1 雙層幕墻的主要結(jié)構(gòu)形式及其特性
雙層幕墻(又稱
熱通道幕墻、氣循環(huán)幕墻、呼吸幕墻、
生態(tài)幕墻、綠色幕墻、健康幕墻等)是由一層外層
玻璃幕墻和一層內(nèi)層玻璃幕墻(或玻璃
窗)組成的雙層玻璃幕墻,兩層玻璃幕墻之間留有一空腔(通道),這個通道稱為
熱通道。或者說這是一種特別的幕墻結(jié)構(gòu),它在一個傳統(tǒng)的幕墻外再增加一層玻璃幕墻,通過幕墻的
通風(fēng)設(shè)備的開關(guān)可使雙層幕墻中間進人或逸出空氣,開窗后房間可進行自然通風(fēng),幕墻中間的
遮陽裝置可減少氣候的影響,并且不妨礙玻璃幕墻的外觀效果。雙層幕墻對于提高
建筑幕墻的
保溫、
隔熱以及
隔聲性能起到了非常大的作用,也就是說雙層幕墻具有一些優(yōu)異的性能。
雙層幕墻可分為兩類;
(1)封閉式內(nèi)循環(huán)體系熱通道雙層幕墻
(2)敞開式外循環(huán)體系熱通道雙層幕墻
封閉式內(nèi)循環(huán)體系熱通道雙層幕墻內(nèi)層幕墻一般采用單片玻璃或可開啟窗,外層幕墻則采用
中空玻璃或者Low-E玻璃,
型材為隔熱(或斷熱)型材,外層幕墻原則上是完全封閉的,內(nèi)層幕墻設(shè)開啟扇或通風(fēng)口,兩層幕墻之間的通風(fēng)換氣層一般為100mm-2OOmm。通風(fēng)換氣層與
吊頂部位設(shè)置的
通風(fēng)系統(tǒng)相通,從下而上進行強制性
空氣循環(huán),室內(nèi)空氣通過內(nèi)層玻璃下部的通風(fēng)口進人換氣層,使內(nèi)側(cè)幕墻玻璃溫度達到或接近室內(nèi)溫度,達到節(jié)能效果。在通道內(nèi)設(shè)置可調(diào)控的
百葉窗或垂簾,可有效地調(diào)節(jié)
采光和遮陽,在室內(nèi)創(chuàng)造更加舒適的環(huán)境。
敞開式外循環(huán)呼吸幕墻的內(nèi)層幕墻一般采用
中空玻璃或者hw-E玻璃,型材為隔熱(或斷熱)型材,外層幕墻則采用由單片玻璃制作的敞開式幕墻結(jié)構(gòu)。空氣從外層幕墻的下通道進入熱通道空間,其尺寸一般為500mm-600mm。然后從外層幕墻的上部排風(fēng)口排出,而內(nèi)層幕墻則完全封閉。敞開式外循環(huán)呼吸幕墻在一定條件下可以靠自然通風(fēng),不需要借助于專
門的通風(fēng)設(shè)各,維護和運行費用較低,是目前應(yīng)用比較廣泛的呼吸幕墻形式。敞開式外循環(huán)呼吸幕墻的進風(fēng)口和排風(fēng)口可以開啟和關(guān)閉,夏季時開啟進風(fēng)口和排風(fēng)口,熱空氣形成自下而上的空氣流動(有關(guān)試驗證明這種熱空氣流動的速度可達到0.6m/s),帶走熱通道內(nèi)由于日照而產(chǎn)生的熱量,降低內(nèi)層幕墻的外
表面溫度,減少了空調(diào)制冷的負荷,節(jié)約了能源,降低了能耗;冬季關(guān)閉進風(fēng)口和排風(fēng)口,熱通道因為陽光照射得以溫度升高而成為封閉溫室,提高了內(nèi)層幕墻的外表面溫度,起到保溫作用,減少了建筑物
采暖的運行費用。此外,敞開式外循環(huán)呼吸幕墻也可以根據(jù)需要而在熱通道內(nèi)設(shè)置可調(diào)控的
鋁合金百葉窗簾或者電動卷簾,有效地調(diào)節(jié)陽光的照射。
2 雙層幕墻的成本及節(jié)能方面的一些參考數(shù)據(jù)
