基于雙層通風(fēng)玻璃幕墻的遮陽節(jié)能研究

 目前，玻璃幕墻在高層和超高層建筑中的風(fēng)靡程度有增無減，它是世界各大城市建筑立面的一致選擇。由于傳統(tǒng)玻璃幕墻的保溫、隔熱性能均遠不及傳統(tǒng)墻體，同時傳統(tǒng)玻璃幕墻缺乏合理控制太陽輻射的措施，這大大增加了該類建筑的制冷和采暖能耗。進入新世紀，我國推出公共建筑設(shè)計節(jié)能標準，對玻璃幕墻提出了嚴格的熱工要求。與傳統(tǒng)玻璃幕墻相比，雙層玻璃幕墻獨特的通道夾層設(shè)計，不僅為提高幕墻的保溫隔熱性能上提供了更多可能，更重要的是，為遮陽構(gòu)件提供了一個棲身之地，使之既能有效遮陽，又不破壞建筑外觀。
1 通風(fēng)雙層玻璃幕墻構(gòu)造
雙層玻璃幕墻有兩個主要的體系，一個是外循環(huán)，一個是內(nèi)循環(huán)，兩者之間既有共同的特點，也有不同的特點。共同的特點都是在雙層玻璃之間形成溫室效應(yīng)，在冬夏兩季都能節(jié)約很多的能源，具體是冬季把太陽熱能有控制排入室內(nèi)，夏季是把過熱空氣排除室外。在夏季為防紫外線和強熱輻射要遮陽簾辦法是必要的，外循環(huán)和內(nèi)循環(huán)體系有如下特點：
外循環(huán)雙層玻璃幕墻結(jié)構(gòu)主要特點：可采用外層框架、單元或點式駁接形式的結(jié)構(gòu)設(shè)計，內(nèi)層框架斷熱或單元中空玻璃斷熱形式；一般內(nèi)層玻璃選擇中空鋼化，外層玻璃選用單片或夾層鋼化；采用自然的“煙筒”效應(yīng)，夏季的白天將溫室的熱空氣排除室外，注意不同樓層的“煙筒”效應(yīng)不同；其內(nèi)外層之間的空腔厚度設(shè)計較厚，利于內(nèi)外層之間的空腔人員進入清洗工作；使用材料較多，因此成本較高。
內(nèi)循環(huán)雙層玻璃幕墻結(jié)構(gòu)主要特點：它的結(jié)構(gòu)設(shè)計一般是框架斷熱或單元斷熱形式；一般內(nèi)層玻璃選擇單片鋼化，外層玻璃選用中空鋼化；采用強制措施，電控管道系統(tǒng)，把夏季的熱空氣排除室外；雙層玻璃之間的灰塵容易清掃；使用材料較少，因此成本較低。
2 通風(fēng)雙層玻璃幕墻節(jié)能原理
一般內(nèi)通風(fēng)雙層幕墻它的外層玻璃幕墻都是全封閉的，會在內(nèi)層玻璃幕墻下部設(shè)置通風(fēng)口，室內(nèi)吊頂內(nèi)暖通系統(tǒng)抽風(fēng)管和熱通道是相通的，室內(nèi)空氣通過通風(fēng)口進入熱通道，通過強制性空氣流動循環(huán)，會讓內(nèi)側(cè)幕墻表面溫度和室內(nèi)溫度是一致或接近的，從而在玻璃幕墻附近區(qū)域形成良好的工作環(huán)境。這樣就能達到節(jié)能效果，因為它在很大程度上節(jié)省取暖和制冷的能源消耗。同時為了有效的調(diào)節(jié)日照遮陽，可以在通道內(nèi)設(shè)置可以調(diào)控的百頁簾或垂簾。
聯(lián)合幕墻外通風(fēng)雙層幕墻和內(nèi)通風(fēng)雙層幕墻不同，它會在外層玻璃幕墻上下兩端設(shè)有進風(fēng)和排風(fēng)裝置，與熱通道相連。在冬天會關(guān)閉進風(fēng)和排風(fēng)口，因為有陽光的照射，熱通道里的空氣溫度會像一個溫室一樣，能提高內(nèi)側(cè)幕墻的外表面溫度，從而減少建筑物采暖運行費用。到夏天的時候打開進風(fēng)和排風(fēng)口，因為“煙囪”效應(yīng)在熱通道內(nèi)會產(chǎn)生氣流，通道內(nèi)的熱量會被氣流運動帶走，此時內(nèi)側(cè)幕墻外表面溫度會被降低，從而達到節(jié)能的作用。通過通道內(nèi)上下兩端進排風(fēng)口的調(diào)節(jié)在通道內(nèi)形成負壓，利用室內(nèi)兩則幕墻的壓差和開啟扇就可以在建筑物內(nèi)形成氣流，進行通風(fēng)換氣。如此，通過有效的利用太陽輻射，就可以達到節(jié)能的作用。
