1、呼吸幕墻簡介隨著科學技術的進步、經(jīng)濟的發(fā)展，建筑領域的變革日新月異，新技術研究、發(fā)展突 飛猛進，新材料應用層出不窮。高層和新型建筑外墻大量采用的幕墻也從最初的明框玻璃幕 墻、隱框玻璃幕墻，發(fā)展到目前較為先進的點支幕墻和全玻幕墻。近年來，在德國、美國和 北歐一些國家，又出現(xiàn)了一種新型的玻璃幕墻一一環(huán)保型節(jié)能呼吸式幕墻。這種幕墻可以獲 取大量日照，提供良好的自然通風，又能節(jié)約能源，并為室內(nèi)提供舒適的環(huán)境，因此被稱之 為新一代幕墻?；靖拍詈粑粔Σ煌趥鹘y(tǒng)幕墻，它由內(nèi)、外兩層幕墻組成，因此又稱為雙層幕墻。內(nèi)外幕墻 之間形成一個相對封閉的空間，空氣可以從下部進風口進入這一空間，又從上部排風口離開 這

2、一空間，這一空間經(jīng)常處于空氣流動狀態(tài)，空氣在此空間內(nèi)的流動與內(nèi)層幕墻的外表面不 斷進行熱量交換，就好像是在進行呼吸，故而這種幕墻被形象地稱為呼吸幕墻。空氣流動用 以進行熱量交換的空間，通常稱為熱通道，因此呼吸幕墻也稱為熱通道幕墻。國外也稱作主 動式幕墻（Active Curtainwall）。優(yōu)點通風式幕墻與傳統(tǒng)的單層幕墻相比有如下突出的優(yōu)點：1） 從原理上，通風式幕墻采用“煙囪效應”與“溫室效應”的原理，從幕墻的功能上解 決節(jié)能問題；而單層幕墻則只是從材料的選用上，通過材料本身的特性來達到一定的 節(jié)能效果。2）從環(huán)保上，通風式幕墻由于其功能解決節(jié)能，外層玻璃選用無色透明玻璃或低反射玻 璃，可

3、最大限度地減少玻璃反射帶來的不良影響（“光污染”）；單層玻璃幕墻為保 證室內(nèi)外效果與節(jié)能的考慮，玻璃一般選用有一定反射功能的鍍膜玻璃。3） 從節(jié)能上，通風式幕墻由于換氣層的作用，比單層幕墻節(jié)能約50%，是解決建筑節(jié) 能的一個新的方向。4）從使用上，換氣層的出現(xiàn)，使通風式幕墻夏季節(jié)省制冷費用，冬季可節(jié)省取暖費用。 同時遮陽百葉置于換氣層，能有效地防止日曬又不影響立面效果。5）從舒適度方面，通風式幕墻的隔音性能可達到55dB，讓室內(nèi)生活與工作的人們有一 個清靜的環(huán)境；另一方面，無論天氣好壞，勿須開窗換氣層都可直接將自然空氣傳至 室內(nèi)，為室內(nèi)提供新鮮空氣，從而提高室內(nèi)的舒適度，并有效地降低高層建筑單

4、純依 賴暖通設備機械通風帶來的弊病。通風式幕墻的上述優(yōu)點，使之在國際上眾多發(fā)達國家得到了很大的發(fā)展，在我國已開始 得到重視，并進入使用階段。3 分類呼吸幕墻根據(jù)空氣流動方式的不同可分為封閉式內(nèi)循環(huán)呼吸幕墻和敞開式外循環(huán)呼吸 幕墻。封閉式內(nèi)循環(huán)呼吸幕墻的外幕墻完全封閉，從室內(nèi)的下通道吸入空氣，在熱通道內(nèi)上升 至上部排風口，從吊頂內(nèi)的風管排出，這一循環(huán)完全在室內(nèi)進行，如圖1a。由于封閉式內(nèi) 循環(huán)呼吸幕墻進風口是室內(nèi)空氣，熱通道中空氣溫度與室內(nèi)基本相同，這就大大節(jié)省了取暖 和制冷的能源消耗。這種形式的幕墻對取暖地區(qū)更為有利。但由于封閉式內(nèi)循環(huán)呼吸幕墻的 循環(huán)要靠機械系統(tǒng)，對設備有較高的要求。與內(nèi)通風