二十世紀八十年代后期歐(美)洲出現(xiàn)了雙層幕墻,在德國19%-1998年為雙層幕墻發(fā)展高峰期,目前國內(nèi)主要在北京及沿海一些大城市少量特定的高端工程項目上也開始得到應(yīng)用,但總量還是很少,到目前國內(nèi)外總共也只有在幾十個項目上應(yīng)用,西部及內(nèi)陸地區(qū)僅極個別工程項目在局部上應(yīng)用。由于雙層幕墻其結(jié)構(gòu)的特點(雙層的幕墻結(jié)構(gòu)體系、熱通道通風(fēng)系統(tǒng)、遮陽系統(tǒng)、控制系統(tǒng)等應(yīng)用),使得其工程造價要比常規(guī)中空玻璃幕墻的高的多,從而使一次性工程制造成本提高,一般要提高大約60%～9O%,相應(yīng)的后期維護成本一般也要提高大約20%～40%,據(jù)德國有關(guān)資料表明:呼吸幕墻與傳統(tǒng)的單層玻璃幕墻的能源消耗相比,采暖時可節(jié)約能源42%～52%,制冷時可節(jié)約能源38%～60%。國內(nèi)的一些資料表明一般可節(jié)約能源30%~50%,對于其增加的投人的收回有的說法要6～8年,有的說甚至要14～18年時間,但這些數(shù)據(jù)都只能作為一種參考,因為這些基本是靠理論模型計算得出的,同時由于這些計算設(shè)定的環(huán)境及應(yīng)用條件與實際有出人(一般都是設(shè)定空調(diào)系統(tǒng)全時運行、內(nèi)外溫差大),因而產(chǎn)生的誤差也比較大。
3 雙層幕墻實際應(yīng)用上應(yīng)該考慮的一些具體問題及其適用性
雙層幕墻畢竟只是一種新型結(jié)構(gòu)的建筑幕墻類型,相關(guān)介紹和宣傳可能存在一些對新產(chǎn)品、新技術(shù)更多是贊美和比較理想評價,但對于實際工程的應(yīng)用我們應(yīng)該科學(xué)、客觀、綜合地進行評估。應(yīng)該說雙層幕墻它主要在保溫、隔熱以及隔聲性能起到了非常大的作用,但在工程項目的綜合節(jié)能作用上,還有很多其他因素在影響,良好的保溫、隔熱在工程上并不能就意味著節(jié)能,因為雙層幕墻結(jié)構(gòu)的封閉性,采用雙層幕墻就意味著將完全依賴中央空調(diào)系統(tǒng),在工作時間段甚至更長時間內(nèi)設(shè)各都要不停地工作,而且不分季節(jié)、氣候變化一如既往。事實上,對于敞開式外循環(huán)呼吸幕墻理論上可以利用溫差、
煙囪效應(yīng)形成熱通道抽吸作用進行通風(fēng)換氣,但實際上它受工程的區(qū)域氣候情況、建筑的朝向、外環(huán)境溫差、風(fēng)力大小等等因素影響很大,很難達到理想的效果,一般都需要依靠強制抽風(fēng)系統(tǒng)來解決。
一般幕墻都開有一定比例的開啟扇,必要時候可以開啟輕松實現(xiàn)自然通風(fēng)換氣,保持室內(nèi)空氣的清新、衛(wèi)生。由于雙層幕墻結(jié)構(gòu)的封閉性,通風(fēng)換氣只能通過中央空調(diào)、新風(fēng)系統(tǒng)經(jīng)過管道輸送來實現(xiàn),而通風(fēng)管道長時間的使用無法保證其清潔衛(wèi)生,往往帶有異味,從而使室內(nèi)空間的空氣無法達到自然通風(fēng)的清新、衛(wèi)生,或許還在一定程度上影響了項目整體品質(zhì),這一點在作為長時間存留于其間的工作場所的辦公寫字樓來說,問題更明顯、突出。我們認為雙層幕墻的一些優(yōu)良特性在一些年氣候溫差變化較大、風(fēng)力較大的北方、南方、沿海地區(qū)還可以得以體現(xiàn),在一些年溫差小的區(qū)域、內(nèi)陸地區(qū)并不能充分發(fā)揮其優(yōu)良特性,甚至可能還會有一些負作用、甚至還會產(chǎn)生更大的能耗。所以雙層幕墻的應(yīng)用不能簡單推廣,它應(yīng)該根據(jù)具體工程項目情況進行可行性、經(jīng)濟性等綜合評價后再做合理科學(xué)決策。
