双层智能呼吸式玻璃幕墙

双层呼吸式玻璃幕墙一、前言近20年来，玻璃幕墙在我国有了长足的发展，但仍然停留在单层玻璃幕墙的研发过程中。

但单层玻璃幕墙的“大面积反光造成光污染；容易产生空调病、保温性能差、能耗大、维护费用高等问题”开始被人关注。

而当前世界上最先进的玻璃幕墙为智能双层玻璃式幕墙。

智能双层呼吸式玻璃幕墙广义上包括玻璃幕墙、通风系统、空调系统、环境监测系统、楼宇自动控制系统。

从设计构思、内容组成和工作过程各方面看，都是一个各专业协调合作的多功能系统。

它不仅有玻璃支撑结构，还包括建筑内部分环境控制和建筑服务系统，双层通风幕墙的基本特征是双层幕墙和空气流动、交换，其技术核心是一种有别于传统幕墙的特殊幕墙——热通道幕墙，工作原理则是利用空气对流。

智能双层呼吸式幕墙的玻璃幕墙由内外两层玻璃幕墙组成，与传统幕墙相比，它的最大特点是由内外两层幕墙之间形成一个通风换气层，由于此换气层中空气的流通或循环的作用，使内层幕墙的温度接近室内温度，减小温差因而它比传统的幕墙采暖时节约能源42%-52%；制冷时节约能源38%-60%.另外由于双层幕墙的使用，整个幕墙的隔音效果得到了很大的提高。

呼吸式幕墙根据通风层的结构的不同可分为“封闭式内循环体系”和“敞开式外循环体系”两种。

二、智能双层呼吸式幕墙的原理1、封闭式内循环体系呼吸式幕墙封闭式内循环体系呼吸式幕墙，一般在冬季较为寒冷的地区使用，其外层原则上是完全封闭的，一般由断热型材与中空玻璃组成外层玻璃幕墙，其内层一般为单层玻璃组成的玻璃幕墙或可开启窗，以便对外层幕墙进行清洗。

两层幕墙之间的通风换气层一般为100-200毫米。

通风换气层与吊顶部位设置的暖通系统抽风管相连，形成自下而上的强制性空气循环，室内空气通过内层玻璃下部的通风口进入换气层，使内侧幕墙玻璃温度达到或接近室内温度，从而形成优越的温度条件，达到节能效果。

在通道内设置可调控的百页窗或垂帘，可有效地调节日照遮阳，为室内创造更加舒适的环境。

根据英国劳氏船社总部大厦及美国西方化学中心大厦的使用来看，其节能效果较传统单层幕墙相比达50%以上。

2、敞开式外循环体系呼吸式幕墙敞开式外循环体系呼吸式幕墙与“封闭式呼吸式幕墙”相反，其外层是单层玻璃与非断热型材组成的玻璃幕墙，内层是由中空玻璃与断热型材组成的幕墙。

内外两层幕墙形成的通风换气层的两端装有进风和排风装置，通道内也可设置百页等遮阳装置。

冬季时，关闭通风层两端的进排风口，换气层中的空气在阳光的照射下温度升高，形成一个温室，有效地提高了内层玻璃的温度，减少建筑物的采暖费用。

夏季时，打开换气层的进排风口，在阳光的照射下换气层空气温度升高自然上浮，形成自下而上的空气流，由于烟囱效应带走通道内的热量，降低内层玻璃表面的温度，减少制冷费用。

另外，通过对进排风口的控制以及对内层幕墙结构的设计，达到由通风层向室内输送新鲜空气的目的，从而优化建筑通风质量。

可见“敞开式外循环体系呼吸式幕墙”不仅具有“封闭内循环式体系”呼吸式幕墙在遮阳、隔音等方面的优点，在舒适节能方面更为突出，提供了高层超高层建筑自然通风的可能，从而最大限度地满足了使用者生理与心理上的要求。

