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(gè)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(gè)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(jìn)人或逸出空氣,開窗后房間可進(jìn)行自然通風(fēng),幕墻中間的
遮陽(yáng)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(duì)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(jìn)行強(qiáng)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(jìn)人換氣層,使內(nèi)側(cè)幕墻玻璃溫度達(dá)到或接近室內(nèi)溫度,達(dá)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(yáng),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h(yuǎn)w-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(jìn)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(hù)和運(yùn)行費(fèi)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(jìn)風(fēng)口和排風(fēng)口可以開啟和關(guān)閉,夏季時(shí)開啟進(jìn)風(fēng)口和排風(fēng)口,熱空氣形成自下而上的空氣流動(dòng)(有關(guān)試驗(yàn)證明這種熱空氣流動(dòng)的速度可達(dá)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(fù)荷,節(jié)約了能源,降低了能耗;冬季關(guān)閉進(jìn)風(fēng)口和排風(fēng)口,熱通道因?yàn)殛?yáng)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(yùn)行費(fèi)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(dòng)卷簾,有效地調(diào)節(jié)陽(yáng)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(jì)八十年代后期歐(美)洲出現(xiàn)了雙層幕墻,在德國(guó)19%-1998年為雙層幕墻發(fā)展高峰期,目前國(guó)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(xiàng)目上也開始得到應(yīng)用,但總量還是很少,到目前國(guó)內(nèi)外總共也只有在幾十個(gè)項(xiàng)目上應(yīng)用,西部及內(nèi)陸地區(qū)僅極個(gè)別工程項(xiàng)目在局部上應(yīng)用。由于雙層幕墻其結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)(雙層的幕墻結(jié)構(gòu)體系、熱通道通風(fēng)系統(tǒng)、遮陽(yáng)系統(tǒng)、控制系統(tǒng)等應(yīng)用),使得其工程造價(jià)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(hù)成本一般也要提高大約20%～40%,據(jù)德國(guó)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(shí)可節(jié)約能源42%～52%,制冷時(shí)可節(jié)約能源38%～60%。國(guó)內(nèi)的一些資料表明一般可節(jié)約能源30%~50%,對(duì)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(shí)間,但這些數(shù)據(jù)都只能作為一種參考,因?yàn)檫@些基本是靠理論模型計(jì)算得出的,同時(shí)由于這些計(jì)算設(shè)定的環(huán)境及應(yīng)用條件與實(shí)際有出人(一般都是設(shè)定空調(diào)系統(tǒng)全時(shí)運(yùn)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(shí)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(duì)新產(chǎn)品、新技術(shù)更多是贊美和比較理想評(píng)價(jià),但對(duì)于實(shí)際工程的應(yīng)用我們應(yīng)該科學(xué)、客觀、綜合地進(jìn)行評(píng)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(xiàng)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?yàn)殡p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(shí)間段甚至更長(zhǎng)時(shí)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(shí)上,對(duì)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(jìn)行通風(fēng)換氣,但實(shí)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(dá)到理想的效果,一般都需要依靠強(qiáng)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(shí)候可以開啟輕松實(shí)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(shí)現(xiàn),而通風(fēng)管道長(zhǎng)時(shí)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(dá)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(xiàng)目整體品質(zhì),這一點(diǎn)在作為長(zhǎng)時(shí)間存留于其間的工作場(chǎng)所的辦公寫字樓來說,問題更明顯、突出。我們認(rèn)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(huì)有一些負(fù)作用、甚至還會(huì)產(chǎn)生更大的能耗。所以雙層幕墻的應(yīng)用不能簡(jiǎn)單推廣,它應(yīng)該根據(jù)具體工程項(xiàng)目情況進(jìn)行可行性、經(jīng)濟(jì)性等綜合評(píng)價(jià)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(duì)創(chuàng)世紀(jì)廣場(chǎng)幕墻項(xiàng)目的建
目前在成都市建成的數(shù)千項(xiàng)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(xiàng)目中僅有兩個(gè)大項(xiàng)目中局部采用了雙層幕墻,其中成都飛機(jī)設(shè)計(jì)所101建筑群幕墻約5萬(wàn)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(chǎng)幕墻約5萬(wàn)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(shí)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(xiàng)目的
“高科技”標(biāo)簽意思,真正的從節(jié)能意義上應(yīng)用只能說是試驗(yàn)性嘗試。
這是因?yàn)槌啥际惺且粋�(gè)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(shí)間是需要自然通風(fēng),有資料統(tǒng)計(jì),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(shí)間僅有大約11%,需要制冷時(shí)間大約39%,而約50%時(shí)間僅需要自然通風(fēng),如果在這段時(shí)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(shí)運(yùn)行要節(jié)約很大的能源,同時(shí)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(biāo)已經(jīng)完全能滿足國(guó)家節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)對(duì)工程項(xiàng)目的要求。
成都創(chuàng)世紀(jì)廣場(chǎng)幕墻項(xiàng)目有:兩棟辦公樓Tl、T2為24層
標(biāo)高～100米建筑,幕墻面積合計(jì)～3。8萬(wàn)平方米;三棟公寓樓T3、T4、T5為25～31層標(biāo)高81～100米的建筑,幕墻面積合計(jì)~2。9萬(wàn)平方米;三棟商業(yè)區(qū)T6、T7、T8為4層標(biāo)高～18米建筑,幕墻面積合計(jì)~0。78萬(wàn)平方米。如果采用原方案中的“主動(dòng)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(jià)按～1200元/平方米計(jì)算,則“主動(dòng)式呼吸幕墻”工程單價(jià)將達(dá)～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(jià)2280萬(wàn)元。這筆費(fèi)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(xiàng)目的功能和用途。
同時(shí)對(duì)于該項(xiàng)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?yàn)榘殡S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(píng),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(duì)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?yàn)闆]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(jià)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(jìn)行。我們希望能從中吸取經(jīng)驗(yàn)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
