弧形隔离式单层热通道通风玻璃幕墙技术的研究与应用

弧形隔离式单层热通道通风玻璃幕墙技术的研究与应用

陈图真

广州协安建设工程有限公司510075

摘要：热通道幕墙的外侧由单层玻璃幕墙组成和内侧的围护结构一起组成热通道。夏季,在外侧单层幕墙的上下方开有通风口,有太阳辐射时空气从下部通风孔进入从上部通风孔排出通道,通道中的空气被加热,空气在通道中上升并流动处于自然通风状态之下。弧形隔离式单层热通道通风玻璃幕墙技术是一种在幕墙与围护结构之间形成的热通道中，利用空气的“烟囱效应”形成空气阻隔层，阻隔室内外热量传递的新型玻璃幕墙技术。本文对幕墙结构设计进行探讨，研制出弧形隔离式单层热通道通风玻璃幕墙技术，并在举例说明应用情况。

关键词：弧形隔离式；单层；热通道通风；玻璃幕墙技术；

0引言

本文主要论述了一种施工方便并且能够有效隔绝室内外热量传递的幕墙的施工技术，通过在幕墙适当的部位设置百叶，既满足夏季隔热冬季保温的节能要求，也能够降低室内空调的能耗。热传递有热传导、热辐射和热对流三种形式，本技术采用夹层玻璃阻隔幕墙玻璃升温后热传导，利用幕墙玻璃阻隔室内空气与室外空气的热对流，使用镀膜玻璃降低室内环境的辐射照度。除以上措施外，另在玻璃幕墙底部和顶部分别加装百叶，使砖墙与玻璃幕墙之间形成热通道，利用气流的烟囱效应，使热通道中的空气形成一个低温空气隔层，进一步阻止热量传递。在冬季关闭百叶，热通道中的空气无法流通，在温室效应作用下，温度升高，从而提高室内温度，降低冬季室内空调制暖负荷。与常规玻璃幕墙结构相比，本技术相对于传统的玻璃幕墙，它具有隔热好、节约空调能耗，结构简单等特点，能确保施工质量和安全，施工简单便捷，容易推广应用。

1工艺原理

1.1在百叶开启的情况下：太阳光照射幕墙玻璃，部分热辐射被镀膜玻璃阻隔，余下的热辐射穿透幕墙玻璃到达热通道内，使热通道内空气升温，由于空气温度升高后垂直向上爬升，并有顶部百叶排出，在玻璃幕墙底部造成负压，室外空气从底部百叶被吸入。

1.2在百叶关闭的情况下：太阳光照射幕墙玻璃，部分热辐射被镀膜玻璃阻隔，余下的热辐射穿透幕墙玻璃到达热通道内，由于上下百叶之间的通道被挡板隔断，无法形成空气对流，因此热通道转化为建筑外墙的温室，温室中的空气在太阳光热辐射的作用下温度上升，并通过热对流的方式向室内传递热量。

1.3夏季白天：太阳辐射大，室外气温高于室内温度，为降低室内温度，可开启百叶。此时，太阳辐射大部分被镀膜玻璃反射和隔离，少部分辐射穿透幕墙玻璃射入热通道内，加热热通道内的空气；由于热通道内空气与室外空气受到的太阳辐射照度不同，形成温差，室外温度高于热通道内温度，但是由于幕墙中玻璃的传热系数低，因此阻断了室内外温度的热交流。与此同时，热通道内的空气在升温后形成“烟囱效应”，热空气沿玻璃幕墙高度方向垂直爬升，由幕墙上部百叶排出，并在幕墙底部形成负压，室外空气在负压作用下由幕墙内部进入热通道，综合以上三种作用，热通道内形成一个温度较室外温度低的空气隔层，覆盖在砖墙围护结构的外侧，更好地阻隔了外部热量的传递。

1.4夏季夜间：没有太阳辐射，室外温度逐渐下降，但仍然高于室内温度。热通道内的低温空气与中空玻璃幕墙共同作用，仍然对室外温度与室内温度的热对流起阻隔作用。

1.5冬季白天：室外温度低于室内温度，为防止室内温度降低，可关闭百叶，或在百叶上覆盖挡板，阻隔热通道的空气流通，形成“温室效应”。太阳辐射进入热通道后，缓慢加热热通道内的空气使其温度上升。此时中空玻璃能够室内温度向室外传递，对建筑起保温作用。