敞开式外循环体系呼吸式幕墙，在德国法兰克福的德国商业银行总行大厦、德国北莱因——威斯特法伦州鲁尔河畔埃森市的“RWE”工业集团总部大楼采用。

三、智能双层呼吸式幕墙的的优点1、从原理上，呼吸式幕墙采用“烟囱效应”与“温室效应”的原理，是从幕墙的功能上解决节能问题；单层幕墙则只是从材料的选用上，通过材料本身的特性来达到一定的节能效果。

2、从环保上，呼吸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。

3、从节能上，呼吸式幕墙由于换气层的作用，比单层幕墙节能约50%.是解决建筑节能的一个新的方向。

4、从使用上，换气层的出现，使呼吸式幕墙夏季节省制冷费用，冬季可节省取暖费用。

同时遮阳百叶置于换气层，能有效地防止日晒又不影响立面效果。

5、从舒适度方面，呼吸式幕墙的隔音性能可达到55dB，让室内生活与工作的人们有一个清静的环境；另一方面，无论天气好坏，勿须开窗换气层都可直接将自然空气传至室内，为室内提供新鲜空气，从而提高室内的舒适度。

并有效地降低高层建筑单纯依赖暖通设备机械通风带来的弊病。

四、智能双层呼吸式幕墙的在国内的应用实例1、北京凯晨世贸中心——世界最大的环楼双层智能呼吸式玻璃幕墙北京凯晨世贸中心位于国家大道――长安街畔，正对面是中国工商银行总行，西侧为北京招商国际金融中心、远洋大厦，与中国华尔街――金融街隔街相望，占地面积约为 4.4公顷，建设用地约为2.2公顷，总建筑面积约19.4万平方米。

整个玻璃幕墙由3层玻璃构筑，每个单元板块高3.9米，宽1.5米；玻璃单元厚度为250毫米：外层的玻璃采用 1.5米宽，3.425米高的单层夹胶透明玻璃，厚度10.76毫米，在玻璃的四个边缘用结构硅胶与铝合金窗框相连接，在每层楼板处设置一个435毫米高的不锈钢外墙饰面板。

玻璃窗下部和不锈钢外墙饰面板之间有约40毫米的开缝（为进气口）；不锈钢外墙饰面板的侧面有10毫米宽，475毫米高的出气口。

夹胶玻璃还具备隔音性强、有效阻隔紫外线的特点。

内幕墙是相对封闭的，由带有low-e（低辐射）涂层的两块中空玻璃窗组成：上部为1.5米宽×1.95米高的标准固定玻璃窗；底部为1.5米宽×0.85米高的可向内侧开启玻璃窗，为办公区提供自然通风。

在内外两层幕墙之间留有一个宽170毫米的热通道，室外新风通过位于外幕墙玻璃窗下部的开缝进入，经过热通道带走热量，从上部排风口排出，形成外循环。

在两层幕墙之间内设80毫米宽的带穿孔的铝合金百叶遮阳板，遮阳板与先进的楼宇自控系统（ba）连接电脑总控中心，其开启、关闭和旋转可以根据季节和气候条件通过电脑总控中心统一控制，也可以由客户自己调节。

值得一提的是，凯晨世贸中心不仅在环楼的外层立面上采取了双层玻璃幕墙，在两个挑空中庭两侧的内墙面上也采用双层玻璃幕墙，这样通过客户自己调节铝合金百叶，可以有效地解决私密性的问题。

2、江苏人寿保险大楼（7000平方米、99.8米、江苏南京）江苏人寿保险大楼幕墙工程采用双通道呼吸式幕墙，全部采用开敞式。

内、外层幕墙之间的距离为600mm，上、下端使用百叶，控制幕墙内空气层的空气进出流量。

两层之间为空气的进气口和出气口，每个单元体均设有进、出口通道，上下单元之间加金属格栅。

空气通道宽600mm，可以使工人在通道中进行维修和清洁以及更换防尘网。

保证工人工作的安全与方便。

已经竣工。

3、深圳电视中心（广电集团）（8000平方米、124米、广东深圳）深圳电视中心（广电集团）建筑主立面为梭形结构，幕墙工程采用双通道呼吸式幕墙，全部采用开敞式。

内层采用高档铝合金门窗、外层采用拉索点式玻璃幕墙，幕墙之间的距离为500－700mm，每层独立换气，采用交叉换气，提高换气速度。

在外层点式玻璃幕墙上安装了国际流行的LED系统。

已经竣工使用。

4、扬州牧羊工程技术中心大楼（3800平方米、17.4米）扬州牧羊工程技术中心大楼幕墙工程采用双通道呼吸式幕墙，内、外层幕墙均采用框架式玻璃幕墙，外层采用开敞式。

