双层皮玻璃幕墙

双层皮玻璃幕墙（精选8篇）

双层皮玻璃幕墙 篇1

0 前言

为了解决传统玻璃幕墙夏季隔热和冬季保温性能差, 能耗高、室内空气差等问题, 人们发展了隔热和保温性能更好的双层皮 (Double Skin Facades) 玻璃幕墙技术[1]。该幕墙又称为呼吸式双层皮玻璃幕墙, 外层为传统的玻璃幕墙, 内层为不承重、有外遮阳结构的单层玻璃。夹层之间留有一定宽度的空气间层, 外层设置进风口和出风口。夏季利用太阳辐射产生“烟囱效应”, 自然通风, 降低室温;冬季关闭进出风口, 产生温室效应, 提高建筑物的保温效果[2,3]。到目前为止, 较少见到在低纬度地区应用的报道[4,5]。

为提高其对低纬度地区夏季炎热气候的适应性, 本文提出将被动蒸发冷却技术应用于在双层皮玻璃幕墙上, 在内部设置水被动蒸发冷却系统, 当夹层温度过高时水自动喷出或流出, 吸收其辐射得热而蒸发, 达到降低夹层温度、提高隔热性能的目的。

1 被动蒸发冷却技术

1.1 被动蒸发技术冷却双层皮玻璃幕墙原理

本文提出将被动蒸发冷却技术应用在自然通风型双层皮玻璃幕墙中, 以防止夏季它的使用空间和立面空腔过热[8,9]。夏季时, 打开换气层的进、出风口, 夹层空气吸收太阳辐射后温度升高而自然上浮[10], 由喷出的水雾或流出的水幕构成的被动蒸发冷却系统将会吸收其辐射得热而降温。

1.2 被动蒸发冷却技术的类型

本文提出被动蒸发冷却技术在双层皮玻璃幕墙利用的两个方法:使用喷雾系统及遮阳水幕。

(1) 喷雾系统

将水以微米级或10微米级的雾粒形式从顶部喷入夹层, 使其迅速蒸发, 利用水的蒸发潜热大的特点, 大量吸收空气中的热量, 增加了空气含湿量, 使湿空气的比焓上升[11], 然后将潮湿空气排出室外从而降温。这样不仅降温成本低, 而且降温能力为3～10℃左右。

(2) 遮阳水幕

在双层皮玻璃幕墙内层玻璃外设置遮阳水幕。它由尼龙线及淋水系统组成。当夹层空气温度过高, 系统淋水, 水流沿着尼龙线垂直下落, 在“烟囱效应”的作用下夹层空气流过水帘表面而被冷却, 温度降低。

2 被动蒸发式双层皮玻璃幕墙

2.1 利用被动蒸发冷却的双层皮玻璃幕墙

在自然通风型双层皮玻璃幕墙中应用被动蒸发冷却技术以使热空间降温。该双层皮玻璃幕墙与传统的玻璃幕墙相比, 最大的特点就在于内外两层幕墙间形成了一个通风换气层——即气流通道。在气流通道中, 可根据需要设置百叶等遮阳设施。夏季时, 打开换气层的进、出风口, 在阳光的照射下换气层的空气温度升高而自然上浮, 形成自下而上的空气流[10,12], 当夹层通道空气温度过高时, 在夹层喷雾和在内层玻璃表面淋水, 降低夹层和玻璃表面的温度 (如图1) 。

2.2 热工计算

本文对外层为中空玻璃的双层皮玻璃幕墙作为研究对象, 通过对未采用和采用被动蒸发冷却技术两种情况的双层皮玻璃幕墙进行热工计算, 讨论被动蒸发冷却式双层皮玻璃幕墙的节能效果。

中空玻璃内壁与单片玻璃外壁之间的总辐射热阻Re如图2所示。

其总辐射热阻计算式为

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计算得Re=1.239 m2·K/W。式中, ε1、ε2分别为中空玻璃和单层玻璃的发射率, 取为0.94, X1, 2为两侧玻璃间的角系数, 取为0.9。

根据本文研究的结构所构造的总热阻示意图如图3所示。

图注:1/h1——中空玻璃外表面与空气的表面换热系数, 工程上取值为1/h1=0.053 m2·K/W;R1——中空玻璃热阻, 取值为R1=0.588 m2·K/W;1/h2——中空玻璃内表面与热通道中空气的表面换热系数, 取值为1/h2=0.052 m2·K/W;1/h3——单片玻璃外表面与热通道中空气的表面换热系数, 取值为1/h3=0.053 m2·K/W;1/h4——内层玻璃内表面与室内空气的表面换热系数, 工程上取值为1/h4=0.116 m2·K/W;R2——单片玻璃之热阻, 工程的取值为undefined

Ra——热通道中空气的传导热阻, 工程的取值为Ra=7.722 m2·K/W;

Re——中空玻璃内壁与单片玻璃外壁之间的总辐射换热热阻, 其计算值为Re=1.239 m2·K/W。

根据《民用建筑热工设计规范》GB50176-93附2.1、2.2和2.4中的规定, 围护结构的总热阻为:Ro=Ri+R+Rc, 其中, Ri为内表面换热热阻;R为围护结构热阻;Rc外表面换热热阻。这样就可以利用热阻公式计算出双层皮幕墙的总热阻。

本双层皮玻璃幕墙的总热阻为

undefined

本双层皮玻璃幕墙的传热系数为

K=1/R=0.514 W/m2·K (3)

文献[9]中, 夏季取室内温度tin=25℃, 室外温度tout=30℃。

ΔT=tout-tin=5℃ (4)

未喷水时传过幕墙的热流密度为

q1=KΔT=2.57 W/m2 (5)

喷水时, 假设使幕墙空气夹层相对湿度达到90%, 标准大气压下含湿量d=0.018 kg/kg, 由湿空气焓湿图查得夹层温度ta=26℃, 传过幕墙的热流密度为

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得到双被动蒸发冷却技术下的双层皮玻璃幕墙所节约的能量

Δq=q1-q2=1.77 W/m2 (7)

其节能效率为

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3 结论

(1) 在夹层内设置自动喷雾装置以及在内层玻璃外设置遮阳水幕, 水雾和水幕将在夹层温度过高时自动喷出或流出, 由喷出的水雾或流出的水幕构成的被动蒸发冷却系统将会吸收夹层中的辐射得热而实现最大程度的降温。经估算, 被动蒸发冷却技术下的双层皮幕墙节能量1.77 W/m2, 其节能效率达到68.87%。改善了室内气候, 可以减少空调的使用时间, 节约了能源。

(2) 本文提出的被动蒸发冷却技术是建立在双层皮幕墙技术基础上的独创的新技术, 与以往的降温方法不同的, 可以对双层皮幕墙夹层产生更为显著的隔热效果, 大大降低空调能耗。

(3) 水雾和水幕是否会阻碍夹层内空气的自然通风, 自然通风的强度下降的程度如何, 还有如何对外界空气的净化也是必须解决的技术问题。

摘要：双层皮玻璃幕墙较之传统幕墙更好地为建筑提供夏季隔热和冬季保温。本文提出将被动蒸发冷却技术应用于双层皮玻璃幕墙结构, 通过在双层皮玻璃幕墙内设置水被动冷却蒸发系统, 当夹层温度过高时水自动喷出或流出, 达到降低夹层温度、提高隔热性能的目的, 以提高双层皮玻璃幕墙对夏季炎热气候的适应性。

关键词：双层皮玻璃幕墙,被动蒸发冷却,自动喷水,遮阳水帘

参考文献

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(12) 张芹.新一代环保节能型双层玻璃幕墙 (J) .上海建材, 2004, (1) :17-19.