5、幕墻相反，開敝式外通風幕墻是封閉的， 采用中空玻璃；外幕墻采用單層玻璃，設有進風口和排風口，利用室外進入，經(jīng)過熱通道帶 走熱量，從上部排風口排出，減少太陽輻射熱的影響，節(jié)約能源，如圖1b。它無須專用機 械設備，完全靠自然通風，維護和運行費用低。是目前應用最廣泛的形式。（a）封閉式內(nèi)循環(huán)呼吸（b）敞開式外循環(huán)呼吸圖1呼吸幕墻空氣循環(huán)示意圖工作原理4.1封閉式內(nèi)循環(huán)呼吸幕墻工作原理封閉式內(nèi)循環(huán)呼吸幕墻由兩側(cè)玻璃之間的通道和吊頂部位的暖通系統(tǒng)抽風管相連接，依 靠暖通機械系統(tǒng)，形成自下而上的強制性空氣循環(huán)，室內(nèi)空氣通過內(nèi)層玻璃下部的通風縫進 入熱通道內(nèi)，使熱通道中空氣溫度與室內(nèi)基本相同，內(nèi)側(cè)幕墻的表面

6、溫度接近或達到室內(nèi)溫 度，形成優(yōu)越的溫度條件，這就大大節(jié)省了取暖和制冷的能源消耗，達到節(jié)能效果。同時通 道內(nèi)可設置可調(diào)控的百頁簾或垂簾，以有效地調(diào)節(jié)日照遮陽。這種系統(tǒng)的主要缺點是依賴于 大功率的暖通系統(tǒng)，節(jié)能效果有所降低。敞開式外循環(huán)呼吸幕墻工作原理敞開式外循環(huán)呼吸幕墻的進風口和排風口可以開啟和關閉，（一）冬天時：關閉進風和 排風口，內(nèi)外兩層幕墻中間的空氣由于陽光的照射溫度升高，像一個溫室。這樣等于提高了 內(nèi)側(cè)幕墻的外表面溫度，減少了室內(nèi)熱量的散失，從而可以降低建筑物采暖的運行費用；（二） 夏天：內(nèi)外兩層幕墻之間的空氣溫度很高，這時打開空氣通道上下兩端的進排風口，由于熱 煙囪效應，產(chǎn)生氣流，在

7、通道內(nèi)運動的氣流帶走通道內(nèi)的熱量，這樣可以降低內(nèi)側(cè)幕墻的外 表面溫度，減弱了室外熱量對室內(nèi)的影響，從而減少了空調(diào)負荷。通過通道內(nèi)上下兩端進排 風口的調(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，進行通風換氣。這樣，通過對太陽輻射的有效利用，就可以顯著的節(jié)省能源。有分析資 料顯示，這種雙層玻璃幕墻與傳統(tǒng)的單層玻璃幕墻相比，采暖時可以節(jié)約能源42%52%， 制冷時可以節(jié)約能源38%60%。因此敞開式外循環(huán)呼吸幕墻是呼吸幕墻發(fā)展的主流。結(jié)構(gòu)特點封閉式內(nèi)循環(huán)呼吸幕墻結(jié)構(gòu)特點1）內(nèi)層幕墻可采用普通幕墻或鋁合金窗，外層幕墻可采用隔熱（或斷熱）明框幕墻或者 采用隔熱（或斷熱

8、）單元幕墻。2）一般外層玻璃選用中空鋼化玻璃，內(nèi)層玻璃選擇普通單片鋼化玻璃。3）外層幕墻完全封閉，空氣流動在室內(nèi)和熱通道間進行。4）內(nèi)、外層幕墻間熱通道的寬度較窄，一般為150mm300mm。5）需要借助于專門的設備完成空氣的流動，運行成本較高。6）需要增設自然空氣進入窗。7）便于清洗雙層玻璃之間的灰塵。8）使用材料較少，因此成本較低。9）但需用電力驅(qū)動抽風，它比外循環(huán)結(jié)構(gòu)節(jié)能率低一些。10）可根據(jù)需要在熱通道內(nèi)設置可調(diào)控的鋁合金百葉窗或電動卷簾，有效地調(diào)節(jié)陽光照 射。敞開式外循環(huán)呼吸幕墻結(jié)構(gòu)特點1） 內(nèi)層幕墻可采隔熱（或斷熱）明框幕墻或者采用隔熱（或斷熱）單元幕墻，外層幕墻 可采用點支幕墻等

