双层通风幕墙

双层通风幕墙

中国建筑装饰协会铝制品委员会专家组成员中国建筑科学研究院研究员赵西安笔者2001年11月考察了欧洲一些通风幕墙工程，本文对通风幕墙的技术和它的应用作一些介绍。

一、概述

双层通风幕墙20世纪90年代在欧洲出现，并逐渐得到应用，尤其在德国，应用更为广泛，它对提高幕墙的保温、隔热、隔声功能起很大的作用。目前国内也在设计建造双层通风幕墙。

1．双层通风幕墙的组成

双层通风幕墙不同于传统的单层幕墙，它由内、外两道幕墙组成。内幕墙一般采用明框幕墙或活动窗，或开有检修门，便于维护、清洁；外幕墙可采用有框幕墙或点支玻璃幕墙。

内外幕墙之间形成一个相对封闭的空间，空气可以从下部进风口进入这一空间，又从上部排风口离开这一空间，这一空间经常处于空气流动状态，称之为热通道，热量在这空间内流动。因此双层通风幕墙又称热通道幕墙或呼吸式幕墙。由于这种幕墙的基本特征是：双层幕墙和空气流动、交换，所以本文称之为双层通风幕墙。

2．双层通风幕墙的分类

（1）封闭式内通风幕墙

封闭式内通风幕墙从室内的下通道吸入空气，在热通道内上升至上部排风口，从吊顶内的风管排出。这一循环在室内进行，外幕墙完全封闭（图1a）。

图1 （a）封闭式通风幕墙（b）开敞式通风幕墙

由于进风口是室内空气，热通道中空气温度与室内基本相同，这就大大节省了取暖和制冷的能源消耗。这种形式的幕墙对取暖地区更为有利。由于内封闭通风幕墙的循环要靠机械系统，对设备有较高的要求。

封闭式通风幕墙的外幕墙密闭，通常采用中空玻璃，名框幕墙的铝型材应采用断热铝型材。内幕墙则采用单层玻璃幕墙或单层铝门窗。

内外幕墙之间通道宽常为150mm-300mm。也有一些工程为检修、清洗方便，宽度可取为500mm-600mm。为提高节能效果，通道内设电动百页和电动卷帘。

作封闭式通风幕墙的一个例子--美国纽约西方化工中心大厦（1980）。外幕墙中空玻璃，内幕墙单层玻璃。空气从地板下的风道进入，上升至楼板下的风道排走。通道内装有光感控制的电动百页。

（2）开敝式外通风幕墙

与内通风幕墙相反，开敝式外通风幕墙是封闭的，采用中空玻璃；外幕墙采用单层玻璃，设有进风口和排风口，利用室外进入，经过热通道带走热量，从上部排风口排出，减少太阳辐射热的影响，节约能源。它无须专用机械设备，完全靠自然通风，维护和运行费用低（图1b）。是目前应用最广泛的形式。

开敝式外通风幕墙的风口可以开启和关闭（图2）。夏季开启上、下风口，进行自然保温作用。

(a)冬季(b)夏季

图2 幕墙气流控制

3．通风幕墙的效果

采用双层通风幕墙的最直接效果是节能。比单层幕墙采暖时节能40%-60%。制冷时节能40%-60%。

其次，采用双层幕墙隔音效果十分显著，大大改善室内使用条件。

4．主要问题

双层幕墙技术较复杂，又多了一道外幕墙，造价较高。此外，由于建筑面积要损失2.5%-6.5%，开发商比较注意这一经济指标。双层幕墙在德国1994-1998年为高峰期，建造得很多。最近情况有些变化，1999年建成的法兰克福市最高建筑梅因塔楼经过方案比较，不再采用双层幕墙，改为单层幕墙带平行外推窗的新通风方案。

二、外通风幕墙的气流组织

1．组织方式一

如图3所示，水平方向以柱间为单元，竖直方向以一层为一个单元，每个单元单独组织进风与排风。一般从楼板面进风，在顶棚下面出风口排风，直上直出，气流简捷阻力小，相应地气流过于强烈。

图3 方式一

图4 方式二

2．组织方式二

这种方式是以柱间为单元，一个柱间全高打通，成为排风竖井，从建筑顶部排风到室外，相邻柱间则各层隔开，从本层下部进风口进风，在上部排风口向相邻排风竖井排风（图4）。图5-图6为采用这种气流组织方式的一个实例：德国杜塞多夫市ARAG2000大厦。从图9最上一层幕墙外观可见，各层有通长的进风口，带百页，但无本层排气口；而在女儿墙下可见到竖井的统一排风口。热通道宽600mm，每隔一个柱间有一个地面格栅，上、下形成排风竖井。

图5 ARAG2000双层幕墙的气流组织

图6 ARAG2000幕墙外观

3．组织方式三

为避免直上直下方式风速过大。气流过于激烈，可采用各层错开进风口和排风口，使气流转向相邻柱间排风口的组织方式（图7）。采用这种方式的一个例子就是德国杜塞多夫Dusseldorfer Stadttors（高80m），从图8中可见其1.0m宽的通道中每隔一柱间有一个格栅，这就是进风口，气流上升至顶棚，由错开布置的排风口排出（图9）。

图 7 方式三

图 8 德国杜塞多夫Stadttors大厦热通道内观

图 9 Dusseldorfer Stadttors大厦幕墙

4．组织方式四

这种方式打破一层作为一个通风单元的格局，从各层进风口来的新风，全部汇集至顶层顶部总排风口排出。借助于房屋全高产生的压差，可以形成强烈的通风气流（图10）。图11是采用这种方式的科隆Victoria Ensemble 大厦，由图可见，热通道上、下是开敝的，各层全通，多层进风，顶部集中排风。

图 10 方式四

图 11 采用方式（四）的建筑物

德国科隆.Victoria Ensembles

5．气流组织的几个例子

（1）德国汉堡Buro-und Geschaftshaus大厦

图 12 德国汉堡，Buro-und Geschaftshaus Valentinskamp/Caffamacherreihe

(a)竖向剖面

(b)隔板处的竖向剖面

(c)水平单元分界

图 13 纽伦堡商业塔楼双层幕墙构造

采用最普通的小通风单元，即方式一（图12）。平面上每一个柱间都加以封闭，气流在小单元中流动。

（2）德国纽伦堡塔楼

采用方式一的气流组织，每层、每柱间为一个通风单元（图13）。

（3）德国波恩BML大厦

BML大厦基本采用方式四的气流组织，气流从建筑物下部总进风口进气，然后从建筑物顶部总排风口排出。但中部楼层的点支式外幕墙在窗口部分可以象玻璃门一样旋转开启，打开后可以补充进风。这是一种复合形的气流组织形式（图14）。