双层皮玻璃幕墙 篇2

现在，越来越多的家庭、办公楼在装修房屋时选用双层玻璃做窗户。很多人以为，双层玻璃窗最大的好处，就是能够更好地隔音，关上玻璃窗，窗外的喧闹和噪声就几乎全然被挡住。其实，双层玻璃不仅有隔音的效果，它还有更重要的功能——节能。

我们知道，热的.传递有三种形式：对流、传导和辐射。热空气上升，冷空气下降，通过循环流动使温度趋于均匀，这个传递过程就是热对流。将金属匙的一端放入热水中，露出热水的另一端也会热起来，这就是热传导。物体因自身的温度，而具有向外发射能量的本领，叫作热辐射，如太阳的热量就是以热辐射的形式传给地球的。

生活中，上述三种热传递方式普遍地存在。以普通建筑为例，窗户是热量传递的主要通道。热空气通过窗户进出形成热对流，室内外热量透过薄薄的窗户玻璃形成热传导，太阳光辐射透过玻璃窗进入室内或室内热源透过玻璃窗将热量辐射向户外。据估计，在整个建筑物的能量损失中，通过门窗的能量损失约占50%。

双层玻璃窗正是出于节能的目的而设计的。顾名思义，它通常是由镶嵌在框架内的两片玻璃构成的，两者间隔约1.5厘米，其中的空隙可以由空气或氩气等无毒气体填充。双层玻璃能节能的主要原因是：两种不等温介质（玻璃与空气）分子不断交换，形成能量输运。由于空气层分子密度远小于玻璃的分子密度，内外层玻璃间又没有直接接触，其分子输运能量被空气层打了折扣所致。此外，在双层玻璃空隙的内表面涂上一层抗辐射膜，也能够有效阻断热辐射。

双层皮玻璃幕墙 篇3

目前国内大部分学者在研究DSF夏季特性时, 提到在冬季DSF采用封闭模式。刘猛等用CFD和数值模型结合,分析了冬季夏热冬冷地区DSF封闭模式传热性能和影响因素[1]。陈海等开发有限分析计算软件,对比分析了DSF封闭模式的增热率, 以及相对于中空玻璃的节能率[2]。与内通风模式相关的研究,刘猛等提出了用北向DSF通风腔排出室内空气,并与热回收排风进行了节能比较[3]。

对DSF进行模拟的方法很多,比较典型的求解模型有D. Faggembauu提出的控制体积法[4]和Jiru以及Haghighat提出的区域模型法[5],但这两种方法的理论性都比较强,不适用于一般工程人员对幕墙热工性能进行计算与评估。

本文首先建立计算DSF传热数值模型,参照Energy Plus软件中使用的能量平衡法[6]列出DSF系统各介质层的能量平衡方程解出各层温度,介绍通过幕墙引起的热负荷的计算方法。最后对空腔间距、室内设计温度、玻璃物性、朝向这几个影响幕墙冬季累计负荷的因素进行分析。

1DSF数值模型

DSF系统通风模式数值传热模型包括两个部分: 气流模型和传热模型,模拟时两个模型相互关联,通风模式传热网路见图1,玻璃厚度较薄,可以假设玻璃层温度分布均匀,空腔内气体为一维流动[6]。图1中T表示温度; K表示传热系数; K2是外层玻璃的综合传热系数,外层玻璃可以是中空玻璃; 下标中,w和n表示室内与室外; in和out表示空腔进口和出口; k表示空腔空气; L表示固体层; c和r表示对流换热和辐射换热; Liu对DSF各层的对流与辐射换热系数的计算做了详细介绍[7],这里不再叙述。Ka是室内与空腔空气之间的热流换热系数, 计算方法如下:

式( 1) 中,m是空气的质量流量; c是空气的比热容容;; DDSSFF封封闭闭模模式式没没有有这这一一换换热热系系数数。。内内通通风风模模式式空腔空气形成稳定的气流,必然满足热压 ΔP与气流阻力 ΔH相等,即:

式( 2) 中,ρout和 ρin是进出口空气密度; h各空腔的高度; ΔHin和 ΔHout是进出口损失; ΔHf是沿程损失。阻力损失计算见文献[8]。由上述分析分别建立DSF系统各介质层能量平衡公式如下:

外层玻璃外侧:

外层玻璃内侧:

内层玻璃:

空气层:

式中,β 是模式系数,通风模式为1,封闭模式为0; I是太阳辐射强度,分为直射辐射和散射辐射; α 是各层太阳辐射吸收率,在直射入射下光学参数按照幕墙方位和所在地区太阳位置的变化进行24 h逐时计算; 在散射入射下则等效为太阳直射入射角为60°时的直射计算[9]。

2通过幕墙负荷计算

负荷与得热量有关,通过透明维护结构的得热量包括传热部分和透过的太阳辐射部分,对于通风模式的幕墙还包括空腔加热室内空气的热量。透过DSF的得热量计算公式如式( 7) 。

式( 7) 中,τ 是太阳辐射进入室内部分; Kz是DSF的综合换热系数,传热系数的倒数是传热热阻,由热阻的并串联可以得到DSF的总热阻,由图1的传热网络图,Kz的计算如式( 8) 。

得热量随着室外温度、太阳辐射大小以及方向的变化而变化,冬季传热部分的得热量立即成为室内热负荷,进入室内的太阳辐射不会立即成为室内负荷,而会被地板或墙体吸收,随时间推移逐渐向室内放出热量成为室内负荷,所以要计算通过幕墙的负荷关键在于将透过的太阳辐射转换为室内的负荷。辐射系数法是ASHRAE提出的一种将太阳辐射转换成室内负荷的方法[10]。

辐射系数法与反应系数法计算冷负荷用的反应系数类似,也是根据当前和过去获得的得热量来计算负荷,不同在于在辐射系数法中,获得热量指的是辐射热量。辐射系数法的核心思想是将某一时刻的辐射得热负荷看作从这一时刻前23 h到这一刻各个时刻辐射得热的综合响应。这是一种简化的算法,但足够用来分析冬季通过幕墙的室内负荷变化情况,具体计算公式如下:

式( 8) 中,qθ-nδ表示 θ-nδ 时刻的得热量,W/m2; r0, r1,r2,…,r23表示时间序列系数,r0表示现在时刻辐射得热转化为负荷的比例,其余的类似。各种材料的时间序列可以通过查找ASHRAE手册得出。

3算例及分析

至此通过以上公式便可模拟出冬季通过幕墙的逐时负荷,为了比较玻璃特性、空腔宽度、朝向等参数对DSF负荷的影响,下面将整个冬季的累计热负荷大小作为判断各因素影响的依据。

由于我国大部分区域在北回归线以北,建筑南墙在冬季接收的太阳辐射最长,所以选取长沙正南向垂直安装的某DSF系统作为算例进行计算。

3.1主要模拟输入参数

DSF的外层是双层中空玻璃,内层是单层玻璃, 空气腔间距为0. 4 m,高度为2. 5 m,宽度为2 m; 空腔自然通风,所有玻璃均为厚度6 mm的普通玻璃。 模拟时,选取联合国环发署发布的SWERA气象数据作为冬季逐时太阳辐射和室外温度,该数据包括各种天气的数据,能比较真实的呈现各地区不同季节的太阳辐射与温度情况。设定室内温度恒定为291 K( 18 ℃ ) 。

3.2模拟结果及分析

3.2.1DSF逐时负荷结果

整个冬季通过幕墙的负荷作于图2( 正为热负荷,负为冷负荷) 。有幕墙房间的负荷有正有负,利用通风将房间多余的得热送到建筑内区,以节省总空调能耗。图2中可以看出大多数时间封闭模式比通风模式热负荷小,在某些太阳辐射较大的日子,通风模式比封闭模式的冷负荷高,吸收的的太阳辐射得热更多。基于此我们假设一种最优幕墙运行策略,即在通风模式相对封闭模式有利时采用通风模式,其他时间采用封闭模式。

