论双层幕墙

徐梦秋

南通蓝星装饰工程有限公司

摘要：随着绿色建筑研究的深入，从全生命周期角度评价建筑成为必然。本文分析其在隔声、结构、舒适性、美学价值等其他难以量化的性能方面的特点，建立双层幕墙适用性的综合性评价。

关键词：双层玻璃幕墙；全生命周期；经济性能；环境效益

正文

双层幕墙，是当今生态建筑中较受欢迎的一项技术，具有较大的节能潜力，它采用可循环使用的材料，建筑速度快，对运输及施工场地要求小，同时又可创造出极具时代感的建筑风格，被公认为具有生态意义的建造方式。其一般由两层幕墙和中间的空气层组成。该结构形式不仅有利于采光，而且能促进自然通风，增加室内空间舒适度，降低能耗，从而较好的解决了自然采光和节能之间的矛盾。双层幕墙的快速发展，一方面因为其保持了玻璃幕墙的建筑表现力，另一方面也正因为其有很大的节能潜力。

一、研究背景

1、双层幕墙系统概述

双层幕墙是有外层幕墙、空气间层和内层幕墙组成的多层结构。双层玻璃幕墙的内外层幕墙通过铸铝挂件与外层竖框的上部进行连接，下部则通过钢格栅与内外层下横框构件进行连接，从而实现内、外层的板块之间的刚性连接。遮阳系统固定在内层铝板幕墙的前部，不使用时，遮阳百叶收起，遮阳系统暗藏，不影响外视效果。使用时室内手动或电动控制，遮阳百叶便可以下放或叶片倾斜，并可以根据需要调节进入室内光线的强弱。

双层玻璃幕墙的通风系统运用了空气热压原理和烟囱效应，在幕墙进风口形成正压区，使自然风进入缓冲区；在出风口形成负压区，使室内污浊空气通过缓冲区，排出室外。这样一来，双层玻璃幕墙就变成了“可呼吸的幕墙”。此外，幕墙通风系统的设计必须要考虑到通风过程的安全问题，下雨时由于功能百叶有防水作用，不仅雨水不会进入室内，而且还能保证室内的通风。通风时控制百叶的角度，可使风速柔和，保证室内物品不被卷走。

二、双层幕墙的优缺点：

（一）双层幕墙的优点：

（1）隔声作用（2）减少太阳辐射热（3）保温隔热作用（4）自然通风机夜间通风（5）改善室内环境及建筑节能

（二）双层幕墙的缺点：

（1）过热现象（2）冷凝问题（3）噪声传递（4）维护和清洁的问题（5）防火问题

三、双层幕墙的典型类别

（1）封闭式内循环双层通风幕墙（2）敞开式外循环双层通风幕墙（3）箱式双层幕墙（4）井箱式双层幕墙（5）走廊式双层幕墙（6）多楼层式双层幕墙（7）可开启式双层幕墙

四、双层幕墙的性能评价

1、保温隔热

双层玻璃幕墙的传热分为无太阳辐射和有太阳辐射两种情况。

无太阳辐射时，当室内温度高于室外温度时，室内向室外传热，这时室内空气温度传给双层玻璃幕墙内层玻璃，通过传导、对流、辐射使热通道内的空气温度升高，这部分热空气又将热量传给双层玻璃幕墙外层玻璃，再一次通过传导、对流、辐射最终将热量传给室外空气。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。正是由于这个相对复杂的传热过程，降低了室内外的热量传导速度，保持了室内温度的相对恒定。

有太阳辐射时，双层幕墙玻璃除了温差传热外，还有太阳辐射传热。太阳辐射在外层玻璃外表面被反射掉一部分，剩余部分透射到热通道内加热热通道内的空气，使热通道内温度升高。此时如果正处于冬季，在中午日照强烈时，通道内的温度将高于外界10℃以上，再关闭双层幕墙的进出风口，就能有效地保持热通道内的温度，从而通过传导向室内传热，加上透射进室内的一部分太阳辐射，对提高室内温度有较明显的作用。如果处于夏季，可以放下置于双层幕墙中间的遮阳百叶，同时调节遮阳百叶的角度，最大限度地将太阳辐射阻挡于内层幕墙玻璃之外，比起传统窗帘遮光不隔热的弊病，内置遮阳百叶在降低室内温度方面有着不可比拟的优势。

