通风双层幕墙技术

通风双层幕墙技术

建筑节能是当今热门的话题，各种节能技术自然备受关注。通风双层幕墙便是其中之一。因为能够满足建筑师对建筑通透、空灵的追求，同时又具有通风、保温、隔声等效果，通风双层幕墙从20世纪90年代开始在欧洲得到了比较广泛的应用，近几年在我国也有不少工程实例。

一、定义—概念

通风双层幕墙有内、外两个玻璃层，中间的空气腔可以让空气通过。空气腔的通风方式可以是自然通风、辅助风机通风或机械通风。除了空气腔内的通风方式，空气的进入和排出位置也会因为气候条件、使用方式、建筑位置、使用的小时数及建筑的暖通空调策略的不同而产生变化。内、外层可以是单层玻璃或双层玻璃，之间的距离可以是

20cm～2m。因为保护和夏季排出热量的需要，空气腔内通常会设置遮阳设备。

通风双层幕墙的太阳参数与单层幕墙

并没有区别。但是，因为新增加的外层，形成了热缓冲区，所以可以在夏季减少得热，在冬季使用被动太阳得热。在供暖季，经过预热的空气可以送入室内，提供自然通风来获得良好的室内环境。另一方面，如果通风不好，夏季也会出现过热的问题。不同的设置可以使幕墙有不同的使用方式，幕墙系统的灵活性使其能应用到不同的气候条件和

地点中。

二、分类

在现有文献中，通风双层幕墙有多种不同的分类方法。

最常用的分类方法是根据空气腔的类

型进行分类：

1）整体式：这种类型里，幕墙中不存在水平或垂直分区。空气腔通风是由空气腔底部和顶部附近的大的开启实现的。

2）走廊式：由于隔声、安全和通风的原因，进行了水平的分区。

3）窗盒式：这种类型里面，横向、纵向分割把幕墙分成了很小并且独立的盒子。

4）竖井式：这种类型幕墙中设置了一

系列的窗盒组件。这些窗盒通过固定在幕墙中的竖井相连。这些竖井可以使烟囱效应得到加强。

另外，通风双层幕墙的分类也可以根据以下因素进行分类：

通风方式：

1）自然通风；

2）风机辅助通风；

3）机械通风。

气流来源：

1）从外部；

2）从内部。

气流走向：

1）向外；

2）向内。

气流方向：

1）从下到上；

2）从上到下。

空气腔宽度：

1）窄；

2）宽。

分隔

1）水平；

2）无水平分隔；

3）垂直。

三、技术指标和设计参数

芬兰的uuttu在她的硕士论文中论述了幕墙的结构体系。她认为“完整的结构可以分为三个层次：

首要结构：承重核心，所有承受水平和垂直荷载的柱、墙、楼板和支撑；

第二层结构：不承重的楼板、嵌入结构、隔断、屋顶、附属物、幕墙部分等；

第三层结构：第二层结构中其稳定性对第二层结构不起决定作用的部分，如幕墙结构中的窗。”

在我国的规范中也将幕墙结构归类为

不承受建筑结构荷载的外维护结构。而在通风双层幕墙结构中，除了幕墙本身的结构性能外，幕墙内外层的开启原则，窗和遮阳设备的类型以及幕墙的空气腔都对幕墙的功

能起到了决定性作用。这里主要对开启原则，窗和遮阳设备类型及空气腔等参数作简要

论述。

开启原则

空气腔中的空气流速和流场类型主要

取决于空气腔的宽度和内外层的开启类型。对于通风功能而言，内层幕墙的有效性取决于窗的开启。国外有学者对内层的不同窗的开启方式和相对于立面开洞的通风效果作

了如下比较：

内层不同开启方式相对于立面开洞的

相对通风效果

对于外层开启，oesterle等指出那些适用于通风双层幕墙空气进风口嵌入部分的

原则也适用于排风口。在气流上升途中，随着漩涡沿边界和密闭曲线旋转，可能会产生旋流。一旦形成这种扰动，会在很大程度上减少开启风口的有效区域。有效截面是剩余的不受扰动的部分，只有这部分才能用于计算中。对此作者给出了例证和详细的cfd模型。

窗和遮阳设备的类型

窗的类型和遮阳设备的选择是影响通

风双层幕墙功能的重要因素。不同的窗会对空气温度产生不同的影响，进而影响自然通

风空气腔内的气流。选择能在冬季通过预热空气腔内空气提供自然通风降低能耗的窗，在夏季就会有过热的问题。百叶的参数和几何尺寸也会影响空气腔内的气流。

1、从大部分的文献及众多实例中可以

看出，通风双层幕墙中最常用的窗的类型有：内层通常为保温双层窗。玻璃通常为钢化玻璃或钢化浮法玻璃。窗中间的间层充入空气、氩气或氪气。

外层通常为钢化单层窗。有时也可以是多层玻璃。

最常用的外层为热加强型安全玻璃或

多层安全玻璃。内层幕墙有

外层通常为钢化单层窗。有时也可以是多层玻璃。

最常用的外层为热加强型安全玻璃或

多层安全玻璃。内层幕墙有固定或可开启的双层或单层窗格、窗扉或外推上悬窗。内层玻璃幕墙的低辐射镀膜降低了室内外的辐

射热交换。考虑到费用不建议采用价格偏贵的玻璃，如火石玻璃等；如有特殊安全原因，要采用强化玻璃或多层安全玻璃。

2、使用的遮阳设备一般为水平百叶，布置在空气腔内，有利于保护设备。在大型项目中，对于遮阳设备的材料和尺寸，及遮阳设备与窗的结合的准确特性是有待进一步研究的，同样空气间层的通风对于百叶角度的关系也值得进一步研究。

空气腔

详细计算通风双层幕墙空气腔内不同高度的气流和温度，可以优化通风双层幕墙的射击参数，提高性能效率。通常气流计算的详细程度是通风双层幕墙设计的关键。另一方面，计算越详细，需要的时间和投入就会越多。现有文献中，计算空气腔内气流的方法各不相同。但根据解决方案和复杂程度对主要气流模型有如下分类：

建筑能耗平衡模型。主要依靠对气流的估计。

分区气流网络模型。基于区域物质平衡和区域内流体压力关系，通常适用于整个建筑。

计算流体力学。基于所有构成流场微元的能量、质量和动量守恒，一般适用于单个