3.2.2玻璃消光系数对通过幕墙累计负荷的影响

玻璃的消光系数一定程度代表了玻璃吸收率的大小。在玻璃厚度一定的情况下,消光系数越大,玻璃吸收率也就越大。为了玻璃消光系数与通过幕墙的负荷的关系,在模拟时保持其他参数不变,而将DSF各层玻璃 消光系数 依次取0. 015、0. 025和0. 045,计算出相应消光系数下累计负荷的变化如表1所示。

由表1可以看出,随着消光系数增大,通过幕墙的累计热负荷越大,可见增大玻璃吸收率不利于冬季对太阳辐射的利用,夏天则需要避免过多太阳辐射进入室内,这与冬季玻璃吸收率的选取是一个茅盾。但封闭模式相对于通风模式的节能率越来越低,可见消光系数越大通风模式会减弱玻璃吸收率增大对室内负荷的影响,最优模式在消光系数增大的情况下相对封闭模式的节能率也越来越大。考虑到夏天的情况可适当增大DSF玻璃的消光系数。

3.2.3幕墙朝向对累计负荷的影响

为了研究幕墙朝向对累计负荷的影响,在计算时保持其他参数不变而改变DSF为正冬、正南、正西和正北四个朝向,计算结果如表2。

由表2可见,南向幕墙是通风模式利用太阳辐射最好的方向,其次是西向,接着是东向,北向最不利,所以一般建筑不能在北向大面积布置幕墙。最佳使用通风DSF的朝向是南向,此时最优模式相对于封闭模式的DSF可节能11. 82% 。

3.2.4幕墙空腔间距对累计负荷的影响

幕墙的空腔宽对DSF累计负荷的影响见表3, 由表可见,空腔越宽越通风模式的累计热负荷越大而封闭模式的累计负荷越小。增加空腔的宽度会不利于DSF通风模式利用太阳辐射加热室内空气,而且空腔太宽会占用建筑面积,所以不建议采用过宽的DSF,封闭模式的空腔宽度可适当增加。

3.2.5室内温度对累计负荷的影响

冬天室内舒适性空调温度为18 ~ 24 ℃,每隔2 ℃ 取值来研究室内温度对DSF累计负荷的影响。

由表4可见,室内温度越低越有利于减小DSF累计负荷,同时通风相对封闭和最优相对封闭的节能率也越高。因为室内温度设计越高通风模式将空腔温度加热到高于室内空气也就越困难。在采用DSF内通风模式时合理设计室内温度以节约能源。

由以上分析可知,冬季DSF全时段采用内通风模式比封闭模式多耗能40% ~ 60% ,不利于节能, 而最优运行模式相对封闭模式可节能10% 左右。 具有一定的节能潜力。

4结论

本文建立了冬季DSF的两种运行模式负荷的计算方法,并提出了最优的运行模式,相比封闭模式可节能10% 左右,此模型能够方便地用于DSF热工性能评估以及结构参数优化设计。

以长沙地区某南向DSF为算例模拟了其在冬季的累计负荷,结果表明:

( 1) 冬季DSF可适当选择 消光系数 较大的玻璃;

( 2) 冬季DSF南面幕墙对利用太阳辐射最有利,节能效果最好;

( 3) 冬季DSF空腔间距通风模式不宜太大,而封闭模式可以适当增大间距;

双层玻璃幕墙构造及其节能措施 篇4

关键词：双层玻璃幕墙,节能措施,建筑围护结构,建筑物,传热系数

在全世界的能源消耗中,建筑能耗约占总能耗的25%～45%,并且建筑能耗区别于生产性能耗,它属于消费性能耗[1]。建筑能耗除了保证正常消费需要的部分外,其余部分都被浪费,因而建筑节能成为世界建筑界共同关注的问题。建筑外围护结构的热工性能直接影响到建筑能耗,而玻璃幕墙是现代建筑较多采用的一种外围护结构,它使建筑更具有现代感和装饰艺术性,但由于自身较差的热工性能,大面积的玻璃幕墙造成建筑围护结构热隔断功能的显著降低,玻璃幕墙也就成为建筑能耗的一个薄弱环节。双层玻璃幕墙的出现,很好地解决了建筑美观与建筑能耗矛盾的问题。

1 双层玻璃幕墙的组成及其分类

1.1 双层玻璃幕墙的组成

双层玻璃幕墙不同于传统的单层幕墙,它由内外两道幕墙组成。内幕墙一般采用明框幕墙或活动窗,或开有检修门,以便维护、清洁;外幕墙可采用有框幕墙或点支玻璃幕墙。

1.2 双层玻璃幕墙的分类

1.2.1 封闭式内通风幕墙

封闭式内通风幕墙从室内的地下通道吸入空气,在热通道内升至上部排风口,再从吊顶内的风管排出。该循环在室内进行,外幕墙完全封闭。由于进风口进入的是室内空气,热通道中空气温度与室内基本相同,这就大大节省了取暖和制冷的能源消耗。这种形式的幕墙对取暖地区更为有利。由于内封闭通风幕墙的循环要靠机械系统,对设备有较高的要求。

1.2.2 开敞式外通风幕墙

与内通风幕墙相反,开敞式外通风幕墙的内幕墙是封闭的,采用中空玻璃。其外幕墙采用单层玻璃,设有进风口和排风口,利用室外新风进入,经热通道带走热量从上部排风口排出,可减少太阳热辐射的影响,节约能源。它无须专用机械设备,完全靠自然通风,维护和运行费用低,是目前应用最广泛的形式。开敞式外通风幕墙的风口可以开启和关闭。夏季开启上、下风口,可起自然通风作用;冬季关闭风口,形成温室保暖。

1.3 通风幕墙的效果

采用双层通风幕墙的最直接效果是节能,与单层幕墙相比,其采暖期可节能40%～60%,制冷时节能40%～60%[3]。采用双层幕墙隔声效果也十分显著,可大大改善室内使用条件。

2 外通风幕墙的气流组织

2.1 组织方式一

如图1所示,水平方向以柱间为单元,竖直方向以一层为一个单元,每个单元单独组织进风与排风。一般从楼板面进风,在顶棚下面出风口排风,直上直出,气流简捷,阻力小,但气流过于强烈。

2.2 组织方式二

这种方式是以柱间为单元,一个柱间全高打通,成为排风竖井,从建筑顶部排风到室外,相邻柱间则各层隔开,从本层下部进风口进风,在上部排风口向相邻排风竖井排风(见图2)。

2.3 组织方式三

为避免直上直下方式风速过大、气流过于激烈,可采用各层错开进风口和排风口,使气流转向相邻柱间排风口的组织方式(见图3)。

2.4 组织方式四

这种方式打破了一层作为一个通风单元的格局,从各层进风口来的新风,全部汇集至顶层顶部总排风口排出。借助于房屋全高产生的压差,可以形成强烈的通风气流(见图4)。

3 提高双层玻璃幕墙节能性能的措施

3.1 幕墙玻璃的选用

对于建筑物玻璃幕墙来说,由于玻璃的面积占据立面的绝大部分,可以参与热交换的面积较大,因此,玻璃是幕墙节能的关键。热反射玻璃是在优质浮法玻璃表面,镀一层或多层金属化合物薄膜而形成。它能有效地控制太阳直接辐射能入射量,同时还具有丰富多彩的反射色调和极佳的装饰效果,缺点是热反射玻璃使用不当,会给环境带来“光污染”。

