小议通风双层玻璃幕墙设计

摘要:本文阐述了通风双层玻璃幕墙的构造、节能原理及特点，并探讨了双层玻璃幕墙的具体构造设计。

关键词：双层玻璃幕墙通风特点设计

1 通风双层玻璃幕墙构造

通风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。（见图1）

图1通风双层玻璃幕墙构造

1.1 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。

1.2 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。

2 通风双层玻璃幕墙节能原理

通风双层玻璃幕墙是智能型玻璃幕墙的一种。其在夏季阳光的照射下，打开热通道上下两端的进排风口，使热通道的气流自下而上地流动，在热通道内产生烟囱效应，从而带走通道中的热量，达到降低室内温度的作用。同时，可以放下半透明卷帘，通过卷帘反射后除去大部分太阳辐射，降低房间温度，从而减小空调的负荷，节省电能。在冬季，双层玻璃幕墙可关闭外层幕墙的通风口，这样内外两层幕墙内部的空气在阳光照射下温度升高，形成了一道热空气层，既阻挡了室外的冷空气，也减少了室内温度向外界传递，降低了房间的热负荷。此外，由于双层玻璃幕墙为3层玻璃，能大幅度减少外界噪声对建筑内部的干扰。相关资料显示，双层玻璃幕墙与传统的单层玻璃幕墙相比，采暖时可以节约能源42%～52%，制冷时可以节约能源38%～60%。

3 通风双层玻璃幕墙的特点

（1）通风双层玻璃幕墙内外层的间距尺寸对其通风效果有一定的影响，通过对呼吸幕墙的热力学分析，双层幕墙内间距宜为450mm～600mm。

（2）由于通风双层玻璃幕墙间有空气层，可使内层幕墙与外层幕墙的内外两侧的温差均变小，使其温度高于建筑结露的温度，且可将室内的潮湿气体排出室外，从而可防止建筑结露，大大提高建筑物的使用寿命。

（3）由于通风双层玻璃幕墙采用的是双层结构，且有一层幕墙通常采用中空玻璃，其隔声效果非常显著，可大大改善相应的办公条件或居住条件。

（4）由于通风双层玻璃幕墙采用的是无色玻璃，不仅可以减弱光反射，而且可以保证建筑物内外具有良好的通透性。

（5）可根据需要在热通道内设置可调控的铝合金百叶窗帘或者电动卷帘，有效地调节阳光的照射。

4 通风双层玻璃幕墙的结构设计

4.1 通风结构的设计

通风结构的设计应考虑建筑楼层的不同高度（因楼层高度的不一会产生不同的烟囱效应），抗震要求，风压影响，进、出风口的沙尘滤网的“目数”（一般由计算得出）等因素，同时在各高度段之间设计上下两个鱼嘴通风构件，以完成不同分段间的热烟囱效应。

夏季时，白天阳光照射，温度高，双层幕墙之间就形成了一个温室效应，上下两个通风口间就行成了烟囱效应：上端出风口不断将热空气排出室外，下端风口不断补入较冷的空气，从而加速了中空层中的空气流动，有效降低了内层幕墙内表面的温度，达到了降温效果。而夜间，由于无阳光的照射，双层玻璃幕墙的中空层因室内与室外的热量交换，其温度会低于室外温度，此时可关闭通风装置。冬季时，从节能方面考虑，可将进风口和出风口全部关闭，而通风间层则会起到温室作用，使室内保持一定的温度。而在春秋季时，室内可通过打开内层门窗以及通风装置获得室外新鲜的自然空气。

双层玻璃幕墙之间腔体高度和宽度均应进行计算，腔体的宽度应考虑一个正常人可以进入；进、出风口面积比的设计，应考虑到气候温度与温差变化、外界风力和进、出风口的压力等因素的影响，将其控制在一定比例之间。

根据双层玻璃幕墙的构造关系，一般可将双层幕墙的构造型式分为外挂式、箱体式、井-箱式、廊道式等。

外挂式是最简单的一个构造型式，内外幕墙间的空间既不作水平分隔，也不作竖向分隔。该幕墙虽有明显的隔绝噪音的效果，但由于内外双层幕墙间缺乏组织，其对改善建筑的热环境无显著效果。

