呼吸式双层玻璃幕墙在工程中的应用探讨

呼吸式双层玻璃幕墙在工程中的应用探讨

李满祥

深圳市三鑫幕墙工程有限公司广东深圳518057

摘要：随着各地现代式的公共建筑的建造量与日俱增，幕墙做为建筑表皮的使用也越来越广泛。双层幕墙做为一种更加节能的幕墙形式，较传统幕墙对建筑师的专业知识提出了更高的要求。双层幕墙的应用，必将会为建筑幕墙的节能发展翻开崭新的一页。本文对呼吸式双层玻璃幕墙在工程中的应用进行了分析探讨。

关键词：呼吸式双层玻璃幕墙；应用；原理；特点

20世纪70年代以来，随着科学技术的不断进步与现代建筑业的不断发展，再加之近年来环境、能源问题的不断突出，使得人们更需要一种节能性的建筑幕墙，而不是以往的那种保温性能较差的玻璃幕墙，以前的玻璃幕墙因为保温性差的原因造成的能源资源过度浪费等逐渐被人们所摒弃，据有关数据显示，外窗可开启面积不大于30%，而新时期的玻璃幕墙最多只能占墙面的70%，基于实际范围内的资源能源短缺现状，人们更希望通过自然风去降温，所以，这就决定了以往的玻璃幕墙已经远远不能满足新时期发展的需要了，而新时期出现的双层呼吸式玻璃幕墙是一种新型的节能幕墙，这种节能幕墙主要运用于建筑物的外墙，是一款被称为“智能型玻璃幕墙系统”的节能幕墙，可随着建筑所在地天气的变化而自行变化本身特性，已达到节能减排的目的，满足了建筑物内部人员在供热、制冷以及照明等等方面的需求，也在一定程度上实现了对自然资源和可再生资源的充分利用，实现了建筑物幕墙的智能型和节能型运用，满足了新时期人们生产生活的需要。

1、呼吸式双层玻璃幕的原理

新时期出现的呼吸式双层玻璃幕墙主要由内、外两层玻璃组成，其中，幕墙的内层玻璃一般采用铝合金门窗或是明框幕墙；而幕墙的外层一般采用隐框、明框抑或是点式玻璃幕墙，这样的组成就使得幕墙之间相互形成了一个较为封闭的空间，也就是幕墙的通风间层，它的作用是引导风从下部进行风口，并不断由上部排风口排出，在这一过程中，空间内的经常处于一种空气流通的状态，并形成热量的自由移动，使得建筑物的内部形成了一定的缓冲层，对建筑物的室内温度形成了有效调节。

2、呼吸式双层玻璃幕墙的分类及特点

2.1敞开式外循环体系呼吸式幕墙

这种玻璃幕墙是由非断热型材与单层玻璃组成的，这种类型的幕墙的内层是断热或隔热明框幕墙或断热单元幕墙，这种组成的情形下，内外两层幕墙形成的通风间层的两端装有进风和排风装置，使得建筑内部的人们可以根据温度等的需要通过调控铝合金百叶窗帘亦或是电动卷帘来达到自己需要的温度等，可形成对建筑物外部阳光照进建筑物部分的有效调整，其中内外层幕墙之间的热管道距离一般介于50cm到60cm之间，在建筑物内部的人员在对其使用时，在夏季，人们只要打开气层的进排风口，就可通过对烟囱效应的利用实现了通风车间热量的带走，使得内层玻璃表面的温度实现有效地降低。一定程度上节省了建筑物内的空调能耗，除上述作用外，敞开式外循环玻璃幕墙在夏季使用的过程中，通过对进排风口的控制以及对内层幕墙玻璃进行的设计，使新鲜空气通过通风层向室内输送，对建筑物的通风质量方面有大幅度的优化；在冬季，建筑物内部人员通过关闭通风层两端的进排风口，使得阳光照射下的换气层的空气温度逐渐升高，并逐渐形成一个温室，形成是对内部温度放入调节和有效提高，一定程度上缩减了建筑物内部人们的采暖费用[1]。

