通风幕墙的性能及应用

收稿日期： ２００７－ １１－ １０ 作者简介： 秦贵棉（ １９７１－ ） ， 女， 河北无极人，中原工学院讲师。
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秦贵棉： 通风幕墙的性能及应用
可调控的铝合金百叶窗帘或者电动卷帘，有效地调 节阳光的照射。
开敞式外通风幕墙的内层幕墙采用中空玻璃隔 热幕墙， 外层幕墙则采用由单片玻璃制成的敞开幕 墙结构。
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５ 通风幕墙的节能效果
国家建筑工程质量监督检验中心对国家会计学 院教学楼的幕墙进行了冬季保温性能检验： 幕墙透 明部分的传热系数为 １．１４ Ｗ ／（ｍ２·Ｋ）， 不透明部分的 传热系数为 ０．８６６ Ｗ ／（ｍ２·Ｋ）， 幕墙平均传热系数为 １．０ Ｗ ／（ｍ２·Ｋ）， 低于《民用建筑节能设计标准（采暖居 住部分）北京地区实施细则》（ ＤＢＪ０１—６０２—９７） 中的
２ 通风幕墙的分类及结构
通风幕墙根据空气流动方式的不同分为封闭式 内通风幕墙（ 图 １） 和开敞式外通风幕墙（ 图 ２） 。 ２．１ 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， 从热通道上升至上部排风口， 空气从吊顶的排风管 排出，外幕墙封闭。由于进风是室内空气，所以热通 道内温度与室内温度基本相同， 大大节省了取暖和 制冷的电力消耗，节约了能源。这种形式的通风幕墙
２０００ 年 ６ 月投 入 使 用 的 国 家 会 计 学 院 教 学 楼 是我国最早的通风幕墙， 位于北京市顺义区天竺镇， 建筑面积 １４ ０００ｍ２， 由深圳方大集团股份公司设计 施工。该教学楼南向幕墙凡要求透明之处， 均采用 内侧低辐射（ ５＋１４Ａ＋５） ｍｍ 中空玻璃， 外侧 ６ｍｍ 钢 化透明玻璃， 热通道宽 １６０ ｍｍ（ 内设遮阳百叶） 。不 要求透明之处， 其内侧采用防火板＋防火保温棉＋复 合铝板， 外侧及热通道不变。北向幕墙由低辐射中 空 玻 璃 （ ５＋１４Ａ＋５） ｍｍ 与 复 合 保 温 板 （ 防 火 板 ＋ ４０ｍｍ 玻璃棉＋铝 塑 板 ） 构 成 。 幕 墙 最 大 标 高 １６ｍ， 分格为 ２ ０００ｍｍ（ 宽） ×１ ０５０ｍｍ（ 高） ［２］。
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秦贵棉： 通风幕墙的性能及应用
规定值， 满足北京地区的节能要求［３］。 彭晓丹等借助通用有限元软件 ＡＮＳＹＳ 中 ＣＦＤ
模块对幕墙进行数值模拟分析， 认为双层通风玻璃 幕墙节能原理清晰， 效果显著， 一般比单层幕墙节能 ４０％￣６０％［１］。
６ 结语
通风幕墙具有美观、节能、隔声等优点， 其发展 前景广阔。但由于其复杂性， 对于通风幕墙内部的
３ 通风玻璃幕墙的传热方式
通风幕墙的热过程分为冬季保温和夏季隔热两
种情况， 其中夏季隔热状态的热过程较复杂， 为非稳
态的周期性传热过程。幕墙的热量传递方式有 ３ 种
基本形式： 导热、对流和辐射。
３．１ 导热
只要幕墙材料两侧存在温度差， 就会有导热现
象发生。幕墙结构材料的导热量与其两侧温度差、
材料导热系数成正比， 与材料厚度成反比。
图 １ 封闭式内通风幕墙 图 ２ 开敞式外通风幕墙
内通风幕墙的外幕墙封闭， 通常采用中空玻璃 和断热铝型材， 内幕墙则采用单层玻璃或单层铝门 窗。可以在通道内设置电动百叶或电动卷帘，以便在 夏季起遮阳作用， 减少太阳辐射热引起的通道温升， 提高制冷效果。 ２．２ 开敞式外通风幕墙
开敞式是指空气从外层幕墙的下通道进入热通 道空间，然后从外层幕墙的上部排风口排出，内层幕 墙则完全封闭。与封闭式内通风幕墙相反，开敞式 外通风幕墙的内幕墙是封闭的，外幕墙有下部进风 口和上部排风口。进风口和排风口可以开启和关 闭，夏季开启上风口和下风口进行自然通风，带走热 通道内由于日照产生的热量，降低内层幕墙的外表 面温度，减少空调制冷的负荷，节约能源。冬季关闭 上风口和下风口，形成封闭温室，热通道内空气在阳 光照射下温度升高，达到保温节能的效果。此外，开 敞式外通风幕墙也可以根据需要在热通道内设置
