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雙層幕墻通風(fēng)設(shè)計的探討

文檔作者：陳立東張桂先文檔來源：深圳市三鑫特種玻璃技術(shù)股份有限公司		點擊數(shù)：	更新時間： 2021年03月23日
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中國盟氣金屬1c‘旗 專題論述
雙層幕墻通風(fēng)設(shè)計的探討
深圳市三鑫特種玻璃技術(shù)股份有限公司 陳立東 張桂先
內(nèi)容摘要：本文從生態(tài)建筑引出雙層換氣幕墻，介紹了雙層幕墻的基本氣流組織方式，就通風(fēng)路
徑特征和通風(fēng)裝置的設(shè)計進行了探討。
一
、引 言
隨著我國國民經(jīng)濟的快速發(fā)展和改革開放的不
斷深入，建筑業(yè)在深度和廣度上都獲得了長足的發(fā)
展。尤其是近兩年來，國外的各種建筑思想和建筑
理念對國內(nèi)的建筑設(shè)計部門和房地產(chǎn)開發(fā)商產(chǎn)生了
很大的影響， “開放與交流、舒適與自然、節(jié)能與
環(huán)?！币阎饾u成為建筑設(shè)計的基本準(zhǔn)則，在各類建
筑中，能集中體現(xiàn)這些設(shè)計準(zhǔn)則的是生態(tài)建筑。生
態(tài)建筑是一種古老而又富有活力的建筑類型，隨著
人類科技的發(fā)展和進步，生態(tài)建筑也不斷被賦予新
的內(nèi)涵。在國際建筑界經(jīng)常有驚人之舉的高技派建
筑，也已經(jīng)由單純重視建筑功能的靈活性和顯示高
科技藝術(shù)，轉(zhuǎn)向重視環(huán)境、文化傳統(tǒng)與生態(tài)平衡。
因此，生態(tài)建筑正被各種建筑流派廣泛采用，這也
是實現(xiàn)建筑可持續(xù)發(fā)展的必然選擇。
在生態(tài)建筑中， 自然通風(fēng)(或機械輔助式自然
通風(fēng))是被廣泛采用的一項技術(shù)措施，其應(yīng)用目的
是：盡量減少傳統(tǒng)空調(diào)系統(tǒng)的使用，從而減少能
耗、降低污染，同時更有利于人的生理和心理健
康。自然通風(fēng)的理論依據(jù)是利用建筑外表面的風(fēng)壓
和建筑內(nèi)部的熱壓在建筑內(nèi)產(chǎn)生空氣流動。但對于
不同類型的建筑(不同進深、不同高度、不同用
途)來說，實現(xiàn)自然通風(fēng)的技術(shù)手段各不相同。在
建筑幕墻中，雙層換氣幕墻是合理利用自然通風(fēng)技
術(shù)的典范，下面我們就其通風(fēng)設(shè)計中遇到的有關(guān)問
題進行探討。
二、雙層幕墻通風(fēng)
雙層幕墻是當(dāng)今生態(tài)建筑中所廣泛采用的一項
先進技術(shù)，被譽為“可呼吸的皮膚”，它主要針對
第9期
普通玻璃幕墻能耗高、室內(nèi)空氣質(zhì)量差等問題，利
用雙層玻璃作為維護結(jié)構(gòu)，玻璃之間留有一定寬度
的通風(fēng)道并配有可調(diào)節(jié)的百頁。在冬季，雙層玻璃
之間形成一個陽光溫室，提高了建筑內(nèi)表面的溫
度，有利于節(jié)約采暖能耗；在夏季，利用煙囪效應(yīng)
對通風(fēng)道進行通風(fēng)，使玻璃之間的熱空氣不斷地被
排走，達(dá)到降溫的目的。對于高層建筑來說，直接
開窗通風(fēng)容易造成紊流，不易控制，而且存在安全
隱患，雙層維護結(jié)構(gòu)能夠很好地解決這一問題，而
且其隔聲性能也大大高于普通單層幕墻。
1．開敞式外通風(fēng)結(jié)構(gòu)是雙層幕墻發(fā)展的主流
雙層換氣幕墻于八十年代在歐美國家出現(xiàn)，并
逐漸得到應(yīng)用。在德國，工程應(yīng)用較為廣泛，技術(shù)
也比較成熟。因此，國內(nèi)的雙層幕墻技術(shù)主要來源
于德國。根據(jù)雙層換氣幕墻空氣活動方式與特點，
可以將其分為封閉式內(nèi)通風(fēng)幕墻和開敞式外通風(fēng)幕
墻兩種。封閉式內(nèi)通風(fēng)幕墻的循環(huán)需要機械系統(tǒng)，
對設(shè)備有較高要求，應(yīng)用的較少，國際上和國內(nèi)較