2.2封闭式内循环体系呼吸式幕墙

这种玻璃幕墙常常在冬季较为寒冷的地区使用，它的特点是外层玻璃幕墙是完全封闭的，组成材料一般是断热型材以及中空钢化玻璃，而玻璃幕墙的内层一般为单元钢化玻璃组成的可开启的玻璃幕墙窗，而内外层的玻璃幕墙之间设置的通风层厚度一般介于12cm到20cm之间。在封闭式内循环体系呼吸式幕墙的设计过程中，通风层与吊顶位置设置的暖通风系统与其系统的排风管实现了连接，形成了室内自上而下的空气循环，结构原理如图1。在夏天的运用此玻璃幕墙时，通过内层玻璃下部的通风口，室内的空气进入了通风间层，可在白天将室内热气排出室外，而在建筑物冬季运用的过程中，玻璃幕墙通过对热量的蓄积经管道回路系统向室内，实现节能减排的需要。此外，为了更有效调节日照遮阳，可通过风间层内设置可调控的百页窗或垂帘来实现，可为建筑物的室内创造更加舒适的环境。

3、实例应用

3.1项目概述

某工程建筑总面积为3848.8㎡，其结构类型为现浇框架结构，高度为22.95m，共分为6层，其中一层、五层、六层层高3.9m，另外的二层、三层、四层层高3.6m，室外地坪标高为-0.45m，檐口标高为22.50m。在室内外装修方面，室内装修只做普通面装修处理，而工程项目的室外装修面层为浅色外墙涂料，基层做法详西面J516-5107；内墙、顶棚都是双飞粉饰面，屋面为SBS防水卷材，该工程曾获奖。

3.2呼吸式双层玻璃幕墙在该项目中的应用

3.2.1内循环双层呼吸式幕墙结构的应用

针对该工程施工的特点以及完成后的运用需要，笔者为此工程项目的通风系统设置方面设计了两套方案，具体如下：

第一种方案：带有室内空气循环的系统方案。该工程性项目是冬季使用的过程中，呼吸式双层幕墙中的空气腔会随着阳光的照射温度不断升高，这种情形下，内侧幕墙玻璃的外表温度就会跟着升高，当这种升高状态一直持续到空气腔里的温度高于室内温度使，室内空气循环的设计会将空气腔内蓄存的热空气通过运用幕墙夹层这个通道直接送回室内，这样的设计使得该工程室内的采暖成本大大降低，体现了节能环保的观念。同时智能系统也可根据室内的空气质量状况，自行调整，将空气腔内的空气有计划地排出室外，进而确保了该工程试用期间室内有合适的新风量。而在夏季，使用的过程中，智能控制系统会根据实际需要，实现对双层玻璃幕墙的空气腔中的遮阳百叶的自动调节，进而促使幕墙的太阳辐射得热实现最大限度地减少与降低，此外，这一时期的内循环双层呼吸式玻璃幕墙也可以有效减少围护结构热损失，使得智能控制系统可以依据环境气候减少或对太阳热辐射的有效利用，对该项目内部取暖机制冷的能源消耗得到最大化的节省，达到了节能减排的目的。

第二种方案：室内空气直排的系统方案。在这种方案的实施下，不带有室内空气循环回路，此设计下的系统夏季工作原理与第一种系统设计的完全相同，而在冬季，系统控制下的玻璃幕墙在工作时不再将空气腔内抽取的空气循环送回室内，相比于第一种方案的设计，第二汇总方案造价较低，很适合该工程使用。

3.2.2单元式双层幕墙系统的设计与应用

（1）单元式双层幕墙的构造。针对项目后期使用等，笔者对系统单元板块的设计采用了横滑式结构，具体实施中，通过单元板块上下左右互插接形成等压腔，使得其可实现对项目外围护的水密性能的保证，另外，在本设计中，在满足建筑结构性能的基础上，系统单元板的构造结合了呼吸式幕墙通风系统要求与需要，完善设置了空气腔、排风口和进风口。共分为两大类，分别为双层百叶板块和双层玻璃板块。

双层百叶板块采用的单元系统外层为带防鸟网的百叶窗，但是与此不同的是，板块内层的则为带保温层的双层铝板墙，并且对其设计的时候对其距地面1m的高处设置了可开启扇，满足了项目实际的需要，在合页设计方面采用了隐蔽式合页设计，紧急情况下可用于排烟，对内呼吸双层幕墙不能排烟的问题进行了良好的解决，而且在平时可进行自然通风，效果良好。