内、外层幕墙之间的距离为740mm，上、下端使用电控式旋转百叶，控制幕墙内空气层的空气进出流量。

两层之间为空气的进气口和出气口，上下单元之间加防尘网和金属格栅，以及出气电动关闭装置。

本套动态幕墙的设计，充分考虑了建筑使用中不同季节的各种情况：夏季，通过电动控制百页，调节阳光射入室内的强度、角度，并打开出气装置，通道内的空气受阳光及外界气温影响，形成上升气流，上升气流自下而上流动，通过出气口排出，并带走内层玻璃外表面的热量；冬季，关闭出气装置，在通道内形成空气保温层，特别是在阳光的照射下，形成热空气保温层，保持室内的温度。

在清洁与维修方面，本套方案的设计中防尘在进口采用可折式的防尘网，形成如同空调的过滤网，并且在风沙天气时，可随时关闭出气口，使通道空气不能流通，在清洁设计中，在上下接口处设置金属承重装饰格栅。

空气通道宽740mm，可以使工人在通道中进行维修和清洁以及更换防尘网。

保证工人工作的安全与方便。

已经竣工。

五、智能双层呼吸式幕墙需解决的问题1、经济性智能双层呼吸式幕墙在欧美等国开发利用时间不长，在我国尚处于研究试验阶段。

这种高科技的节能幕墙在结构上必须采用双层幕墙，加上高科技的结构型材及遮阳装置，进、出风口等，有专家估算在西欧，其造价成本约为人民币7000元/米2，在我国，即使部分材料可用国产产品替代，造价也达4000元/米2。

但由于其节能率很高，计算和实际使用情况证明，这种幕墙使用6年，其造价相当于一般中空玻璃幕墙1800元/米2左右，使用10年，加上折旧考虑，相当于单层幕墙1200元/米2。

因此，从长远利益来看，经济效益是明显的，也是可行的。

2、热通道的设计问题我国的自然气候、环境条件不同于欧美国家，即使在国内，由于我国地域辽阔，各地气候、温度差异也很大。

因此，如选用热通道幕墙，尤其是外循环热通道幕墙时，最好能根据当地条件进行试验。

有条件的科研设计单位可以选择相应课题进行研究，做好技术储备，选择好合适的热通道尺寸、进出风口大小，保证幕墙保温节能及隔音降噪达到最佳，同时能避免大量积尘及昆虫吸附在通道内，影响外观效果。

3、消防问题智能双层呼吸式幕墙属新型技术，国内消防法规不能全面涵盖。

但要求起主要建筑围护的内层幕墙必须按照消防规范，同时可以在总体建筑设计时考虑安装报警器和喷淋系统。

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建筑物防火分区设计相结合。

4、换气层的宽度（体积）确定如何才能使其保温节能与隔音降噪达到最佳，目前缺乏理论依据，只能依赖实验，需从设计计算上找到理论依据。

5、进出风口的设计选用不当时一方面会造成换气层循环气流的短路，降低节能效果；另一方面进风口会带入大量的灰尘而影响建筑的外观效果，尤其是西北风沙较大的地区更应慎重。

6、面积的计算由于建筑面积由外墙皮开始计算，因此双层幕墙的应用会直接导致建筑面积损失2.5%-3.5%。

六、结束语智能双层呼吸式幕墙是一项新兴技术产品，集暖、热、光、幕墙材料等技术于一体，是幕墙技术发展的一个趋势。

目前是否采用与项目的定位、客户的群体等相结合。