早完成的雙層幕墻工程就屬于這種形式。
目前應(yīng)用較廣的是基于自然通風(fēng)原理的開敞式
外通風(fēng)幕墻，其外層幕墻由單片玻璃及普通型材組
成，內(nèi)層幕墻由斷熱型材和中空玻璃組成，雙層幕
墻之間一般裝有可自動或手動調(diào)控的百頁窗或遮陽
卷簾，在空氣通道的上下兩端，有進風(fēng)和排風(fēng)裝
置。這種通風(fēng)方式的節(jié)能效益較高，能較好地滿足
人們生理和心理健康的要求。我們在這里只探討這
種自然通風(fēng)形式的幕墻結(jié)構(gòu)，其基本的通風(fēng)原理前
面已經(jīng)介紹過了，比較簡單，就是溫室效應(yīng)和煙囪
效應(yīng)，這里就不再贅述了。但是如何科學(xué)地利用這
兩個效應(yīng)，并不那么簡單。
2．通風(fēng)路徑的設(shè)計
根據(jù)通風(fēng)路徑的不同，可分為整體式、廊道
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專題論述 中國韭斃金 tl旗
式、通道式和箱體式等四種基本形式。這四種形式
都有各自的優(yōu)缺點，可單獨使用，也可以組合使
用，具體要考慮建筑類型、當(dāng)?shù)貧夂驐l件和工程造
價等多方面因素而定。另外，根據(jù)內(nèi)外層幕墻是否
共用主立柱，還可分為單結(jié)構(gòu)式和雙結(jié)構(gòu)式。當(dāng)空
氣通道的寬度不超過200ram時，內(nèi)外層幕墻可以
共用同一根主立柱，稱為單結(jié)構(gòu)式；當(dāng)空氣通道的
寬度超過200ram時，·由于經(jīng)濟性和工藝性的要求，
內(nèi)外層幕墻結(jié)構(gòu)需要完全分離，稱為雙結(jié)構(gòu)式。由
于雙結(jié)構(gòu)式的內(nèi)外兩層幕墻完全分離，保溫隔熱和
隔聲性能比單結(jié)構(gòu)式的高，因此應(yīng)用的較多。
對于雙層幕墻的工作原理，一般的觀點都認(rèn)為
是煙囪效應(yīng)(即熱壓)是基本的動力。其實，還有
一種因素也在起作用，就是風(fēng)壓，當(dāng)風(fēng)吹向建筑物
正面時，因受到建筑物表面的阻擋而在迎風(fēng)面上產(chǎn)
生正壓區(qū)，氣流再向上偏轉(zhuǎn)，同時繞過建筑物各側(cè)
面及背面，在這些面上產(chǎn)生負(fù)壓區(qū)，風(fēng)壓就是利用
建筑迎風(fēng)面和背風(fēng)面的壓力差。而這個壓力差與建
筑形式、建筑與風(fēng)的夾角以及周圍建筑布局等因素
相關(guān)。利用風(fēng)壓與熱壓進行自然通風(fēng)往往是互為補
充的，在條件允許的情況下，可以適當(dāng)?shù)鼐C合利用
兩者。
(1)整體式雙層幕墻結(jié)構(gòu)簡單，造價低，隔聲
性能好。空氣從幕墻的最底部進人，從頂部排出。
單結(jié)構(gòu)式的空氣通道豎向被立柱分開，橫向沒有分
隔；雙結(jié)構(gòu)式的空氣通道豎向和橫向均沒有分隔。
這樣，除非做成內(nèi)外貫通的雙層窗，否則幕墻很難
利用開啟自然通風(fēng)。即使內(nèi)層有開啟，其通風(fēng)效果
也會很差。而只有單結(jié)構(gòu)式的才有可能做成雙層
窗。另外，熱空氣集中在高層，會使高層節(jié)能效果
差，聲音會在層間及室間傳遞，防火設(shè)計也是難
點。因此，整體式雙層幕墻可用于不超過20米的
多層建筑，特別是低層建筑的改造工程，一方面有
利于防火及火災(zāi)救助，另一方面空氣通道也不至于
太大，以免通道內(nèi)風(fēng)速過大或產(chǎn)生紊流，單結(jié)構(gòu)形
式對氣流的控制比較容易。進氣口與出氣口的位置
根據(jù)建筑特點可靈活設(shè)置，為避免通道頂層積聚的
熱量較多，影響頂層室內(nèi)人員的舒適性，在不影響
美觀的條件下可考慮將出風(fēng)口延長至屋頂背風(fēng)面
處，綜合利用熱壓與風(fēng)壓實現(xiàn)自然通風(fēng)。
(2)廊道式雙層幕墻每層設(shè)通風(fēng)道，層問有水
平分隔，垂直方向不通風(fēng)，每層均有進氣口和出氣
口。結(jié)構(gòu)簡單，層問防火好，每層可設(shè)開啟窗進行