双层玻璃板块外层为三边明框单元式结构，并且笔者在三四层板块插接缝处采用隐框设计，在具体的实施中用到了双银Low-E中空玻璃等建筑材料，而内层为两扇可开启的12mm玻璃门，在后续设计中，基于玻璃门可能在运输过程中损坏这一现状，笔者在设计的过程将此次用到的玻璃门设计为可在板块上墙后安装，在进风口的设置方面，笔者将其设置在了内层玻璃门底部据室内完成地面20mm高处，笔者在进行排风管道的设计方面，则是将其设置在天花吊顶内并连接铝窗帘盒，如图2、3[2]。

（2）防水设计。作为该工程项目幕墙节点设计的重点，防水设计对幕墙的防水实施有着很重要的意义。笔者在系统防水构造方面按照雨幕等压原理进行了设计，具体的内容是通过设计插接立柱和横梁和胶条密封形成多腔体系，并实现与室外的相通，在此基础上使得墙体内气压接近或等于室外气压，进而形成了等压腔，一定程度上消除或减轻了使水通过缝隙进入室内的作用，使得对水进入项目室内部的途径等进行了积极的阻挡。在气密线的两侧，同样的，不可避免缝隙和压差，所以压迫消除水存在这一渗水要素来达到不渗漏的目的。经过合理的组织排水，加之气密线和披水线的水本来就很少，所以多重措施实施下，使得气密线缝隙周围没有水，渗漏现象也就不会发生了。

除上述防水设计外，还要进行有组织的排水设计，在进行排水方面的设计时，笔者积极遵循“分层排水、错层排出”的原则，在具体的设计中在排水路径的安排方面，共分为前腔排水和后腔排水两种，所谓的前腔排水就是项目的外界雨通过披水线进入前腔后，雨水会因为自重的原因会自动下落到下层单元板顶部，这样就可以实现水流的自然排出；与此不同的外腔排水，则是指少量的前腔雨水通过水密线进入后腔形成的雨水，而这种雨水一般来水都是相对较小的，并且在后续的发展中会因自重的原因沿铝合金立柱不断下落，继而逐渐进入下层单元顶部横梁的接水槽中，并在其前期开好的排水孔排出，使得雨水由后腔进入前腔，实现自然排出，如图4所示：

3.3防火方面的设计与应用

本工程在双层玻璃幕墙的进风口铝合金百叶的下方和出风口上方各设一块4mm防火铝复合板。使进、出风口不相通，防火铝复合板与交接处打防火密封胶密封。采用以上措施可以阻止下层烟火蔓延到上层，经内层幕墙进入到双层玻璃幕墙之间的火也会被通风口处的防火铝复合板所阻隔，下层的浓烟会经过出风口排到室外，减少室内的有害气体。

3.4防尘方面的设计与应用

双层玻璃幕墙防尘通风由进风装置、内层开启窗和出风装置构成，在进出风装置中，设置有阻挡较大颗粒灰尘的纱网和金属格栅。将沙尘挡在外面，让新鲜的空气进入室内。并通过空气热压作用，把室内的污浊空气排出室外。

4、结束语

综上所述，本文以某项目工程为例，对新时期呼吸式双层玻璃幕墙在该工程中的应用进行了细致分析，针对该工程的使用需求，对该工程呼吸式双层玻璃幕墙的应用进行了精心设计，从内循环双层呼吸式幕墙结构的应用及防水等的应用方面进行了具有针对性的设计，使得呼吸式双层玻璃幕墙在新时期的该工程使用过程中体现出连号的气密性、水密性等等能力，促进项目的更好运用，又相应时代号召，体现了节能减排的设计理念，促进了呼吸式双层玻璃幕墙在该工程中的更好应用。

参考文献：

[1]曾军辉.探讨双层呼吸式玻璃幕墙工程的设计[J].科学之友，2010，18：47-49.

[2]曾臻，李晓锋，李丞.太阳辐射下双层皮幕墙自然通风的实验研究[J].太阳能学报，2012，11：1930-1936.