低辐射镀膜玻璃是在优质浮法玻璃表面,镀数层低辐射材料及其他金属化合物薄膜而形成的。它可阻隔热量从热的一端向冷的一端传递,即冬季阻止室内的热量泄向室外,夏季阻止室外热量进入室内。对来自阳光中的红外热辐射部分有较高的反射率,对阳光中的可见光部分则有较高的透过率。低辐射镀膜玻璃可获得较高的可见光透过率和较低的反射率,能有效地避免“光污染”。

中空玻璃是由两片或多片玻璃以内部充满高效分子筛吸附剂的铝框间隔出一定厚度的空间,边部用高强度密封胶密封粘合而成的玻璃组件。中空玻璃密封空间内的空气,构成一道隔热、隔音屏障。若在该空间中充入惰性气体,还可进一步提高产品的隔热、隔音性能。

3.2 窗框型材的选用

由于玻璃与窗框之间会发生热传导,因此,窗框型材的选用也很重要。塑料窗框、木窗框因材料本身的导热系数较小,对外窗的传热影响不大;木塑窗框、钢塑窗框、铝塑窗框是在木骨架、钢骨架、铝骨架外覆盖了新型PVC材料,既形成了牢固耐用的保护层,又可降低窗框的导热系数;铝合金窗框、钢窗框由于材料本身的导热系数很大,形成的热桥对外窗的传热影响较大,所以必须进行相应的处理,设置断热桥。

3.3 设置遮阳

对于南方地区,遮阳是一种有效的隔热措施,建筑遮阳可以是来自附近的其他建筑物或遮挡物,也可通过人为方式设置附着在窗户顶端或侧面的遮阳板,还可以在窗的里边、外边设置可调节的百叶遮挡等。

4 结语

双层玻璃幕墙是一种新型的节能幕墙,是幕墙技术的新发展。它不同于传统的单层幕墙,由内外两层玻璃幕墙组成,或称为双层幕墙、可呼吸式幕墙、通风幕墙,内外幕墙间形成热通道。双层玻璃幕墙的节能原理是分别利用夏季双层玻璃间热通道的热烟囱效应和冬季双层玻璃间热通道的温室效应,达到减少夏季室外热量的传入和冬季室内热量的流失。不同的玻璃幕墙结构有着各自的优缺点,适用于不同建筑要求,同时为了提高双层玻璃幕墙的节能性能,必须考虑各种不同的措施。

参考文献

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被动式双层通风玻璃幕墙研究 篇5

关键词：双层通风,玻璃幕墙,中空幕墙,经济价值

1 构造特点说明

1)内幕墙采用5+14A+5中空高透型低辐射玻璃,幕墙分格为2 000 mm×1 005 mm,通道宽度在80 mm～150 mm之间,设有上下两通风口;外幕墙采用6 mm厚透明单层不耐火玻璃,设有进风口和排风口。2)幕墙的铝型材应采用断热铝型材。3)内外通风幕墙的风口可以开启和关闭。4)为提高节能效果,通道内设电动百页和电动卷帘。5)进风口、出风口设防尘网、防虫网。6)气流组织方式水平方向以柱间为单元,竖直方向以一层为一个单元,每个单元单独组织进风与排风。

2 被动式双层玻璃幕墙玻璃的传热

1)无太阳辐射时双层玻璃幕墙的传热。当室内温度高于室外温度时,室内向室外传热,这时室内空气温度通过对流、辐射等复杂的传热过程传给双层玻璃幕墙内层玻璃内表面,玻璃内表面温度高于外表面,通过传导将温度传导到外表面,通过对流、辐射等复杂的传热过程传给热通道内空气,热通道内空气温度通过对流、辐射等复杂的传热过程传给双层玻璃幕墙外层玻璃内表面,玻璃内表面温度高于外表面,通过传导将温度传导到外表面,再通过对流、辐射等复杂的传热过程传给室外空气。当室外温度高于室内温度时,由室外通过同样原理向室内传热。

2)太阳辐射时双层幕墙玻璃的传热除了温差传热外,还有太阳辐射传热,夏季太阳辐射热在外层玻璃外表面被反射一小部分,一部分被玻璃吸收后向室外、热通道内传热,一部分透射到热通道内加热热通道内空气,同时室外高温度空气向热通道内传热,使热通道内温度升高,透射到热通道内的太阳辐射热在内层玻璃外表面被反射一小部分,一部分被玻璃吸收后分别向热通道内、室内传热,一部分透射到室内加热室内空气,同时热通道内高温度空气向室内传热,使室内温度升高,当太阳辐射传热量很大而没有空调时,也有可能使室内温度高于室外温度,这时室内向室外传热,这就是说夏季影响室内温度的热源有两方面即太阳辐射传热和室外温度高于室内温度时的温差传热,它们都会使室内温度升高。

3 幕墙的抗火性能分析

火灾时火焰的高度和起火室温度也不断增高,内幕墙爆裂脱落后,火焰和烟气涌入内外幕墙之间的夹层,高温气流呈贴近外幕墙内侧流动的趋势,最终上升到顶层排出。这一过程中,火灾有向其他楼层蔓延的可能。外幕墙破裂后,火焰和烟气在高温气体产生的热压作用下喷出外墙,此时只有少量烟气进入内外幕墙之间的夹层,对起火层以上各层内幕墙的影响将大为减小,内幕墙附近的气流温度明显下降。故:1)双层通风幕墙的内层玻璃要求在250 ℃～320 ℃时能坚持0.5 h～0.6 h不自爆,采用防火玻璃。2)外层采用不防火玻璃。3)通道内设有防火自动排烟口或手动紧急排烟口。

4 被动式双层通风玻璃幕墙与中空幕墙的比较

表1为通风幕墙与中空幕墙保温性能与隔热性能的比较。

在冬季保温性能检测报告中,由空气温度与材料表面温度关系可以看出,白天,室外最高温度为3.6 ℃时,通道内空气最高温度为46.3 ℃,通风幕墙房间内空气最高温度达到28.8 ℃,中空幕墙房间内空气最高温度达到20.8 ℃。通风道内空气最高温度比室外空气最高温度高出42.7 ℃,透明部分表面温度还要高些。而在夜间,室外最低温度为-4.4 ℃,通风道内空气最低温度为9.1 ℃,两者相差13.8 ℃。从以上检测数据可以看出,通风幕墙在白天吸收了太阳能,而在晚上有效地阻止了太阳能的散失。

夏季隔热性能:由于通风道设有遮阳百叶,在夏季检测中,主要针对有遮阳通风幕墙和无遮阳中空幕墙进行比较。在室外平均温度为26.5 ℃时,有遮阳百叶的通风幕墙房内空气温度为24.09 ℃,无遮阳百叶的中空幕墙房内空气温度为25.17 ℃,最大的温度相差2.89 ℃,而有遮阳通风幕墙玻璃内表面与无遮阳中空幕墙玻璃内表面最大温度相差9.23 ℃。从以上数据可以看出,遮阳系统能有效地阻止太阳能辐射,降低幕墙内表面温度,达到节省空调费用的目的。

5 采用被动式双层通风幕墙的经济价值

5.1 冬季采暖分析

只考虑玻璃幕墙可见部分的耗热量,未考虑其他情况下的耗热量和其他损耗。冬季白天平均太阳辐射照度取270 W/m2。冬季室外计算温度为-9 ℃,室内采暖计算温度为19 ℃,采暖天数按每年126 d,每天10 h考虑,电费取1.00元/(kW·h)。

1)中空幕墙。冬季白天增热量,根据公式其相对增热为:

其中,K为中空幕墙传热系数,取1.79 W/(m2·K);T为冬季室外计算温度,取-9 ℃;t为冬季室内采暖计算温度,取19 ℃;S为中空幕墙遮阳系数,采用遮阳型低辐射玻璃,取0.47;I为冬季白天平均辐射照度,取270 W/m2。