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獨立換氣。但聲音會在同一樓層間傳遞，私密性不
好。這種形式可用于整個樓層開放式設(shè)計的建筑，
通道內(nèi)設(shè)走人格柵，可方便維修清潔，也可作為觀
光走廊。由于每層均有進氣口和出氣口，其位置設(shè)
置要合理，避免產(chǎn)生氣流短路，而降低通風(fēng)效率。
一般情況下，進氣口與出氣口的垂直距離小于
500ram時，兩者要盡量交錯布置，可以按立面分格
成組交錯或獨立交錯或分格內(nèi)交錯。
(3)通道式雙層幕墻層間有水平分隔，豎向通
過風(fēng)道分隔。新鮮空氣從每層進氣口進人，集中進
入風(fēng)道從頂部排出。每層可以實現(xiàn)開啟，層間及室
間隔聲性能好。缺點是熱空氣集中在通道中，通道
應(yīng)位于無人房間，否則室內(nèi)舒適性很差。設(shè)計方案
也較復(fù)雜，每一棟建筑物需要通過測試或模擬計算
才能確定通道位置，而且通道如設(shè)置不好，會使建
筑物美觀受影響。這種形式適合于特定的建筑，使
用范圍不大。每層只有進氣口，出氣口集中在頂
部，設(shè)計時可考慮綜合利用熱壓與風(fēng)壓實現(xiàn)自然通
風(fēng)。
(4)箱體式雙層幕墻每層均有水平及垂直分
隔，對應(yīng)每個房間為一個獨立箱體，可設(shè)置開啟窗
進行獨立換氣。優(yōu)點是隔音好，無滲透性噪音，防
火性好，私密性好；缺點是由于分隔較多，空氣通
道小，煙囪效應(yīng)受到一定的影響，一般成本較高。
由于每層均有進氣口和出氣口，可參照前面廊道式
的要求進行設(shè)計。綜合比較各方面的性能，箱體式
雙層幕墻有較高的性價比。
根據(jù)以上介紹的各種通風(fēng)形式的特點，可以按
建筑特征、氣候特點、建筑周圍環(huán)境等因素全面考
慮、靈活應(yīng)用。比如，當(dāng)采用分層箱體式很難形成
熱壓時，可每3層設(shè)為一個大箱體來提高熱壓差；
當(dāng)處于設(shè)備層時，可將周邊通道連通，利用風(fēng)壓提
高換氣效率。對于一棟建筑，其不同的立面或同一
立面的不同部分可以根據(jù)周圍環(huán)境特征和房間特征
采用不同的換氣形式，進出氣口的位置設(shè)置在考慮
提高換氣效率的同時，也要考慮降噪的要求。根據(jù)
目前已完成的工程情況和將來的發(fā)展趨勢看，整體
式、箱體式及其兩者組合式的市場發(fā)展空間會較
大。
通風(fēng)形式的確定與建筑主體風(fēng)格及所處周邊環(huán)
境的關(guān)系很大，因此，一棟建筑如果確定了要使用
雙層換氣幕墻，建筑師最好能在建筑主體方案設(shè)計
階段就全面考慮氣流組織方案，多聽取有豐富工程
2002正
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經(jīng)驗的幕墻設(shè)計師的建議。條件允許的，可利用計
算機模擬技術(shù)根據(jù)某一特定地區(qū)的氣候資料，計算
出設(shè)計方案中任意房間的全年溫度變化曲線及可能
出現(xiàn)的氣流狀況，綜合考慮建筑本身的風(fēng)壓和熱壓
情況，選用合理的通風(fēng)路徑，實現(xiàn)較高的通風(fēng)效
率。
3．通風(fēng)裝置的設(shè)計
雙層幕墻的內(nèi)外兩層都設(shè)有通風(fēng)裝置。外層幕
墻的通風(fēng)裝置有很多種形式，基本上可分為橫向通
風(fēng)裝置和豎向通風(fēng)裝置兩大類。豎向通風(fēng)裝置一般
設(shè)置在外層幕墻立柱中，通過在立柱側(cè)壁上開口來
實現(xiàn)，屬隱蔽型通風(fēng)裝置，受性能及結(jié)構(gòu)特點所
限，使用不多。橫向通風(fēng)裝置又可分外露型和隱蔽
型兩類，外露型多為百頁形式，也有根據(jù)空氣動力
學(xué)設(shè)計的魚嘴型構(gòu)造，這種構(gòu)造形式可使新風(fēng)無噪
聲順利進入室內(nèi)，避免紊流的形成，提高換氣效
率，防水性能也很好。隱蔽型多為線式通風(fēng)口，設(shè)
置于外層橫梁位置，進出氣口可在同一橫梁上，也
可分別在兩個橫梁上，由于結(jié)構(gòu)的限制，進出氣口
