外墙采用12mm空气层的中空Low-e玻璃已具备很好的隔噪音性能。百叶部分为具备保温棉的双层铝板，同样达到防噪音要求。为了控制内呼吸式玻璃幕墙通风系统的噪音，整个通风系统的最大流量速度应小于或等于2.0m/s。百叶上部吊顶风箱及连接的管道应采用防噪材料，避免室外噪音传入室内。

为防止灰尘大量进入幕墙内的空气层，在通风口处设置防尘装置，保证了进入室内的空气清洁。室内的污浊的空气通过空气热压作用，排出室外。其工作原理是在呼吸幕墙设计过程中，运用空气热压原理和烟囱效应，在幕墙进风口形成正压区，使自然风进入缓冲区；在出风口形成负压区，使室内污浊空气通过缓冲区，排出室外。在自然通风的系统设计中，防尘介质的选用直接关系到通风效果。

建筑结露危害极大，结露的原因与环境湿度和内外温差大小密切相关，当温差使物体内表面温度低于露点温度时，便会在物体内表面产生结露。呼吸幕墙由于缓冲区的温室作用，使内层幕墙玻璃内外两侧的温差减小，内表面温度大大提高。当高于露点温度时就不会出现结露。

对于单元结构形式，内外层幕墙可设计为通过连接挂件与外层竖框的上部进行连接，下部可设计为通过钢格栅与内外层下横框进行连接，从而实现内外层板块的刚性连接。为了控制空气的流通和防火隔音功能，内外层幕墙中间可设置空气流动方向控制板。遮阳系统可设置在内层幕墙上端的前部。根据实际需要，不用时遮阳百叶收起，遮阳系统暗藏，不影响内外视效果。使用时室内手动或电动控制，遮阳百叶便可按照您的意愿在任意位置放下或叶片倾斜，操作方便。

4．结束语

呼吸式玻璃幕墙具有施工快捷、节能效果好、抗噪音、防沙尘、通风良好、外型通透等诸多优点。不仅仅改善了建筑物的隔音、隔热、遮阳、通风和采光性能，还能够节约能源，并且增加室内舒适度。当然，也还有些问题需要继续研究探讨，如幕墙风机系统的控制、如何在不影响功能的前提下降低造价以及建成后的使用效率及维修等。

建筑幕墙技术与时俱进，“开放与交流、舒适与自然、环保与节能”的建筑原则促使各种新的幕墙节能环保技术不断出现。我们相信随着行业的发展，幕墙技术的不断提高，绿色建筑的普及，在不远的将来，呼吸式玻璃幕墙技术将愈来愈成熟。

参考文献

国家标准《建筑幕墙》（GB12618-2007）

行业标准《玻璃幕墙工程技术规范》（JGJ102-2003）

张锦. 呼吸式幕墙的应用——北京天亚花园.中国幕墙网