则R=1.79×(-9-19)+0.47×270=76.8 W/m2。

2)通风幕墙。冬季白天增热量,根据公式其相对增热为:

其中,K为通风幕墙的传热系数,取1.14 W/(m2·K);S为通风幕墙的遮阳系数,外层采用单层透明玻璃,内层采用高透型低辐射玻璃,取0.61×0.85=0.52。

3)两种幕墙节能效果比较。

每年通风幕墙比中空幕墙节约的总采暖费用为:

E=Q×10×126×1.00=82.4×10×126×1.00=10.4万元。

由计算可知,通风幕墙与中空幕墙相比,每年可节省采暖费用10.4万元,如大面积采用该幕墙,必将产生更为显著的节能效果。

5.2夏季制冷分析

通风幕墙(中空)夏季空调费按一个月30 d计算:

普通幕墙(中空):0.18元/(h·m2);

双层通风幕墙:0.067元/(h·m2)。

一个供暖面积4 000 m2的建筑物,在采用不同幕墙体系时,它的节能的经济值显然有较大的差异:

设定夏天按制冷3个月,冬天供热3个月计算,单层幕墙约需电费、供暖费计173万元;采用双通道外循环式为64万元。

通风幕墙独特的作用机理,具有显著的节能效果。通过本估算,经过10年可收回所增加的成本。随着通风幕墙的不断发展、提高该幕墙必将产生较大的社会效益和经济效益

6结语

1)采用新型双层通风幕墙的最直接效果是节能,比单层幕墙采暖时节能40%～60%。制冷时节能40%～60%。2)内外层无需镀膜玻璃,用自然光实现照明。从环保上,通风式幕墙由于其功能解决节能,外层玻璃选用无色透明玻璃或低反射玻璃,可最大限度地减少玻璃反射带来的不良影响(“光污染”);单层玻璃幕墙为保证室内外效果与节能的考虑,玻璃一般选用有一定反射功能的镀膜玻璃。新型双层通风幕墙能过滤阳光,避免直射,无眩光困扰。3)双层玻璃及中间空气层能有效阻隔室外噪声,临街建筑室内依然安静。4)遮阳百叶置于中间层,有效防止日晒,不影响立面效果,实现动态遮阳。5)新型双层通风玻璃幕墙造价较高。建筑面积要损失2.5%～3.5%,但就长远来看,具有一定的使用价值。

参考文献

[1]JGJ 26-95,民用建筑节能设计标准(采暖居住部分)[S].

[2]GB 50176-93,民用建筑热工设计规范[S].

[3]GB 50178-93,建筑气候区划标准[S].

[4]JGJ 134-2001,夏热冬冷地区居住建筑节能设计标准[S].

双层皮玻璃幕墙 篇6

关键词：玻璃-穿孔铝板双层幕墙,质量控制

1 工程概况

金蝶研发中心位于深圳市科技园科技南十二路, 主体为框架结构, 占地面积2万m2, 建筑面积6.1万m2, 地下一层, 地上九层;标准层高:4.2m。幕墙装饰工程施工高度为41.7米, 整个工程外墙面 (约2.8万m2) 都使用玻璃幕墙与穿孔铝板幕墙相结合的双层幕墙。本幕墙工程主要内容包括:T型钢玻璃幕墙、幕墙钢栏杆、玻璃栏杆、穿孔铝板幕墙、石材幕墙等。项目整体安装顺序:埋板安装→钢结构安装→T型玻璃幕墙安装→玻璃窗安装→石材幕墙安装→穿孔铝板安装→其他项目安装。

2 玻璃-穿孔铝板双层幕墙工程的特点

双层幕墙是当今生态节能建筑中被广泛关注的一项先进技术, 被誉为“可呼吸的皮肤”。它主要针对传统单层玻璃幕墙耗能高, 室内空气质量差等缺陷, 采用双层幕墙作为围护结构, 提供自然通风和采光, 增加室内空间舒适度, 降低能耗, 从而较好地解决了自然采光和节能之间的矛盾。目前, 我国双层幕墙 (穿孔铝板与玻璃结合) 的使用还不多, 在一般的幕墙装饰工程中, 玻璃幕墙与铝板幕墙都单独使用, 或者两者小面积结合使用。像金蝶研发中心工程这样大面积的使用玻璃-穿孔铝板双层幕墙极为少见。

玻璃-穿孔铝板幕墙在建筑物的作用上属于建筑装饰范围, 但由于它是建筑物的外围护结构, 虽不承受主体建筑物的荷载, 但要承受风荷载、地震作用和温度变化作用, 所以玻璃-穿孔铝板幕墙在满足装饰的同时, 必须满足风压、地震力和温度变化对它的影响, 这样才能使幕墙具有足够的安全性。另一方面, 玻璃-穿孔铝板幕墙是跨行业的综合性技术, 从设计、材料选用, 加工制作和安装施工都应从严掌握, 精心操作, 否则有可能出现质量隐患。因此, 施工过程中必须进行全过程的质量控制, 才能有效保证幕墙的工程质量和安全。

3 玻璃-穿孔铝板双层幕墙施工质量控制的主要内容

幕墙工程包括幕墙的设计、制作和安装施工等过程。因此, 质量控制应顺着幕墙设计→材料选用→加工制作→安装施工这一主轴线来进行。

3.1 对玻璃 (穿孔铝板) 幕墙结构设计计算书进行审查

高质量的幕墙设计是确保幕墙工程质量的前提, 在明确幕墙设计责任的基础上, 要求厂家提供幕墙技术设计计算书。通过设计图纸的会审与交底工作确保设计深度, 避免幕墙设计与主体建筑结构设计不配套, 不协调;避免出现如下情况:缺少节点大样图, 缺少预埋件材料的规格、尺寸、预埋件锚固节点计算, 避雷、防火措施不当, 没有通过设计确定幕墙自身避雷接地系统的设置分布、缺少详细的避雷、防火节点图等口。

3.2 对玻璃 (穿孔铝板) 幕墙工程材料质量的检查

幕墙材料是保证幕墙质量和安全的物质基础。玻璃-穿孔铝板双层幕墙使用的主要材料有玻璃、穿孔铝板、铝合金、钢材、结构密封胶、建筑密封胶、连接锚固件及连接垫片。幕墙对每一种材料的要求都是由设计计算书确定的, 它对铝型材壁厚、结构胶的保质期、物理年限、粘结力、结构胶与接触材料的相符性, 连接件强度等等都有严格的要求, 因而对幕墙使用的材料必须有符合要求的材料质保书和相关的试验报告, 对反映材料质量的这些资料的审查和进场材料的抽样检查是把好材料质量关的关键。

3.3 玻璃 (穿孔铝板) 幕墙工程加工制作质量的检查

玻璃 (穿孔铝板) 幕墙在加工制作前应与土建施工图进行核对, 对已建主体结构进行复测, 并应按实测结果对幕墙设计作必要调整。幕墙构件的制作、加工精度、非金属材料的加工组装应符合现行国家标准和有关技术规范规定。

3.4 玻璃 (穿孔铝板) 幕墙工程施工安装质量的检查

幕墙许多部位在工程结束都已封闭, 如有质量问题将留下隐患, 因此, 下列部位在施工过程中应及时进行隐蔽检查验收: (1) 预埋件; (2) 构件与主体结构连接节点的安装; (3) 各连接部位的安装和防腐处理; (4) 伸缩缝、沉降缝、防震缝及墙面转角节点的安装; (5) 防火, 保温材料安装; (6) 防雷节点安装和防腐蚀措施; (7) 封口安装。

4 本工程的施工重点、难点分析

对于本工程安装施工来说难点在于:测量放线控制、T型钢玻璃幕墙安装控制和固定穿孔铝板的十字钢定位控制。

4.1 本工程测量放线的工程量大且精度要求高, 是本工程的一大难点。

测量质量好坏直接关系到各分项工程施工和安装质量, 以及施工速度。具体放线步骤如下: (1) 测定基准轴线及边线; (2) 按:中—边—中—边的循环测量方法, 测定各支持点中心线位置; (3) 全面校准并定位各中心线间距; (4) 测定与校准底层基准水平线; (5) 放后置埋件.