行传热称为热辐射。太阳向地球的热传递就是典型
的热辐射， 幕墙接受的太阳辐射热， 一部分被反射，
一部分被吸收， 一部分透过幕墙进入室内。幕墙的
热 辐 射 取 决 于 玻 璃 和 材 料 的 表 面 温 度 、表 面 粗 糙 度
及表面黑度， 可以通过技术加以控制。
综上所述， 双层玻璃幕墙的传热是以辐射、对
内 玻 ＋Ｒ
热 通 道 ＋Ｒ
外玻＋
１ α外
式中： α内为内表面的换热系数；
α外为外表面的换热系数；
Ｒ 内玻为内侧玻璃本身的热阻；
Ｒ 外玻为外侧玻璃本身的热阻；
Ｒ 热通道为热通道的热阻。
热通道内的换热是一个很复杂的过程。彭晓彤 等人借助通用有限元软件 ＡＮＳＹＳ 中的 ＣＦＤ 模块对 幕墙进行数值模拟分析， 通过 ＣＦＤ 模拟， 得到热通 道内的温度分布， 进而得到通道内的温度分布， 最终 得到热通道及玻璃幕墙的传热系数［１］。
多用于北方地区以取暖为主的建筑物中。内循环系 统的通风由机械驱动， 因此要设置机械通风系统，需 要相应的投资，且运行、维护费用较高，并消耗一部分 电能。
１ 通风幕墙的工作原理
通 风 幕 墙 不 同 于 传 统 的 单 层 幕 墙， 它 由 内 、外 两 层幕墙组成。内层幕墙与外层幕墙之间形成一个相 对封闭的空间，空气通过下部的进风口进入此空间， 又从上部排风口离开此空间，这个空间称为热通道。 热通道内的空气一直处于流动状态， 并与内层幕墙 的外表面不断地进行热量交换， 因此通风幕墙又称 为热通道幕墙。
Ａｂｓｔｒ ａｃｔ： Ｖｅｒｔｉｃａｌ ｇｒｅｅｎｉｎｇ ａｎｄ ｒｏｏｆ ｇａｒｄｅｎｉｎｇ ｉｓ ａ ｆｏｒｍ ｏｆ ｓｔｅｒｅｏ ｖｉｒｅｓｃｅｎｃｅ ｗｈｉｃｈ ｉｍｐｒｏｖｅ ｕｒｂａｎ ｇｒｅｅｎ ｕａｎｔｉｔｙ ａｎｄ ｅｓｔｈｅｔｉｃ ｅｆｆｅｃｔｌｙ． Ｂａｓｅｄ ｏｎ ｔｈｅ ｓｕｒｖｅｙ ｏｆ ｔｙｐｅｓ ａｎｄ ｃｏｖｅｒａｇｅ ｏｆ ｖｅｒｔｉｃａｌ ｐｌａｎｔｓ ｏｖｅｒ ｐａｒｋｓ， ｓｃｈｏｏｌ ａｎｄ ｉｎｈａｂｉｔｅｄ ｒｅｇｉｏｎ， ｉｔ ｆｉｎｄ ｔｈｅ ｐｒｏｂｌｅｍ ｏｆ ｄｅｇｒａｄａｔｉｏｎ ｉｎ ｆｌｏｒｉｓｔｉｃ ｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎ ａｎｄ ｃｏｖｅｒａｇｅ．Ｔｈｅ ａｒｔｉｃｌｅ ｇｉｖｅｓ ｓｏｍｅ ｃｏｕｎｔｅｒ－ ｍｅａｓｕｒｅｓ． Ｋｅｙ ｗｏｒ ｄｓ： Ｘｕｃｈａｎｇ； ｖｅｒｔｉｃａｌ ｇｒｅｅｎｉｎｇ； ｒｏｏｆ ｇａｒｄｅｎｉｎｇ；
３．２ 对流
幕墙表面两侧因温度差产生的空气介质的热交
换称为对流传热。在对流传热中，幕墙表面温度高于
空气介质， 幕墙呈放热状态；反之呈吸热状态。幕墙
表面对流传热的流体介质主要是空气， 属自然对流。
影响对流传热的因素有空气密度、导热系数、气流状
态、材料表面形态、粗糙度等。
３．３ 辐射
热的载体由其表面以电磁波的形态透过介质进
第 １０ 卷 第 １ 期
重庆科技学院学报（ 自然科学版）
２００８ 年 ２ 月
通风幕墙的性能及应用
秦贵棉 （ 中原工学院 ， 郑州 ４５０００７）
摘 要： 介绍了通风幕墙的工作原理、传热方式及节能特性。
关键词： 玻璃幕墙； 通风幕墙； 热通道； 节能
中图分类号： ＴＵ５６＋４．５
文献标识码： Ａ
文章编号： １６７３－ １９８０（ ２００８） ０１－ ０１５０－ ０３
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Ｓｔａｔｕｓ Ａｎａｌｙｓｉｓ ａｎｄ Ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ Ｓｔｒａｔｅｇｙ ｏｎ Ｔｒｉｄｉｍｅｎｓｉｏｎａｌ Ｇｒｅｅｎｉｎｇ ｉｎ Ｘｕｃｈａｎｇ
ＬＩ Ｙｕｎ－ ｚｈｏｎｇ