9、。2）一般外層玻璃選用單片或夾層鋼化玻璃，內(nèi)層玻璃選擇中空（lowe）鋼化玻璃。3）內(nèi)層幕墻完全封閉，空氣流動在室外和熱通道間進行。4）內(nèi)、外層幕墻間熱通道的寬度較寬，一般為500mm600mm，便于進入清洗工作。5）熱空氣交換不需要借助于專門的設備來完成，完全靠自然通風，維護和運行費用低。6）不需要增設專用設備自然空氣進入窗內(nèi)，外層幕墻設計有進出風口，內(nèi)層幕墻設計 有開啟門或窗，需要注意的是進出風口應防止沙塵的進入。7）雙層玻璃之間的灰塵應考慮方便清洗。8）使用材料較多，因此成本較高。9）不需用電力驅(qū)動抽風，節(jié)能效率高。10）可根據(jù)需要在熱通道內(nèi)設置可調(diào)控的鋁合金百葉窗或電動卷簾，有效地調(diào)節(jié)

10、陽光照 射。敞開式外循環(huán)幕墻的組織方式和結(jié)構(gòu)形式由于封閉式內(nèi)循環(huán)呼吸幕墻需要借助于專門的設備完成空氣的流動，節(jié)能率相對較低， 因此，目前呼吸幕墻多采用敞開式外循環(huán)系統(tǒng)。外循環(huán)系統(tǒng)氣流組織方式1）組織方式一水平方向以柱間為單元，豎直方向以一層為一個單元，每個單元單獨組織進風與排風。 一般從樓板面進風，在頂棚下面出風口排風，直上直出，氣流簡捷阻力小，相應地氣流過于 強烈。2）組織方式二這種方式是以柱間為單元，一個柱間全高打通，成為排風豎井，從建筑頂部排風到室外， 相鄰柱間則各層隔開，從本層下部進風口進風，在上部排風口向相鄰排風豎井排風。3）組織方式三為避免直上直下方式風速過大。氣流過于激烈，可采用

11、各層錯開進風口和排風口，使氣 流轉(zhuǎn)向相鄰柱間排風口的組織方式。4）組織方式四這種方式打破一層作為一個通風單元的格局，從各層進風口來的新風，全部匯集至頂層 頂部總排風口排出。借助于房屋全高產(chǎn)生的壓差，可以形成強烈的通風氣流。6.2結(jié)構(gòu)型式根據(jù)通風路徑的不同，敞開式外循環(huán)呼吸幕墻演變成了四種基本形式，分別是整體式、 廊道式、通道式和箱體式，這四種結(jié)構(gòu)形式代表了呼吸幕墻的演化過程。1）整體式整體式呼吸幕墻空氣從幕墻底部進入，從頂部排出。這種結(jié)構(gòu)形式結(jié)構(gòu)簡單、造價低、 隔聲性能好。其缺點是：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，防火設計也是個難點。因此，整體式幕墻可用于不超過

12、20米的多層建筑，和低層建筑 的改造工程。2）廊道式這種幕墻系統(tǒng)是以一層為單位進行水平劃分，層間有水平分隔，垂直方向不通風，每層 均有進氣口和出氣口。結(jié)構(gòu)簡單、層間防火好，每層可設開啟窗進行獨立換氣。不足之處 在于，聲音會在同一樓層間傳遞，私密性不好?？捎糜谡麄€樓層開放式設計的建筑，通道內(nèi) 可設走人格柵，可方便維修和清潔，也可作為觀光走廊。由于每層均有進氣口和出氣口，其 位置設置要合理，避免產(chǎn)生氣流短路。一般情況下，進氣口和出氣口的垂直距離不小于 500mm兩者盡量交錯布置。3）通道式這種幕墻系統(tǒng)層間有水平分隔，豎向通過風道分隔?？諝鈴倪M氣口進入，集中進入風道 從頂部排出。每層可以實現(xiàn)開啟，層

13、間及室間隔聲性能較好。缺點是熱空氣集中在通道中， 通道應位于無人房間，否則舒適性差。設計方案也較復雜，每棟建筑需要通過測試或模擬計 算才能確定通道位置，而且通道如果設計不好，會影響建筑物的美觀。適合于特定的建筑， 使用泛為不大。4）箱體式這種系統(tǒng)每層均有水平及垂直分隔，每個房間為一個獨立的箱體，可設置開啟窗進行獨 立換氣。隔音好，無滲透性噪聲，防火性、私密性好，性價比高。缺點是分隔較多，空氣通道小，煙囪效應受到一定的影響，成本較高。需解決的問題經(jīng)濟性呼吸幕墻的應用主要在歐美等國，在我國尚處于研究試驗階段。技術大多以德國技術為 主，有些材料也全部進口，造價比較高，全部引進的德國幕墻單價約7000