4 雙層幕墻在成都的應(yīng)用情況及對創(chuàng)世紀廣場幕墻項目的建
目前在成都市建成的數(shù)千項建筑幕墻工程中,全部都是常規(guī)結(jié)構(gòu)的幕墻,在建的項目中僅有兩個大項目中局部采用了雙層幕墻,其中成都飛機設(shè)計所101建筑群幕墻約5萬平方米,僅在正面連廊部分約2000平方米采用敞開式外循環(huán)雙層幕墻;另一工程是仁恒廣場幕墻約5萬平方米,也僅在正面裙樓局部不足兩千平方米采用封閉式
內(nèi)循環(huán)雙層幕墻,從其應(yīng)用的實際功能區(qū)、部位來說,他們的應(yīng)用應(yīng)該更多程度上是用于表現(xiàn)其項目的
“高科技”標簽意思,真正的從節(jié)能意義上應(yīng)用只能說是試驗性嘗試。
這是因為成都市是一個年溫差小、風(fēng)力小、空氣中灰塵多的內(nèi)陸地區(qū),一年中真正需要依靠空調(diào)制冷制熱并不多,更多的時間是需要自然通風(fēng),有資料統(tǒng)計,假如設(shè)定攝氏溫度10度以下需要制熱、笳度以上需要制冷,而10～26度僅需要自然通風(fēng),則成都市需要制熱時間僅有大約11%,需要制冷時間大約39%,而約50%時間僅需要自然通風(fēng),如果在這段時間內(nèi)能通過幕墻的開啟扇主要采用自然通風(fēng)方式來調(diào)節(jié)室內(nèi)空間的空氣、環(huán)境狀態(tài),將比封閉的雙層幕墻完全依靠中央空調(diào)的全時運行要節(jié)約很大的能源,同時在成都地區(qū)常規(guī)的中空L玻璃(及
保溫層處理)幕墻的節(jié)能指標已經(jīng)完全能滿足國家節(jié)能標準對工程項目的要求。
成都創(chuàng)世紀廣場幕墻項目有:兩棟辦公樓Tl、T2為24層
標高～100米建筑,幕墻面積合計～3。8萬平方米;三棟公寓樓T3、T4、T5為25～31層標高81～100米的建筑,幕墻面積合計~2。9萬平方米;三棟商業(yè)區(qū)T6、T7、T8為4層標高～18米建筑,幕墻面積合計~0。78萬平方米。如果采用原方案中的“主動式呼吸幕墻” 結(jié)構(gòu)(也可以稱為封閉式內(nèi)循環(huán)體系熱通道雙層幕墻),以一般常規(guī)的單元式中空Low-E
玻璃幕墻工程單價按～1200元/平方米計算,則“主動式呼吸幕墻”工程單價將達～2000元/平方米,若僅考慮在兩棟辦公樓Tl、T2 上應(yīng)用,也將增加工程造價2280萬元。這筆費用在成都地區(qū)的氣候環(huán)境下,想通過后期的能源節(jié)約途徑來收回可以說是幾乎不可能的。所以建議無需采用雙層幕墻系統(tǒng),就常規(guī)的中空Low-E玻璃幕墻及常規(guī)保溫層處理就能滿足該項目的功能和用途。
同時對于該項目新方案中僅僅考慮整體外立面的觀感效果,幕墻上沒有設(shè)置一定比例的開啟扇,這將給今后建筑內(nèi)辦公空間整體舒適性帶來一些問題,因為伴隨著sARS的流行,封閉的、全空調(diào)的辦公室條件愈來愈多的受到使用者的批評,無論從心理學(xué),還是從不同使用者特殊要求的角度,自然通風(fēng)的可能性及對自然開放式的條件,已為人們所普遍歡迎,前幾年成都不少辦公寫字樓幕墻因為沒有設(shè)置一定比例的開啟扇,不能正常出租使用,不得不花大價錢,大量增設(shè)開啟扇來滿足使用者要求,這種增設(shè)開啟扇改裝情況到現(xiàn)在還有在進行。我們希望能從中吸取經(jīng)驗和教訓(xùn),少走彎路,在滿足整體建筑的外立面效果情況下,根據(jù)辦公使用空間分隔,合理設(shè)置一定比例的開啟扇,以滿足其綜合使用功能要求。
參考資料
[1] 《呼吸幕墻結(jié)構(gòu)及原理淺析》,張洋曾玉玲