1.6冬季夜间：室外温度骤降，幕墙的中空玻璃因多材质的介面间热传递较慢，能够阻隔室内热量向室外传递，持续对建筑进行保温。

1.7由于该技术在夏季能够降低室内温度，在冬季能够防止室内温度降低，因此在夏季和冬季均能减小空调机的负荷，减小能源损耗。此外，在夏季开启百叶后热通道的空气对流能够增强室内的空气流动，提高室内空气质量。

2施工工艺流程及操作特点

2.1施工工艺流程

2.2操作要点

2.2.1弧形隔离式单层热通道通风玻璃幕墙结构深化设计要点

进行幕墙构件的承载力设计时，作用分项系数一般情况下，永久荷载、风荷载、地震作用的分项系数分别取1.2、1.4和1.3；当永久荷载的效应起控制作用时，其分项系数取1.35，此时参与组合的可变荷载效应应仅限于竖向荷载效应；当永久荷载的效应对构件有利时，其分项系数取值不应大于1.0.可变作用的组合系数一般情况下，风荷载的组合系数取1.0，地震作用的组合系数取0.5.幕墙构件的挠度验算时，风荷载分项系数和永久荷载分项系数均应取1.0，且可不考虑作用效应的组合。

2.2.2弧形隔离式单层热通道通风玻璃幕墙构造深化设计要点

幕墙的构造设计应满足使用功能便于制作、安装、维修保养和局部更换。幕墙的开启部位，宜按雨幕原理进行设计。对可能渗入雨水和形成冷凝水的部位，应采取导排措施。由于缝隙腔内、外空气压差是雨水渗漏的主要动力，因此要求接缝空腔内的气压与室外气压相等，以防止内、外空气压力差将雨水压入腔内。

为了适应热胀冷缩和防止产生噪声，构件式幕墙的立柱与横梁连接处应避免刚性接触，可在连接处设置柔性垫片或预留1mm～2mm的间隙，间隙内填胶。不同金属接触时容易产生电化腐蚀，因此在幕墙中不同金属接触处应设置绝缘垫片。幕墙胶缝宽度应满足面板的安装和胶的变形要求。一般玻璃幕墙、金属幕墙胶缝宽度为16mm，石材幕墙胶缝宽度为8mm.幕墙周边与建筑内、外装饰物之间的缝隙不宜小于5mm，可采用柔性材料嵌缝。因硅酮结构密封胶承受永久荷载的能力很低，而且有明显的变形，所以隐框或半隐框玻璃幕墙，每块玻璃的下端宜设置两个铝合金托条，托条应能承受该分格玻璃的重力荷载作用，且长度不应小于100mm.在进行幕墙的设计时还要考虑到其他相关专业。

3质量控制

质量控制标准按“《建筑工程施工质量验收统一标准》GB50300-2013、《玻璃幕墙工程质量检验标准》JGJT139-2001等相关规定执行。本施工技术质量验收与控制与现行的玻璃幕墙验收标准相同。幕墙深化设计方案需得到原设计单位审核。幕墙完成后履行验收手续，验收合格后方可进入下一道工序施工。

4安全措施

施工安全控制标准按“《建筑施工安全检查标准》JGJ59-2011、《建筑机械使用安全技术规程》JGJ33-2012、《施工现场临时用电安全技术规范》JGJ46-2005、《建筑机械使用安全技术规程》JGJ33-2012、《施工现场机械设备检查技术规程》JGJ160-2008”等的相关规定执行。

5环保措施

施工过程中应严格按照、《中华人民共和国环境噪音污染防治法》、《关于加强社会生活噪声污染管理的通知》、《城市区域环境噪音标准》、《建筑施工场界噪声限值》、《建筑施工场界噪声测量方法》和《建筑施工现场环境与卫生标准》的规定执行。现场垃圾及时清理，并存放进指定垃圾站，做到工完场清。整个施工现场要达到整齐有序、干净无污染、低噪声、低扬尘、低能耗的整体效果。对施工现场废水进行多级处理符合相关要求后方进行外排放。

夜间停止骨架切割、搬运等易产生噪声的工作。

6工程应用实例分析

以广州港南沙汽车码头商品汽车库工程为例：

（1）、应用情况：广州港南沙汽车码头商品汽车库工程位于广州南沙区沙仔岛沙仔北路9号，广州港南沙汽车码头有限公司码头内，总造价1.1亿元，开工日期2015年06月，竣工日期2016年01月。