（ Ｘｕｃｈａｎｇ Ｇａｒｄｅｎｉｎｇ Ａｄｍｉｎｉｓｔｒａｔｉｖｅ Ｏｆｆｉｃｅ， Ｘｕｃｈａｎｇ ４６１０００）
建筑大学学报 ，２００５， ２７（１）： ３７－４０．
Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｏｆ Ｖｅｎｔｉｌａｔｅｄ Ｃｕｒｔａｉｎ Ｗａｌｌ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ
ＱＩＮ Ｇｕｉ－ ｍｉａｎ
（Ｚｈｏｎｇｙｕａｎ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ｏｆ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｚｈｅｎｇｚｈｏｕ ４５０００７） Ａｂｓｔｒ ａｃｔ： Ｔｈｅ ａｒｔｉｃｌｅ ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｓ ｔｈｅ ｐｒｉｎｃｉｐｌｅ ｏｆ ｗｏｒｋ，ｔｈｅ ｂａｓｉｃ ｐｒｏｃｅｓｓ ｏｆ ｈｅａｔ ｔｒａｎｓｆｅｒ ａｎｄ ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ ｏｆ ｅｎｅｒｇｙ ｓａｖｉｎｇ． Ｋｅｙ ｗｏｒ ｄｓ： ｖｅｎｔｉｌａｔｅｄ ｃｕｒｔａｉｎ ｗａｌｌ； ｔｈｅｒｍａｌ ｃｈａｎｎｅｌ； ｅｎｅｒｇｙ ｓａｖｉｎｇ
４ 通风幕墙的应用
１９８０ 年建成的 美 国 纽 约 西 方 化 学 中 心 使 用 了 外侧双层中空玻璃、内侧为单层幕墙、宽 １ ５００ｍｍ 的热通道， 此通道内安装了活动百页， 可以通过感应 光线进行自动调节， 通道热空气在过热时可以从通 道顶端排走。１９８６ 年建成的劳埃德大厦采用了外侧 双层中空玻璃、内侧为单层幕墙、宽 ７５ｍｍ 的热通 道， 通道一层楼高， 互不连通， 被处理过的空气通过 设在架空地板内的风道送入热通道， 再从另一端排 走， 这一过程可以带走通道内 ５０％的热量。１９９３ 年 建成的德国杜伊斯堡商业促进中心就是应用智能幕 墙的典型例子。其外侧为点式单层玻璃幕墙， 内侧为 单元式幕墙， 热通道宽 ２００ ｍｍ， 通道有控制光线的 可调节式百页。１９９７ 年在德国埃森建成的 ＲＷＥ 总 部， 可能是目前最精密复杂的幕墙系统， 通道内有活 动百页， 每个单元有独立的进、排风口， 风口是一款 精巧的鱼嘴型装置， 进入通道内的空气直接从室外 引进， 热通道为建筑物提供部分新风［２］。
近年来， 玻璃幕墙广泛应用于建筑物的围护结 构 。 它 在 创 造 美 观 、通 透 的 艺 术 效 果 的 同 时 也 带 来 了室内热环境和能耗的问题。与传统墙体材料相比， 玻璃具有透射性， 夏季透过的大量太阳辐射热使室 内温度偏高， 且多数玻璃传热系数较大， 使冬季通过 围护结构的传导失热量增大。通风幕墙（又叫生态幕 墙、呼吸式幕墙）正是利用合理的结构设计， 改变常 规玻璃幕墙的热工特性， 强化通风， 充分利用自然能 源， 达到降低建筑能耗的目的， 较好地解决了自然采 光和节能之间的矛盾。
温度场和流场还需要进一步深入研究。
参考文献 ［１］ 彭晓丹． 双层通风幕墙的热过程及热工设计［Ｊ］． 工业建
筑， ２００６， ３６（７）： ４１－４４． ［２］ 胡院越． 从 衣 服 到 皮 肤— ——一 种 新 型 玻 璃 幕 墙［Ｊ］． 世 界
建筑， １９９９， （４）： ８０－８３． ［３］ 陈海辉． 一种新型幕墙的 节 能 原 理 与 设 计 经 验［Ｊ］． 重 庆
流、导热方式综合进行的。根据传热学原理， 在稳定
传热条件下， 幕墙的整体传热系数 Ｋ：
Ｋ＝１／Ｒ 总 幕墙的总热阻包括室外空气和外侧玻璃之间的
换 热 阻 、外 侧 玻 璃 本 身 的 热 阻 、热 通 道 的 热 阻 、内 侧
玻璃本身的热阻、内侧玻璃和室内空气的热阻。
幕墙的总热阻Βιβλιοθήκη Baidu：
Ｒ
总＝
１ α内
＋Ｒ