3 雙層通風(fēng)玻璃幕墻的遮陽設(shè)計
3.1 玻璃幕墻遮陽的必要性 公共建筑外圍護結(jié)構(gòu)的主導(dǎo)是玻璃幕墻，它同時也是建筑物熱交換、熱傳導(dǎo)最活躍的部位，它的失熱損失比傳統(tǒng)的墻體要高5～6倍，它的能耗占整個建筑能耗的40%左右，因此，對玻璃幕墻采取節(jié)能措施是很有必要的。
目前，我國的市場經(jīng)濟發(fā)展迅速，為了實現(xiàn)中國經(jīng)濟社會的可持續(xù)發(fā)展，建筑節(jié)能是必然選擇，隨著建設(shè)單位和設(shè)計單位節(jié)能環(huán)保意識的不斷提高，它們對玻璃幕墻的節(jié)能要求也越來越高。要想達到理想的隔熱節(jié)能效果，可以對玻璃幕墻采取遮陽措施，但是目前我國對此還不夠重視。為了最大限度的減少陽光的直接照射，最好在玻璃幕墻上設(shè)置遮陽系統(tǒng)，可以有效的避免室內(nèi)過熱，這種措施也是炎熱地區(qū)建筑防熱的主要方法之一。
3.2 遮陽設(shè)計 在雙層玻璃幕墻上設(shè)置遮陽系統(tǒng)，有很多好處，不僅可以最大程度的防止太陽輻射，改善室內(nèi)環(huán)境和溫度，也可以影響室內(nèi)的采光和通風(fēng)等。在設(shè)計遮陽系統(tǒng)的時候，有很多需要注意的問題，最好在室內(nèi)安裝遮陽裝置，如遮陽板、遮陽百頁、鋁合金百葉窗簾、電動卷簾等，防止影響建筑的光潔效果。為了更好的抵抗紫外線的輻射，最好采用新型的納米材料等。在安裝遮陽裝置的時候，也有很多需要注意的問題，首先它最好安裝在距離外層玻璃150mm-180mm處，另外，為了不影響窗或門的正常開啟或關(guān)閉，安裝的時候要考慮到內(nèi)層幕墻開啟窗或門的形式。
電動垂卷式簾幕系統(tǒng)是建筑幕墻最常用的外遮陽系統(tǒng)，如果這種電動垂卷式簾幕系統(tǒng)和點式幕墻的設(shè)計結(jié)合在一起，有很多優(yōu)勢，首先它的電動機構(gòu)性能穩(wěn)定，同時它的體積也很小，當幕簾全部收回的時候，它可以完全隱藏在幕墻的框架內(nèi)，完全感覺不到它的存在。這種電動機構(gòu)具有自動調(diào)平功能，保證了同一水平線上的每個簾幕每次收回時自動對齊，以使第海外僑胞下落時各簾幕之間的整齊聯(lián)動，很適合用在大面積整體聯(lián)動遮陽系統(tǒng)。它的簾幕也是一種高技術(shù)產(chǎn)品，由織物經(jīng)過特殊處理，耐候且避免積灰即使簾幕完全下落，也不會完全遮擋視線。通過它的微孔人們可以朦朧地感受室外的景色。
這種遮陽體與傳統(tǒng)的遮陽體系和窗簾有著本質(zhì)上的不同。它的智能控制系統(tǒng)是其主要的實現(xiàn)節(jié)能的手段，這種智能控制系統(tǒng)是從功能要求到控制模式到信息采集到執(zhí)行命令到傳動機構(gòu)的全過程控制系統(tǒng)，它是一套較為復(fù)雜的系統(tǒng)工程。它涉及到很多方面的因素，比如氣候測量、制冷機組運行狀況的信息采集、電力系統(tǒng)配置、樓宇控制、計算機控制、外立面構(gòu)造等。
4 小結(jié)
當我們從整個社會的效益來看的時候，普通的玻璃幕墻的價格固然便宜，但是它是建立在對不可再生資源的過度消費之上的，如果在它的成本里加上對資源和環(huán)境的過去消耗和破壞的話，從人類生存的角度再看的時候，就會發(fā)現(xiàn)其實普通的玻璃幕墻的價格是很“昂貴”的。
總而言之，隨著人類科技水平的不斷發(fā)展，人們的節(jié)能環(huán)保意識和審美品位也在不斷的提高，建筑幕墻技術(shù)必將越來越受到人們的青睞。因為“開放與交流、舒適與自然、環(huán)保與節(jié)能”的建筑原則的要求，建筑幕墻技術(shù)也會更加的完善和得到更廣泛的應(yīng)用，綠色生態(tài)建筑會越來越多，勢必會從根本上改善我們的生存環(huán)境。