为保证测量放线精度, 首先应确立本工程的一个基准, 多轴线为基准势必存在一些偏差 (而幕墙各项偏差均在±1mm之间) , 为了克服这一难点, 在本工程的轴线确认无误的前提下, 利用幕墙公差, 在合适的位置设立参照基准轴线, 反复核对无误后, 确立为辅助基准轴线, 以此来达到施工的高质量;其次, 依据主体结构施工的基准点、线, 考虑到温差对计量的误差, 以及地面不平造成的误差, 采, 用全站仪通过棱镜复核相互之间的几何关系, 搞清楚点线之间的关系, 以及相互间的几何尺寸, 通过点线的精度来提高幕墙施工精度;在确保门洞口以及沉降缝的宽度的前提下, 要使各种累积误差在大面幕墙内消化;此外, 标高定位也是一个重点, 由于整个施工难度较大, 因而对标高的定位要求较高, 标高的定位采用全站仪测距进行。

4.2 大玻璃幕墙安装是本工程的重点

本项目使用的玻璃板块较大, 其规格分别有5500mm、4200mm和3500mm等, 如何在将玻璃运输到相应的安装楼层, 进行安装, 是本工程的重点。经综合考虑和分析各项因素, 决定采用固定卷扬机进行玻璃板块的吊装运输作业。

-4.2.1 施工流程测量放线→后补埋件安装及检查→镀锌角钢和T型钢板安装→避雷安装→隐蔽验收→铝合金压块的安装→玻璃安装→打胶→铝合金扣盖安装

4.2.2 安装方法

4.2.2. 1 测量放线

确定好基准轴线和水准点。再用经伟仪放出控制线以及拐角控制线。将基准中心线、水平线进行复测, 无误后放钢线, 定出幕墙安装基准线。为保证不受其它因素影响, 放完线后, 用水平仪检测, 调准。

4.2.2. 2 结构检查及埋件安装

根据测量放线结果检查结构是否符合幕墙的安装精度要求, 并将测量数据汇总分析, 如超出允许偏差范围则应通知总包单位进行处理, 直至达到要求。并根据测量定位点, 铆固埋板, 埋板的埋设应符合设计要求, 若偏差较大的设计做出修正方案。

4.2.2. 3 镀锌角钢和T型钢板安装

考虑到施工安装的安全性及可操作性, 先将镀锌角钢与T型钢板使用螺栓连接固定起来, 按照设计施工图的要求再使用焊接点焊固定。镀锌角钢与埋板的安装采用焊接方式固定。

4.2.2. 4 玻璃压块安装

(1) 未装玻璃板块之前, 先将玻璃压块固定在T型钢板折钢板上, 玻璃压块一般紧到压板有安装间隙, 待玻璃板安装后, 左右、上下调整, 调整完毕再将螺栓拧紧。 (2) 璃板块的副框通过压块固定在铝合金框上, 压块的安装应符合设计要求, 压块不应小于300mm, 且从板边100mm处布置间距不大于300mm, 用螺栓倒扣连接紧固。

4.2.2. 5 玻璃板块安装

(1) 待压块安装后, 进行玻璃板块的安装, 将玻璃板块轻轻地挂在下边的T型钢板上向左右移动, 推入到压块内, 依据垂直分格钢丝线进行调节, 调整好后拧紧螺栓。 (2) 玻璃板块在安装调整过程中, 相邻二单元板高低差控制在<1mm。 (3) 玻璃板块依据板片编号图进行安装, 施工过程中不得将不同编号的板块进行互换。同时注意内外片的关系, 防止玻璃安装后产生颜色变异。

4.2.2. 6 打胶嵌缝

玻璃板块安装后, 检查整个板面是否横平竖直, 检查合格后进行打胶。

4.2.2. 7 铝合金扣盖的安装

铝合金扣盖安装之前应利用线锤或全站仪将内压板调整为横平竖直, 然后再进行铝合金扣盖的安装, 铝合金扣盖安装应用橡胶锤进行击打安装。

4.3 穿孔铝板的安装精度控制是质量控制的重点难点

金蝶研发中心项目的幕墙装饰工程大量使用穿孔铝板, 而且穿孔铝板外挑出主体结构最大约为1.4米, 安装精度是本工程的难点。由于本项目的穿孔铝板外安装挑出主体结构最大时约1.4米, 如何确保安装精度, 保证穿孔安装过程的垂直度, 保证幕墙装饰的整体效果。

针对本项目的施工安装, 主要采用吊篮进行。在安装穿孔铝板时, 首先在“十”字钢板或“一”字钢板后, 使用垂直仪和经纬仪测设出穿孔铝板安装外边沿点, 横、纵向拉设钢丝线, 安装时, 依据拉设的钢丝线, 安装穿孔铝板, 并随时使用垂直仪复核。

施工流程为:测量放线→后补埋件安装及检查→“十” (或“一”) 字形钢板安装→铝板安装。

4.3.1 施工流程

测量放线→后补埋件安装及检查→“十” (或“一”) 字形钢板安装→铝板安装。

4.3.2 铝板幕墙安装施工

4.3.2. 1 测量放线

确定好基准轴线和水准点, 再用经伟仪放出控制线以及拐角控制线。将基准中心线、水平线进行复测, 无误后放钢线, 定出幕墙安装基准线。为保证不受其它因素影响, 放完线后, 用水平仪检测, 调准。

4.3.2. 2 结构检查及埋件安装

根据测量放线结果检查结构是否符合幕墙的安装精度要求, 并将测量数据汇总分析, 如超出允许偏差范围则应进行处理, 直至达到要求。并根据测量定位点, 铆固埋板, 埋板的埋设应符合设计要求, 若偏差较大的设计做出修正方案。

4.3.2. 3“十” (或“一”) 字形钢板安装

(1) 首先由测量放样人员将连接件的分格线及标高线全部弹在结构上, 作为安装“十”字形钢板的基准线。 (2) 依据放线组所弹中心线、分格线安装“十”/ (“一”) 字形钢板, 要求“十”/ (“一”) 字形钢板连接件高低、左右控制在2—3m m之内。 (3) 依据放线组所布置的钢丝线, 结合施工图进行安装, “十”/ (“一”) 字形钢板以焊接方式固定在埋板上。

4.3.2. 4 穿孔铝板的安装施工

(1) “十”/ (“一”) 字形钢板安装完毕后, 对整个铝板进行安装。穿孔铝板在工厂先将角钢与穿孔铝板铆固在一起。 (2) 依据编号图的位置, 进行穿孔铝板的安装, 安装穿孔铝板要拉横向、竖向控制线, 因为整个钢架总有一些不平整, 铝板支承点处需进行调整垫平。安装时一定要拉钢线。 (3) 铝板在搬运、吊装过程中, 应竖直搬运, 不宜将铝板饰面平台搬运。这样可避免铝板的挠曲变形。 (4) 穿孔铝板安装过程中, 依据设计规定的螺钉的数量进行安装, 不得有少装现象, 安装过程中, 不但要考虑平整度, 而且要考虑分格缝的大小及各项指标, 控制在误差范围内。

参考文献

[1]汪铮, 李保峰, 白雪.可呼吸的表皮一积极适应气候的“双层皮”幕墙解析[J].华中建筑.2002.20 (1) :22-27.

