玻璃幕墻產(chǎn)生新的建筑美學(xué)已成為現(xiàn)代建筑的一個標(biāo)志建筑上使用玻

1、  玻璃幕墻產(chǎn)生新的建筑美學(xué)，已成為現(xiàn)代建筑的一個標(biāo)志。建筑上使用玻璃幕墻不恰當(dāng)會帶來許多問題:能源消耗極大、嚴(yán)重光污染、室內(nèi)衛(wèi)生質(zhì)量下降、視線干擾等，有些地方已開始限制使用高能耗、光污染嚴(yán)重的玻璃幕墻。目前發(fā)達(dá)國家建筑能耗占國家總能源2030，建筑節(jié)能已成為人們最關(guān)注的問題之一。 一、熱通道特性建筑節(jié)能既要利用太陽能、風(fēng)能等自然能，也要從結(jié)構(gòu)上減少熱損失，以獲得最佳經(jīng)濟(jì)效益。20世紀(jì)80年代以來，嚴(yán)寒地區(qū)迫切需要一種新型玻璃幕墻:冬天獲取大量的日照，夏天阻擋太陽輻射，提供良好的自然通風(fēng)和建筑節(jié)能。建筑師和相關(guān)人員經(jīng)過多年努力，開發(fā)了一種新型玻璃幕墻智能幕墻。智能幕墻目前處于發(fā)展初期

2、，造價昂貴，技術(shù)要求高，但在建筑節(jié)能上卻顯示了巨大的能力。根據(jù)英國工程師對一個建成的工程進(jìn)行預(yù)算，采用智能幕墻的工程能耗只相當(dāng)于傳統(tǒng)建筑能耗的30%。為了節(jié)省建筑成本，目前人們傾向采用智能幕墻的核心技術(shù)通風(fēng)幕墻通風(fēng)幕墻主要由一個單層玻璃幕墻和一個雙層玻璃幕墻組成，結(jié)構(gòu)如圖1所示。在兩個幕墻中間有一個空間，在空間的上下兩端有進(jìn)風(fēng)和排風(fēng)設(shè)施，這個空間就是熱通道，因此也稱為熱通道幕墻。在熱通道內(nèi)一般還可以根據(jù)需要，裝有百頁、光線、溫度探測器等附件進(jìn)行自動或手動調(diào)節(jié)遮陽、進(jìn)風(fēng)和排風(fēng)，通風(fēng)幕墻加上這些自動調(diào)節(jié)附件就成為了智能幕墻。熱通道由于陽光的照射溫度升高，冬天像一個溫室，等于提高了內(nèi)側(cè)幕墻的外表面溫

3、度，減少了建筑物采暖的運(yùn)行費(fèi)用;夏天熱通道溫度很高，打開上下兩端的風(fēng)口，熱煙囪效應(yīng)產(chǎn)生氣流，運(yùn)動氣流帶走通道內(nèi)的熱量，這樣就可以降低內(nèi)側(cè)幕墻的外表面溫度，減少空調(diào)負(fù)荷。二、工程實例目前，世界范圍內(nèi)已建成的智能幕墻不多，但通風(fēng)幕墻國外較多，國內(nèi)開始出現(xiàn)。較詳細(xì)地介紹了幾個國外工程實例。1980年建成的美國紐約西方化學(xué)中心采用“外側(cè)雙層中空玻璃，內(nèi)側(cè)為單層幕墻，1 500MM寬的熱通道”，此通道內(nèi)安裝了活動百頁，該百頁可以通過感應(yīng)光線進(jìn)行自動調(diào)節(jié)，通道熱空氣在過熱時可以從通道頂端排走。1986年建成的勞埃德大廈采用“外側(cè)雙層中空玻璃，內(nèi)側(cè)為單層幕墻，75MM寬的熱通道，通道一層樓高，之間互不連通”

4、，被處理過的空氣通過設(shè)在架空地板內(nèi)的風(fēng)道送人熱通道，再從另一端排走，這樣可以帶走通道內(nèi)50%的熱量。1993年建成的德國杜伊斯堡的商業(yè)促進(jìn)中心是應(yīng)用智能幕墻的典型例子，外側(cè)為點式單層玻璃幕墻，內(nèi)側(cè)為單元式幕墻，200MM寬的熱通道，通道有控制光線的可調(diào)節(jié)式百頁。1997年在德國埃森建成RWE總部，可能是目前最精密復(fù)雜的幕墻系統(tǒng)，通道內(nèi)有活動百頁。每個單元有獨(dú)立的進(jìn)、排風(fēng)口.該風(fēng)口是一精巧的魚嘴型裝置，進(jìn)人通道內(nèi)的空氣直接從室外引進(jìn)，熱通道為建筑物提供部分新風(fēng)。2000年6月投人使用國家會計學(xué)院教學(xué)樓是國內(nèi)最早的通風(fēng)幕墻，位于北京市順義區(qū)天竺鎮(zhèn)，建筑面積14000平方米，由深圳方大集團(tuán)股份公司設(shè)

