双层玻璃幕墙中的三种通风类型

双层玻璃幕墙中的三种通风类型

李　宏

华中科技大学

摘　要:　双层玻璃幕墙最重要的特性之一是它内部空气间层中的通风问题。根据通风驱动力的不同,双层玻璃幕

墙可以分为3种类型:气候式外墙、自然通风外墙、交互式外墙。每种类型由于它的构造与通风原理的不同,适用范围也有一定的区别。对于这3种类型仅作了一个简单的介绍。

关键词:　气候式外墙;　自然通风外墙;　交互式外墙

双层玻璃幕墙在上个世纪80年代就已经在欧美一些国家开始用于办公建筑,90年代在欧洲出现了大量的采用双层玻璃幕墙的高层建筑。然而在我国这项技术才刚刚起步,只在极少的几个大城市中的高层办公楼采用了双层玻璃幕墙。一些人认为这将是本世纪生态高层建筑中的一个重要组成构件,因为它从采光、通风、隔声等方面有较好的表现,给室内带来舒适的环境,同时节约能源,从整个建筑周期来看节约总成本。也有一些人持怀疑态度。但是双层玻璃幕墙可以解决高层建筑室内的自然通风,这一点在很多国外建筑中已经得到了证实。

双层玻璃幕墙是一种外墙构造,虽然它的表现形式很多,但是它的本质上通常包括外层玻璃、通风的空气间层和内层玻璃。遮阳装置设置在通风的空气间层之中。空气间层的宽度范围为100～2000mm 。除了玻璃的分层和遮阳设施的布置之外,双层玻璃幕墙主要以空气间层中气流状况为特征,换句话说,就是气流的驱动力和空气间层中通风的方向。

空气间层中气流的通风驱动力可分为:机械通风、自然通风、混合通风。而每个双层玻璃幕墙只有一种通风驱动力。因此按照空气间层中通风驱动力的不同,双层玻璃幕墙也可以分为3种类型:(1)气候式外墙——机械通风;(2)自然通风外墙——自然通风;(3)交互式外墙——混合通风(机械通风+自然通风)。

1　气候式外墙

气候式外墙又称为“主动式外墙(Activ e w all)”是典型的机械通风双层玻璃幕墙。通常在空气间层的外侧采用夹层保温玻璃,内侧采用单层平板玻璃。自动的遮阳设施可以安装在空气间层中。空气间层

的通风完全是以机械通风的方式实现的。图1　气候式外墙的通风——剖面示意图

室内废气常常经过内层玻璃底部的缝隙进入空气间层,在内置式风扇的驱动下,回流至通风系统。在有阳光的时候,遮阳设施(百叶)吸收来自太阳辐射的能量,通过在空气间层中的通风将热量带走。当气候式外墙与建筑暖通系统整合时,冬季遮阳设施(百叶)吸收的热量可以通过间层中的通风送至暖通系统。热量被暖通系统回收后又可以用于预热室内供风,给室内提供温暖舒适的环境。

在采暖期间或太阳光较少的时候,由于室内空气进入空气间层中的缘故,内层玻璃的表面温度总是保持在接近室温的状况下,致使在双层玻璃幕墙的室内一侧、建筑周边区域内使用者仍然有舒适的感觉。

这种系统由于室内热空气进入空气间层,可以减少外墙的传热损失,因此外层玻璃可以采用的透明的夹层玻璃,更好的利用天然采光,直接节省人工照明的能源,由于减少人工照明而降低了制冷负荷。

这种类型的双层玻璃幕墙推荐用于寒冷气候中。例如在比利时的布鲁塞尔旁边Dro genbos,当地气候寒冷,年平均温度为9.9°C,一月最低温度为-0.2℃。该地于2001年建成的UCB 办公大楼就是部分采用了这种幕墙,冬季利用回收空气间层中

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废气的热量来预热新风(23～24℃),而没有再采用其它采暖设施。

2　自然通风外墙

自然通风外墙又称为“被动式外墙”。双层玻璃幕墙的外层常常采用单层玻璃,内层采用夹层玻璃。空气间层中的通风是利用室外空气,通过自然通风的方式实现的。这是由于自然通风要利用风压作用和室外与空气间层内部的温差、外层表皮上的通风口等来形成热压作用(烟囱效应),实现通风。

室外与空气间层内部有较大温差时,新鲜的室外空气通过外层玻璃下方的进风口进入空气间层。在空气间层中空气受阳光影响变热、上升,通过外层玻璃上方的排气口排出至室外,或通过内层玻璃上的通风口进入室内。空气间层内外温差越大,这种系统的通风效果越好。因此,利用烟囱效应进行自然通风的双层玻璃幕墙不适合用于炎热气候中。

自然通风外墙还可以在高层建筑中采用。由于高层建筑受风荷载影响较大,双层幕墙的室内外两侧有较大的风压差。当外层玻璃与内层玻璃都开有通风口或窗时,室外空气将通过空气间层流入室内。但此时为了避免进入室内的空气气流速度过大,常常在外层玻璃的通风口处设置由中心计算机控制的可以机械调节的通风栅格以调整进风的气流速度。

在城市环境中,自然通风的采用可能要受到交通噪声和空气污染的影响,噪声可能会传至室内,室外的空气污染可能会降低室内的空气质量,这样的室内环境并不令人感到舒适。因此,自然通风外墙更适合用于气候温和的郊区,在那里室外空气通过空气间层进入室内,可以创造令人满意的室内环境。

3　交互式外墙

交互式外墙也是双层玻璃幕墙的一种,其外层常采用夹层玻璃,内层常采用单层平板玻璃。空气间层中的通风可以来自室内空气,也可以来自室外空气。关键的是经过空气间层的通风是以自然通风为主,以机械通风为辅,在空气间层中设置微型风扇。

交互式外墙的通风原理很像是自然通风外墙,但最大的不同之处在于其通风是辅助以机械通风的。这意味着该系统不仅仅只依赖烟囱效应和风压作用,还可以在室内外温差不大的炎热气候中正常运行。因此,这种双层玻璃幕墙是有高制冷负荷的炎热气候,或当制冷负荷是主要关注因素的情况下,理想的通风外墙。除了可以利用太阳能热量的优点之外,该系统即使是在高层建筑中也能够利用可开启

的窗进行自然通风。

图2　交互式外墙的通风——剖面示意图以上3种双层玻璃幕墙由于通风的驱动力不同,适用范围也不相同。从保温的角度来看,3种幕墙的保温能力最好的是气候式外墙,但这并不能说明气候式外墙带来的室内热舒适最好。实际上,气候式外墙和交互式外墙中,如果室内空气可以进入空气间层,作为空气间层的气流源,那么空气间层中的温度将与室温相接近,内层玻璃的温度也将与室温相接近,在这种情况下建筑使用者才有良好的舒适感。

收稿日期:2004-09-29.

李　宏:女,1974年生,讲师;武汉,华中科技大学建筑与规划学院(43000).

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