的面積比外露型小。不管是哪種形式的通風(fēng)口，其
開口大小都要根據(jù)通風(fēng)量計算結(jié)果來定，必須滿足
室內(nèi)通風(fēng)換氣要求。
中間空氣通道的寬度應(yīng)根據(jù)幕墻功能和結(jié)構(gòu)特
點來定。從理論上講，50mm的通道寬度可滿足保
溫隔熱要求，lOOmm的通道寬度可滿足隔聲要求，
但由于工藝性和清潔維護的要求，空氣通道的寬度
一般都不小于150mm。如果通道內(nèi)需要走人，其寬
度一般不能小于450mm，而且還要設(shè)走人格柵，既
可減輕自重，又可保證氣流的流通。另外，通道內(nèi)
可種植一些花草保持空氣清新，但要考慮好排水方
案，以免污染破壞幕墻結(jié)構(gòu)。
內(nèi)層幕墻的通風(fēng)裝置一般為開啟窗，其開啟形
式多為內(nèi)開內(nèi)倒型，也有外平開型的。如果室內(nèi)空
間允許，最好設(shè)計成內(nèi)開內(nèi)倒型，通風(fēng)效果好，又
便于清潔空氣通道。為了提高換氣效率，并使室內(nèi)
視野開闊，窗的高度應(yīng)盡量高一些，或者就設(shè)計成
平開門形式。一些單結(jié)構(gòu)式雙層幕墻通過內(nèi)外貫通
的雙層上懸窗進行換氣，這種形式在隔聲性能方面
要差一些。
為了保溫和舒適性的需要，通風(fēng)El要設(shè)置開關(guān)
來調(diào)節(jié)通風(fēng)量。開關(guān)分手動和電動兩種，其位置可
第9期
題論述
根據(jù)幕墻的結(jié)構(gòu)特點設(shè)置在通風(fēng)口后面或水平擋板
處，常用旋轉(zhuǎn)百頁式和平移滑板式結(jié)構(gòu)。基本設(shè)計
原則是維修操控方便，執(zhí)行可靠。每一個房間都應(yīng)
該有獨立的通風(fēng)口控制開關(guān)，最好是單控多點形
式。國外的一些雙層幕墻設(shè)計的機構(gòu)比較巧妙，我
們可以學(xué)習(xí)借鑒，但一定要先弄清楚其設(shè)計意圖和
基本功能，切忌生搬硬套。
為了防止鳥類、昆蟲進入通道內(nèi)活動，污染通
道內(nèi)的構(gòu)件和空氣，在通氣口要設(shè)置防鳥網(wǎng)或防蟲
網(wǎng)，如果建筑周圍空氣質(zhì)量較差，還要設(shè)置防塵
網(wǎng)。防塵網(wǎng)可用目數(shù)較大的不銹鋼網(wǎng)或低密度的吸
塵材料，還應(yīng)拆卸方便，以便進行必要的除塵，保
證室內(nèi)通風(fēng)換氣量的要求。
因此，通風(fēng)裝置設(shè)計涉及到導(dǎo)流裝置、風(fēng)量調(diào)
節(jié)開關(guān)和防護網(wǎng)等多個機構(gòu)，要實現(xiàn)各自的功能，
又要處理好相互的協(xié)調(diào)關(guān)系，比較復(fù)雜，其設(shè)計的
好壞直接關(guān)系到整個幕墻系統(tǒng)功能的發(fā)揮，是雙層
幕墻設(shè)計的難點部分，要加以重視。通風(fēng)口的外觀
要與整幅幕墻乃至整個建筑相協(xié)調(diào)，體現(xiàn)雙層幕墻
的高科技美、工藝美和建筑美，這就要求幕墻設(shè)計
師在設(shè)計中要勇于創(chuàng)新，不拘泥于現(xiàn)有的模式，不
要一說雙層幕墻就是百葉窗加玻璃的形式，要根據(jù)
建筑本身的特點來設(shè)計通風(fēng)口的位置和結(jié)構(gòu)。
三、結(jié)束語
雙層換氣幕墻的優(yōu)點很多，設(shè)計要求也較高，
我們在這里只對其通風(fēng)設(shè)計進行了初步的探討，由
于水平所限，不妥之處望不吝賜教。我們旨在拋磚
引玉，來提高各相關(guān)行業(yè)對雙層換氣幕墻的認(rèn)知
度，共同推進這一綠色環(huán)保技術(shù)的發(fā)展。隨著可持
續(xù)發(fā)展的設(shè)計理念得到越來越多的重視，雙層換氣
幕墻做為生態(tài)建筑的一個重要組成部分必將成為建
筑師關(guān)注的焦點，先進的自然通風(fēng)技術(shù)也會逐漸被
人們所認(rèn)識和接受。
參考文獻
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