箱体式主要是由一个带有内开窗扇的框架组成，内外两层幕墙之间的空腔沿着结构柱或者房间进行水平分隔，垂直方向每楼层或者沿窗户高度进行分隔，形成一个个相对独立的单元体，每个单元体都有相对独立的通风换气系统，只要通过外层幕墙的开口和内层幕墙的内开窗，就可实现建筑的自然通风。每个单元体间的完全封闭，可很好地隔绝房与房之间声音与气味的相互流窜，可很好地保护房间的私隐。

井-箱式是由箱式双层玻璃幕墙结构演化而来，其通过一个垂直的竖井把箱体式系统连接起来，而唯一不同的是，井-箱式在竖向有规律地设置了贯通层，这样在玻璃空腔间便形成了纵横交错的网状通道，极大地加强了烟囱效应，加速了空腔内的空气流动，可大大提高幕墙的通风性能。一般该构造型式适宜在低层建筑或多层建筑中使用。

廊道式是以层为单位进行水平划分的，其双层幕墙之间的间距宜在0.6m～1.5m间，该构造型式在每层楼的楼板和天花板高度分别设有进、出风调节盖板，在具体的设计时，该构造型式还应考虑房间窜声和防火分区等问题。

另外，在进行双层玻璃幕墙通风系统的设计时，除考虑建筑的通风外，同时还应考虑通风过程中防雨和安全等问题，以确保雨水不会进入室内，及在通风过程中室内物品不会被风卷走。

4.2 节能结构设计

由于建筑物玻璃幕墙参与热交换的面积较大，因此，要实现建筑节能的目的，玻璃幕墙材料是关键。一般可选择低辐射镀膜玻璃（对红外热辐射有较高的反射率，对可见光有较高的透过率，能有效地避免光污染）、Low-E 玻璃（可直接反射红外热辐射，反射率达80%～95%）、热反射玻璃、中空玻璃等，以减少太阳透过玻璃的直接辐射。另外，还可选择铝塑复合材料、断热铝合金结构等高热阻材料应用技术，同样可大大降低玻璃幕墙结构的传热系数。另外，外层幕墙应尽可能采用夹胶透明钢化玻璃，这种玻璃即使破损也不会掉落，可避免对路人造成伤害，且因是透明玻璃，可使阳光充分进入双层幕墙之间的腔体。

4.3 遮阳设计

在双层玻璃幕墙上装设遮阳系统，可最大限度地防止太阳辐射，改善室内环境和温度，避免室内过热，同时还可以影响室内的采光与通风等。在具体的遮阳设计时，为不影响建筑的光洁效果，最好是在室内装设遮阳装置，如遮阳板、遮阳百页、铝合金百叶窗帘、电动卷帘等，或是可以采用新型的纳米材料等，以更好地抵抗紫外线的辐射。在安装遮阳装置时，宜安装在距离外层玻璃150mm～180mm处，同时还应考虑内层幕墙开启窗或门的形式而定，避免影响窗或门的正常开启或关闭。

4.4 防火设计

由于双层玻璃幕墙间会产生烟囱效应，因此在进行结构设计时应注重幕墙的防火设计。一是要做好双层玻璃幕墙的平面防火设计，采用中空防火玻璃，并用夹胶防火玻璃将防火分区位置上的内层幕墙分断，保证其平面耐火极限达到3h，并按常规做好层间的防火隔断；二是要做好双层幕墙的立面防火设计，由于通风的需要，立面上不能做防火的层间隔断，但可在出风口箱体的上侧和进风口箱体的下部进行防火处理。

5 结语

综上所述，双层玻璃幕墙建筑节能技术可很好地阻挡太阳辐射，减少噪音，改善室内环境，有良好的通透性及通风效果，且还可防止建筑结露等，可很好地实现建筑节能的目标。在构造设计过程中，应具体考虑通风结构设计、节能结构设计、遮阳设计、防尘与清洗设计及防火设计等，以更好地实现双层玻璃幕墙的节能效果。

注：文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。