[2]中华人民共和国建设部.金属与石材幕墙工程技术规范.JGJ133-2001.北京:中国建筑工业出版社.2001.

[3]饶勃.《金属饰面装饰施工手册》.北京:中国建筑工业出版社.2005 (8) .

[4]雍本.装饰工程施工手册第二版.北京.中国建筑工业出版社.1997.

[5]GB50210-2001建筑装饰装修工程质量验收规范.北京:中国建筑工业出版社.2002.

[6]胡世德主编.高层建筑施工第二版.北京.中国建筑工业出版社.1998

双层呼吸式幕墙技术浅析 篇7

呼吸式幕墙的结构原理就是有内外两层幕墙所构成, 内外墙之间具有一个相对封闭的空气流动空间, 即空气在内墙下部的进风口进入内外墙的空间, 然后在内墙上部的出风口将空气流出, 通过进风口与出风口之间的空间流动, 可以实现内外墙之间的热量交换, 实现节能的效果, 因此我们将其形容的称之为“会呼吸的幕墙”。呼吸式幕墙是当代建筑节能的典型代表, 其可以实现对室内温度的自动控制, 有效的解决了环境污染问题, 因此呼吸式幕墙是高科技的新一代幕墙。

2 双层呼吸式幕墙的分类与工作原理

根据呼吸式幕墙的结构以及工作原理, 呼吸式幕墙主要分为封闭式内循环呼吸式幕墙和外循环幕墙:

1) 封闭式内循环呼吸幕墙工作原理。封闭式内循环呼吸幕墙主要是依靠幕墙内部的通道与顶部的暖通系统的抽风管道进行相连, 依靠暖通设备的动力系统, 形成强制性的空气循环系统。封闭式内循环呼吸幕墙的工作原理就是室内的空气通过室内幕墙下部的通风口进入系统的热管道内容, 实现室内温度与通道管道温度的相同, 进而实现室内温度的自动调温, 有效的解决了单一依靠制冷系统的能源消耗, 比如在夏季当室内的温度较高, 而室外温度比较凉爽时, 可以通过封闭式的循环呼吸系统实现温度的恒温, 避免了因为温度的外循环而造成的资源浪费。另外管道内的通道可以通过调控的百叶箱等措施进行, 但是此种模式依赖于暖通系统, 使得节能效果有所降低。2) 敞开式外循环呼吸幕墙工作原理。敞开式外循环呼吸幕墙主要是依靠开启与关闭进出风口实现, 具体的操作具有很强的季节性:一是在冬季的时候, 需要关闭进出风口的开关, 这样可以将幕墙中间的空气流动局限在幕墙的周围, 这样经过较长时间的阳关照射, 使得室内的温度也到提升, 有效的降低了建筑物的能源消耗;二是在夏季, 由于室内外的温度都比较高, 尤其室内温差比较大, 因此通过开启内外幕墙的开关可以产生热烟囱效应, 进而促进室内与室外之间的空气流动, 具体的工作原理就是通过通道上下两端的进出风口实现在通道内形成负压, 以此形成气候温度差, 实现换风通气的效果。通过大量实践表明:通过才起双层呼吸式幕墙可以有效的节省43%左右的能源。因此未来的建筑主要是应用双层呼吸幕墙的做法, 因此该建筑形式主要是采取太阳能源的方式获得能源, 实现了能源恒温的自动控制。

3 呼吸式幕墙的优点

纵观国内外呼吸式幕墙的应用现状, 结合笔者的工作实践经历, 呼吸式幕墙具有以下特点:一是呼吸式幕墙的应用有效的解决了建筑节能的问题, 呼吸式幕墙所选择的材料以及结构可以有效降低资源能源的消耗。据相关数据统计, 呼吸式幕墙所选择的双层材料相比单层的幕墙要节能50%, 大大提高了建筑节能的效果;其次呼吸式幕墙具有很强的环保性。呼吸式幕墙所选择的玻璃主要选择的是无透明的玻璃, 这种玻璃能够克服单层玻璃中的光污染, 另外呼吸式幕墙也可以避免反辐射的作用, 有效的提高了光热的吸收;最后实用呼吸式幕墙可以大大提高使用的舒适性。我们知道呼吸式幕墙的隔音性要大大高于单层的幕墙, 进而给人们一个舒适的环境, 尤其是选择使用呼吸式幕墙可以避免直接开窗而导致的强风直吹, 通过呼吸式幕墙可以实现空气之间的转换, 进而降低因为各种设备给室内温度等方面带来的弊病。

4 重点与难点问题

由于我国建筑市场应用现代技术的兴趣还不高, 尤其是呼吸式幕墙在我国还处在起步阶段, 因此其在具体的实践中还存在很多问题:一是如何确定保温与隔音之间的矛盾是当前设计需要急需解决的问题, 因此需要从设计上找出相关的理论依据;二是出风口的设计也是当前需要解决的问题。出风口的设计是整个双层呼吸式幕墙设计的关键, 也是效果发挥的最大功能, 如果出风口的设计不合理就会造成换气层循环气流发生短路, 影响节能的效果。而且如果出风口的设计出现不合理的问题, 也会造成出风口的灰尘过多, 而造成出风口的外观受到影响;三是成本问题, 推广呼吸式幕墙需要较高的资金, 因此呼吸式幕墙的造价比较高, 因此选择呼吸式幕墙会给当前的工程造成巨大的资金投入;四是由于换气层的烟囱效应会造成消防上的隐患, 所以在通风换气层的设计时应与大厦防火分区设计相结合。

5 呼吸式幕墙的发展———智能幕墙

智能幕墙是呼吸式幕墙的延伸, 是将呼吸式幕墙与电子计算机系统结合在一起发展起来的, 是智能化建筑的基础上将建筑配套技术 (暖、热、光、电) 的适度控制, 在幕墙材料, 太阳能的有效利用方面进行力改进, 通过计算机网络进行有效的调节室内空气, 温度和光线, 从而节省了建筑物使用过程的能源, 降低了生产和建筑物使用过程的费用。它包括以下几个部分:呼吸式幕墙、通风系统、遮阳系统、空调系统、环境监测系统、智能化控制系统等。智能幕墙的关键在智能控制系统, 这种智能化控制系统是一套较为复杂的系统工程, 是从功能要求到控制模式、从信息采集到执行指令传动机构的全过程控制系统。它涉及气候、温度、湿度、空气新鲜度、照度的测量, 采暖、通风空调遮阳等机构运行状态信息采集及控制, 电力系统的配置及控制, 楼宇计算机控制等多方面因素。

6 工程实例

我国应用呼吸幕墙建筑出现较晚, 最早应用是2000年6月投入使用的国家会计学院教学楼工程, 位于北京顺义区天竺镇, 采用敞开式外循环幕墙系统。而最早大面积应用的是北京旺座中心。国内其它的一些工程见下表。

7 结语

双层幕墙节能技术的研究 篇8

呼吸式双层幕墙其设计理念与设计思想主要是体现“自然、节能与环保”,使室内工作环境与室外自然环境融为一体。双层幕墙经过了四个演变过程,即整体式双层幕墙、通道式双层幕墙、廊道式双层幕墙、箱体式双层幕墙。

1双层幕墙的概念

根据GB/T 21086的定义,双层幕墙是由外层幕墙、热通道和内层幕墙(或门、窗)构成,且在热通道内可以形成空气有序流动的建筑幕墙。双层幕墙是双层结构的新型幕墙,外层结构一般采用玻璃幕墙,内层结构可采用玻璃幕墙、铝合金门或铝合金窗。内外结构之间分离出一个中间层,形成一种通道,空气可以从下部进风口进入通道,也可以从上部出风口排出通道,空气在通道流动,导致热能在通道的流动和传递,这个中间层称为热通道,所以双层幕墙又称为热通道幕墙。