热通道作为双层幕墙中热量交换和空气流动地重要场所，有其特殊的热工原理。双层幕墙的热通道不仅是具有热阻功能的空气层，而且是具有空气热压和烟囱效应的通道。太阳辐射使热通道内的空气升温，当其温度比室外温度高4℃时，打开双层幕墙的进出风口，在热压和风压共同作用下，就能形成烟囱效应，一方面将热通道内的热量带出室外，另一方面通过空气流动降低内层幕墙玻璃的表面温度，进而保持室内温度的相对恒定。影响热通道内空气流动的因素较多，除了合理设置进出风口之外，热通道的宽度也将直接影响通风效果。由于空气存在粘滞效应，要消除紊流状态，热通道必须保证一定的宽度，使气流保持在层流状态，提高自然换气的效果。而宽度过大又会提高双层幕墙的成本，因此热通道的宽度确定必须综合考虑结构形式、通风方式、空气流速、保温、隔声性能等因素。

2、遮阳

双层幕墙的夏季隔热效果更是来自遮阳设施的合理设置。虽然玻璃幕墙可以通过选用合理的玻璃材质来减少太阳辐射的透射，但是装设遮阳板、遮阳百叶等外遮阳远比改变玻璃的材质效果大。对于单层玻璃幕墙，设置外遮阳，不仅会破坏建筑的外立面效果，而且室外遮阳构件长期风吹雨打易损坏，保养和维护也十分困难。对于双层玻璃幕墙，遮阳系统装在空气间层内，既有外层幕墙的保护，也不像内遮阳那样将大量吸收的热量留在室内。遮阳吸收的热量使得空腔内产生热压，通过与室外气流循环带走。为了不影响建筑的光洁效果，遮阳设施安装位置一般建议距离外层玻璃至少150-180mm，同时不影响内层幕墙中窗户的正常开启。遮阳百叶设在空气间层，不仅具有遮阳性能，也能改善幕墙的保温性能。

3、自然通风

双层幕墙特有的构造形式更有利于实现建筑的自然通风，即使外界天气恶劣，仍然可以开窗换气。即使室外无风的时候，双层幕墙也可实现一定程度的自然通风。白天阳光照射，空气间层内温度升高，上下通风口间形成烟囱效应，室内可通过打开内层门窗以及通风装置获得室外新鲜空气，最大限度增加自然通风来取代机械通风，减少能耗。

4、隔声性能

双层幕墙附加的外层幕墙能够像隔音墙一样隔开外部噪声，从而大幅度改善建筑的隔声性能，可以把它称为窗前的隔声屏障。外层幕墙通过反射效应来阻挡外部噪声，会产生三个主要结果：一、外层幕墙后的噪声低于外部，这意味着幕墙的隔声效果有所改进。如果内层幕墙上的窗扇打开，他们面对的也只是噪声较低的一面，所以即使打开窗扇，内部隔声也会得到改善。二、幕墙开启部分不会反射声音。因此，开启部分的面积决定着外层的潜在的屏蔽效果。开启扇对于空气间层通风也起着决定性的作用，隔声水准与通风需求之间具有互惠庴。三、室内噪声的一部分会被外层幕墙反射回建筑内部。在特定的环境中，这会导致房间之间声音或信息传递不便。

5、热舒适性

双层幕墙与单层幕墙相比具有更大的热阻，因此，即使室内空气温度相同，双层幕墙内外表面温度差更大，其内表面温度将更接近人体的表面温度，居住者会感到更舒适。另外，双层幕墙空气间层产生的热压有助于带动室内气流，甚至提供通风换气，也能增加室内舒适度。

五、结语

在双层幕墙接近两个世纪的发展演变过程中，始终处在对视觉效果和美学的追求以及提高室内的舒适性、降低建筑整体能耗这两个相互矛盾方面的平衡上，双层幕墙最重要的意义就在于，既满足了建筑师使用玻璃幕墙美学的诉求，又可以根据室外条件的变化，通过自动或手动调节风口和遮阳装置，形成自然通风或机械通风，并与室内空调系统相结合，满足室内舒适性的要求，同时减少建筑能耗，满足绿色建筑的要求。

参考文献：

[1]张达明、双层单元玻璃幕墙的结构特点与安装施工

[2]李保峰、双层皮幕墙类型分析及应用展望

[3]汪铮、可呼吸的表皮——积极适应气候的双层皮幕墙解析

[4]陈大鹏、双层通风幕墙的历史与发展研究

[5]舒丽芳、双层玻璃幕墙在夏热冬冷气候区应用的能耗研究