5、計施工閉。該教學(xué)樓南向幕墻凡要求透明之處，內(nèi)側(cè)采用低輻射(5+14A十5)MM中空玻璃、外側(cè)采用6MM鋼化透明玻璃、熱通道寬160MM(內(nèi)設(shè)遮陽百葉，其結(jié)構(gòu)平面見圖2;不要求透明的，其內(nèi)側(cè)采用防火板+防火保溫棉+復(fù)合鋁板，外側(cè)及熱通道不變，其結(jié)構(gòu)立面如3圖所示。北向幕墻由低輻射中空玻璃(5+ 14A+5)MM與復(fù)合保溫板(防火板+40MM玻璃棉十鋁塑板)構(gòu)成。幕墻最大標(biāo)高16 m，分格為2000(寬)x 1050(高)MM。國家建筑工程質(zhì)量監(jiān)督檢驗中心對該幕墻進(jìn)行了冬季保溫性能檢驗:(1)幕墻透明部分的傳熱系數(shù)為1 .14 W/(M2·K)，幕墻不透明部分的傳熱系數(shù)為0.866 W/

6、(M2·K)，幕墻平均傳熱系數(shù)為1.0 W/(M2·K)，低于民用建筑節(jié)能設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)(采暖居住部分)北京地區(qū)實施細(xì)則(DBJ01一602一97)中的規(guī)定值，滿足北京地區(qū)的節(jié)能要求;(2)國家會計學(xué)院通風(fēng)式幕墻的計權(quán)(揚(yáng)聲器燥聲)隔聲量37 db。    在冬季保溫性能的檢測中太陽輻射能量最大達(dá)500 W/M2.南向房間室內(nèi)空氣白天最高溫度達(dá)28 .8，而北向房間的最高為20.8，最高溫度相差達(dá)8.4，平均溫度相差達(dá)4.8。為什么南向房間和北向房間，屬同一個空調(diào)系統(tǒng)，而室溫度相差如此顯著?這是由于南向房間采用了通風(fēng)幕墻，有利于太陽光線透過，而北向房

7、間采用的只是保溫幕墻，不利于太陽光線透過，因此南、北向房間得到的太陽輻射能量顯著不同。三、設(shè)計經(jīng)驗    選擇合適的熱通道寬度、風(fēng)口、玻璃是設(shè)計熱通道的三個關(guān)鍵性技術(shù)問題。許多文獻(xiàn)對某一專項作了研究，工程設(shè)計時應(yīng)借鑒他們的研究成果。3.1熱通道寬度    熱通道寬度是個關(guān)鍵的設(shè)計參數(shù)，應(yīng)從建筑節(jié)能及隔聲性能尋找最株的本氣澳厚度(熱通道寬度).其寬度至少應(yīng)超過100 mm。也要考慮安置調(diào)節(jié)遮陽附件、放置觀賞植物、清潔等因素。建筑節(jié)能尋找最佳空氣層厚度，使熱通道在冬季隔熱性能好、夏季通風(fēng)量大，是設(shè)計熱通道的關(guān)鍵問題。文獻(xiàn)5提出盡量使一定厚

8、度的空氣層分多層布置，可使熱阻有較大幅度的增加。理論上應(yīng)以最佳厚度布置多層熱通道，其結(jié)構(gòu)才具有最佳價格性能比。運(yùn)用計算機(jī)完成對墻體和窗戶的傳熱模擬，并分析了不同窗型和雙層玻璃間空氣層厚度對傳熱的影響，認(rèn)為在中國東部最佳節(jié)能型窗的空氣層厚度為40 MM的單框雙層窗。從空氣層傳熱機(jī)理出發(fā)，求得了空氣層熱阻的理論解，在理論上證明了空氣層存在最大熱阻的特性，如嚴(yán)寒地區(qū)內(nèi)外溫差24時，46MM空氣層厚度存在最大熱阻。熱通道中有緩慢流動氣流，其最大熱阻的空氣層厚度與通道結(jié)構(gòu)、氣流流速、氣候環(huán)境等有關(guān)，要通過具體計算才能得到，其解應(yīng)與封閉空氣層的有所不同。研究表明:熱通道內(nèi)的氣流量隨增加寬度而增加，但寬度超