本工程中隐框玻璃幕墙，本设计采用智慧型"挂钩式"建筑幕墙结构。结构玻璃幕墙不采用压板及螺钉连接主副框，单元板块四周设计挂连结构，板块四周挂钩全部插入立柱与横梁相配套的槽口内，并设置柔性胶条，起到弹性缓冲的作用，增强了幕墙的抗震和平面内变形能力，防止噪音的产生，实现线面结合，因此能够承受最大的风荷载考验；本工程大面积为全隐框玻璃幕墙冷桥结构,因本幕墙为建筑物的整个外围结构,解决幕墙的节能尤为重要,并在开启窗四周和竖明框部位的密封保温需做到以下两点:

玻璃幕墙上悬开启窗扇采用顶吊挂钩式的安装方法，实现了线面荷载扇体平均荷载，并设置了专门的防脱和限位装置，并将带齿轮的风撑采用特殊的安装方法安装于扇的两侧，确保窗扇的安全性能。隐框玻璃幕墙结构所有玻璃都设置2个托块，结构巧妙，承受力强，且不影响单元板块和开启窗的注胶施工。同时该系统的所有单元板块、开启窗扇、玻璃托条安装简便，工厂化生产更方便，极大地缩短了安装时间，明显地提高了施工进度和效益。外墙窗铝型材采用全明框结构，明框盖板压座与立柱横梁之间加设隔热垫，很好的起到了节能作用。横梁与立柱的连接采用可伸缩结构，设置伸缩缝，用密封胶密封，满足了横梁因温差作用而产生的伸缩效应，消除幕墙的伸缩噪音，提高了幕墙的抗震变位能力和平面内位移的能力。

所有硬性接触处，均采用弹性连接，提高了幕墙的抗震性能，消除了伸缩噪音，同时提高了幕墙的密封性能，使幕墙的隔音效果得到了保证。不同金属的接触面均设置了柔性绝缘垫片，以防止产生双金属腐蚀。利用胶条和密封胶等措施进行双道密封，保证幕墙的水密性和气密性。幕墙与主体结构之间实现三维调整，既保证幕墙的平整度和垂直度，又提高了幕墙结构的抗震性能。

采用智慧型挂钩式幕墙系统：①单元板块与立柱、横梁连接安装采用挂连机构，实现了面接触，因此能承受强大的风荷载，而且使幕墙维修变得简单易行；②窗扇采取挂钩结构，实现线荷载受力，安装方便，每扇窗扇都能实现室内外安装；③玻璃托条结构设计巧妙，承受力好，每块托条100mm长，可承受100公斤荷载。

（2）、应用效果：本项目运用了隔离式单层热通道通风玻璃幕墙技术，有效地降低了夏季室内外温差，降低了空调能耗。由于该技术结构简单，施工方便，很好的控制了幕墙施工的质量，幕墙分项工程成功通过了质量验收。

6结束语

采用弧形隔离式单层热通道通风玻璃幕墙技术，能够通过控制百叶的启闭（在夏季开启百叶，利用热通道中的空气对流形成的空气阻隔，阻隔室内外热量传递，降低空调制冷能耗；在冬季利用隔板覆盖百叶，阻隔空气流通，利用玻璃幕墙的温室效应对室内进行保温，降低空调制暖能耗），节约能源，提高建筑节能。本幕墙施工技术对比普通双层玻璃幕墙，具有良好的隔热效果，同时结构简单、造价低、施工工期短。使用弧形隔离式单层热通道通风玻璃幕墙技术后，夏季降低了室内温度，冬季对室内进行保温，提高了用户在室内的舒适性，给社会带来了新的创新技术应用，创造了良好的社会效应和具有效率高、施工质量好、经济成本较低等。

参考文献

[1]贺礼荣.热通道多层共用的双层玻璃幕墙研究[D].西南交通大学,2011-05-01.

[2]高丽慧.夏热冬冷地区双层玻璃幕墙热通道内气流组织模拟分析[D].湖南大学,2015-05-25.

[3]杜妮妮.玻璃幕墙的不同结构对房间热环境的影响[D].长安大学,2007-05-31.广州协安建设工程有限公司510075