2双层幕墙的类型

双层幕墙由内外两层玻璃幕墙组成,与传统幕墙相比,双层幕墙的内外两层幕墙之间形成一个通风换气层,因而它在节能方面比传统的幕墙节能达50%,采暖时节约能源42%～52%,制冷时节约能源38%～60%,保温性能达国际Ⅱ级,具有冬季保温和夏季隔热的双重功能,有效地减少空调的使用,达到节能效果。双层幕墙根据通风层的结构不同可分为“封闭式内通风”和“敞开式外通风”两种。内通风与外通风双层幕墙作用原理如图1所示。

3双层玻璃幕墙的特点

3.1 高效节能

与基准幕墙和普通节能幕墙相比,双层幕墙是节能效果最理性的高效节能幕墙,经实践证明北京地区其节能效果见表1。

3.2 环境舒适

与单层幕墙和普通节能幕墙相比,双层幕墙能创设良好的热环境和通风环境,提供舒适的办公环境,如图2所示。

3.3 采光合理

进入室内的光线角度和强弱,直接影响到您的舒适感。双层玻璃幕墙可以根据您的需要,只要您轻轻一按开关,遮阳百叶便可按照您的意愿或收起或任意位置放下或叶片倾斜,让光线均匀进入您的室内,尽情享受光线的变化,大大改善室内光环境。

3.4 隔声降噪

双层幕墙特制的内外双层构造、缓冲区和内层全密封方式,使其隔声性能比传统幕墙高1倍以上(内层玻璃幕墙开窗时45 dB,关窗时67 dB),为营造舒适、宁静的生活环境必不可少。

3.5 安全性能

双层幕墙下雨时可通风,雨不会进入室内,可保持物品安全,通风时风速柔和,东西不会被风卷走。双层幕墙物品不易坠落,而且两道玻璃幕墙防护有利于防盗。双层幕墙从经济方面来看,单位面积成本较高,首期投资较大,比传统幕墙高出近一倍,这是广大建筑师和业主较为关心的问题,但从长远利益来看,其节能所产生的效益将更加明显。从技术方面来看,主要是空气通道内的防火问题,各种防火的方法及其效果需要通过实践加以检验。双层幕墙作为一项新兴技术产品,其良好的环保、节能性能,以及新颖的构造给建筑外装饰带来更多变化。

4双层幕墙的工作原理

4.1 内循环体系的工作原理

封闭式内循环通风幕墙的通风系统是由进风系统、空气通道系统、排风口和管道风机系统组成。封闭式内循环通风幕墙采用强制措施,电控管道系统,在夏季时将双层封闭热通道大部分热空气排出室外。冬季将温室效应蓄热通过管道回路系统加热后传到室内,当机械设备工作时,双层幕墙通道内形成负风压,室内的空气便先导入双层幕墙通道,空气在双层幕墙空腔内形成自下而上的空气有序流动,最后通过机械设备排出排风管道,达到节能效果。在通道内设置可调控的百叶窗或垂帘,可有效地调节日照遮阳,为室内创造更加舒适的环境。

4.2 外循环体系的工作原理

开敞式外循环通风幕墙的内外两层幕墙之间形成的通风换气层的两端装有进风和排风装置,利用室外新风进入,经热通道带走热量从上部排风口排出,可减少太阳辐射热的影响,节约能源。它无须专用机械设备,完全靠自然通风,维护和运行费用低。进风和排风装置上的风口可以开启和关闭(有手动和自动)。另外,还可以通过对进排风口的控制以及对内层幕墙通风窗的设计,达到由通风层向室内输送新鲜空气的目的,从而优化建筑内部的空气质量。

5双层幕墙节能技术

5.1 双层幕墙的热适应性

双层皮玻璃幕墙在四个朝向均有较好的热工性能(双层间遮阳的双层幕墙相对于采取内遮阳的单层幕墙),尤其是西向。但前提条件是保证双层皮玻璃幕墙的空腔间层有较好的通风状况。经测试,南向实验室内温差有6 ℃～7 ℃,北向实验室内温差也有4 ℃～5 ℃,而西向实验竟达17 ℃之多。双层皮空腔间层若是处于空气流动的可控制状态,室内外热量在此空间内流动、交换,实现室外气候和室内小环境的过滤器和缓冲层作用。不难理解,在高温的夏季,持续烘烤的西向比其他方向更能体现这种过滤缓冲效应带来的差异。因而,具有合适遮阳位置和通风模式的双层玻璃幕墙比传统的单层玻璃幕墙具有更佳的热工性能。

5.2 双层幕墙的遮阳性能

遮阳状况的有无和好坏是影响双层幕墙室内热环境的关键因素。而其中遮阳的位置是双层幕墙的设计重点之一,不同的位置将对其功效产生不同影响。以双层幕墙之间安装电动或手动操作的遮阳装置,遮阳百叶可调节角度,使阳光进入室内得到合理控制,遮阳装置的安装位置非常重要;一般距外层玻璃150 mm～180 mm为最佳,也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和闭合。

因而,对于双层幕墙而言,除了保证设计正确以外,正确使用也是十分重要的。采用双层间遮阳并配合恰当的通风方式是双层幕墙在夏季不可或缺的条件。

5.3 双层幕墙的通风性能

通风状况的好坏是影响双层幕墙空腔间层和室内热环境的基本因素。双层幕墙换气层是关键,其进出风口的设置、换气层的宽度大小、材料的选用等直接影响到其通风性能的发挥。在进行外循环体系通风系统设计时,要考虑楼体楼层不同高度,考虑到抗震要求和风压影响,进、出风口的沙尘过滤网的“目数”应通过计算选用不同目数的过滤网,而解决由于楼层高度变化产生不同“烟筒”效应,出风口可采用“鱼嘴”式结构,注意不要将滤网目数过大,防止空气滞阻。

在夏天强烈的阳光辐射下,双层幕墙空腔换气层往往温度较高。若是进出风口的自然通风无法实现,反而急剧增加了制冷的负荷,这对于夏季炎热地区是致命的缺点。所以,在夏季保证双层幕墙空腔间层良好的通风条件,是发挥双层幕墙优越性的关键所在。

5.4 双层幕墙的节能效果

双层幕墙在夏季具有良好的节能效应。在有通风条件下,双层间有遮阳的双层皮和内遮阳的单层皮的能耗比较实验当中,双层皮室内温度在空调设定的工作温度27 ℃上下波动,空调正常间歇时间为30 min～45 min。然而,单层皮室内温度从上午9:30～下午17:00一直在空调工作温度以上,并于中午13:30出现峰值32 ℃,空调持续工作。单层皮其他时段内空调的间歇时间也比双层皮要短一些。24 h能耗比较,无论空腔间层有无通风,双层幕墙比单层幕墙都要节能14%。即便单层幕墙采取外遮阳的情况下,双层幕墙也要节能6.1%。

6结语

玻璃幕墙是建筑工业化的产物,它赋予建筑以轻盈的体型、晶莹剔透的外观和良好的抗震性能,但也带来很多问题,其中之一就是由于传热系数过大和气密性不良而造成的建筑物能源消耗加大。而有效的节约能源是一个现代绿色建筑所必需的。双层玻璃幕墙就是建筑逐步走向绿色节能的一个体现。双层幕墙使幕墙在与建筑深度融合的过程中,不再只是简单的外墙,大大提高了建筑幕墙的节能效果。虽然,在中国广泛应用这一新技术的我们任重而道远,但我们坚信,作为建筑幕墙的“绿色”产品离我们不远了。

参考文献

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