9、過100MM以后，氣流量增加量不大，此時主要受風(fēng)口尺寸約束。3.1.2隔聲空氣層具有彈簧作用，衰減聲音傳遞，但是空氣層的厚度如果過小，就沒有彈簧效果，隔聲性能也不會提高。厚度如果太大，由于其情況不同，當(dāng)在特定周期數(shù)范圍內(nèi)時，會引發(fā)共振等現(xiàn)象，反而變差，所以設(shè)計適當(dāng)厚度的空氣層，是很重要的。    實驗表明:雙層玻璃的空氣層厚50 mm時，其隔音效果比單玻璃的顯然改善，已表現(xiàn)出非常好的隔音效果，但三層比雙層的隔聲性能卻沒有明顯的改善。3.1.3附件中間設(shè)置遮陽百頁、布簾，對隔音隔熱有幫助。介紹雙層玻璃內(nèi)加布簾時制冷時傳熱系數(shù)降低15%，布簾邊緣密封比自然松弛可降低傳

10、熱量14%左右。分析了一種帶有透明絕熱材料(TIMs)透明蜂窩雙層窗的傳熱特性，增設(shè)TIMs后室內(nèi)得熱量在冬季明顯提高。3.2風(fēng)口    當(dāng)不需要熱通道來進(jìn)行室內(nèi)自然通風(fēng)時，理想設(shè)計為如圖4所示的風(fēng)口。夏天采用空調(diào)時，利用室外氣比室內(nèi)氣來冷卻熱通道更節(jié)能;冬季采暖時，緊閉室外風(fēng)口，室內(nèi)冷氣經(jīng)過熱通道可獲得一部分太陽能。圖4最大特點在于:在夏天，鍍膜玻璃設(shè)置在外側(cè)，將紅外輻射能量向外輻射，降低熱通道溫度，減少房間得熱量;在冬天，鍍膜玻璃設(shè)置在內(nèi)側(cè)，將紅外輻射能量向內(nèi)輻射，提高熱通道溫度，增加房間得熱量。實際幕墻工程上，難實現(xiàn)根據(jù)季節(jié)不同而將鍍膜玻璃調(diào)換位置。嚴(yán)寒地區(qū)

11、，冬季時間長，通風(fēng)幕墻可采用圖4中的冬季模式，建議將風(fēng)口緊閉;如果冬季太陽輻射能較大，此時通風(fēng)層問內(nèi)空氣溫度可能高過房問溫度，將通風(fēng)口打開，房問空氣可與熱通道內(nèi)的空氣進(jìn)行熱對流。炎熱地區(qū)則采用夏季模式較好。北京會計學(xué)院教學(xué)樓的熱通道的風(fēng)口在外側(cè)。 如果需要熱通道承擔(dān)室內(nèi)部分或全部通風(fēng)，通常將外側(cè)幕墻設(shè)計成封閉式，內(nèi)側(cè)幕墻設(shè)計成開啟式，通過對上下兩端的進(jìn)排風(fēng)口的調(diào)節(jié)在熱通道形成壓差，利用開啟扇在建筑物內(nèi)形成氣流，進(jìn)行通風(fēng)。通過管道向通道內(nèi)送風(fēng)，可以隨時向室內(nèi)提供新風(fēng)，承擔(dān)部分或全部通風(fēng)。3.3玻璃    選擇合適玻璃類型主要從熱工及光學(xué)性能考慮。吸熱玻璃對

12、紅外線有高吸收，使直接透人室內(nèi)的太陽輻射減少，但吸熱玻璃在二次輻射中向室內(nèi)發(fā)射出熱量也多。吸熱玻璃與反射玻璃的隔熱能力基本相同，熱反射玻璃的可見光透過率低，且容易引起光污染。低輻射玻璃是一種新的節(jié)能型鍍膜玻璃，與普通玻璃結(jié)合成中空玻璃使用，具有溫室效果。研究了性能優(yōu)良的玻璃對建筑節(jié)能的影響，建議使用低輻射玻璃。從建筑節(jié)能角度來考慮:夏熱冬暖地區(qū)宜選擇吸熱玻璃和熱反射玻璃;夏熱冬冷地區(qū)宜選擇帶熱反射玻璃的中空玻璃;寒冷地區(qū)宜選擇低輻射玻璃。作者認(rèn)為在有條件的地力一，盡量使用低輻射中空玻璃，它綜合件能最好，對周圍環(huán)境基本無光污染，不眩目刺眼。 四、結(jié)束語    智能幕墻是一種新型節(jié)能環(huán)保幕墻，比傳統(tǒng)建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)顯著降低能耗，將對建筑節(jié)能產(chǎn)生重大影