14、元/9000元 /m2,而利用國產(chǎn)技術和部分進口德國關鍵材料和五金附件，單價也不會低于3500元/ m2，這就是限制這種幕墻的大面積應用。此外，由于建筑面積由外墻皮計起，建筑面積要損失2.5%-6.5%，開發(fā)商比較注意這 一經(jīng)濟指標。因此也限制了呼吸幕墻的應用。但從長遠來開，其節(jié)能率很高，計算和實際使用情況證明，這種幕墻使用6年，其造 價相當于一般中空玻璃幕墻1800元/m2左右，使用10年，加上折舊考慮，相當于單層幕墻 1200元/m2。因此，從長遠利益來看，經(jīng)濟效益是明顯的，也是可行的。熱通道的設計問題我國的自然氣候、環(huán)境條件不同于歐美國家，即使在國內(nèi)，由于我國地域遼闊，各地氣 候、溫度差

15、異也很大。因此，如選用這種幕墻形式，尤其是采用外循環(huán)幕墻時，最好能根據(jù) 當?shù)貤l件進行試驗。有條件的科研設計單位可以選擇相應課題進行研究，做好技術儲備，選 擇好合適的熱通道尺寸、進出風口大小，保證幕墻保溫節(jié)能及隔音降噪達到最佳。同時由于我國北方大部分地區(qū)春秋季節(jié)風沙天氣較多，尤其可吸入顆粒物和昆蟲非常嚴 重，歐洲的外循環(huán)體系結(jié)構(gòu)從防塵與清洗等方向不能完全滿足我國北方地區(qū)要求。因此采用 外循環(huán)體系結(jié)構(gòu)設計時應充分考慮適合我國實際情況的防塵與清洗形式。消防問題熱通道內(nèi)的煙囪效應會造成消防上的隱患，因此，在設計熱通道時應與大樓的消防分區(qū) 及報警系統(tǒng)統(tǒng)籌考慮。工程實例國外工程呼吸幕墻由來已久第一個雙層幕

16、墻建于1915年至1918年，地點是美國舊金山，此后分別于1926年、1929年出現(xiàn)了第二、第三個雙層幕墻建筑實例。此后逐漸得到應用，尤 其在德國，應用更為廣泛。部分呼吸幕墻應用實例見下表。序 號工程名稱國家類型備注1西方化工中心大廈美國紐約封閉式內(nèi)循環(huán)典型封閉式內(nèi)循環(huán)建筑1980 年竣工2勞氏大廈英國封閉式內(nèi)循環(huán)典型封閉式內(nèi)循環(huán)建筑1979 年設計，1986年間建成3法蘭克福商業(yè)銀行德國敞開式外循環(huán)典型建筑4“RWE ”工業(yè)集團總部大樓德國敞開式外循環(huán)典型建筑，1997年建成5杜伊斯堡商業(yè)促進中心大廈德國敞開式外循環(huán)1988年設計，1993年建成6杜塞多夫Dusseldorfer Stadt

17、tors德國敞開式外循環(huán)7科隆 Victoria Ensemble 大廈敞開式外循環(huán)8漢堡 Buro-undGeschaftshaus 大廈德國敞開式外循環(huán)9紐倫堡商業(yè)塔樓德國敞開式外循環(huán)10波恩BML大廈德國敞開式外循環(huán)11海德堡印刷公司辦公樓德國敞開式外循環(huán)12杜塞多夫市ARAG2000大廈德國敞開式外循環(huán)13華沙 Focus Filtrowa 大廈敞開式外循環(huán)14柏林東火車站德國敞開式外循環(huán)15柏林汽車俱樂部德國敞開式外循環(huán)16達姆斯塔特銀行大廈德國敞開式外循環(huán)17法蘭克福安聯(lián)保險公司大廈德國敞開式外循環(huán)8.2國內(nèi)工程我國應用呼吸幕墻建筑出現(xiàn)較晚，最早應用是2000年6月投入使用的國家會

18、計學院教 學樓工程，位于北京順義區(qū)天竺鎮(zhèn)，采用敞開式外循環(huán)幕墻系統(tǒng)。而最早大面積應用的是北 京旺座中心。國內(nèi)其它的一些工程見下表。序 號工程名稱位置類型1國家會計學院教學樓北京順義敞開式外循環(huán)2中國人壽廣場江蘇南京敞開式外循環(huán)3旺座中心北京市朝 陽區(qū)敞開式外循環(huán)4揚州牧羊工程技術中心大樓江蘇揚州敞開式外循環(huán)5“久來”大廈上海封閉式內(nèi)循環(huán)6南京商貿(mào)廣場江蘇南京7凌云辦公大樓武漢8TCL大廈深圳相關信息1）有實力的單位武漢凌云建筑裝飾工程有限公司，完成的工程：凌云辦公大樓、揚州牧羊工程技術中心 大樓、南京中國人壽廣場、南京商貿(mào)廣場。公司網(wǎng)址： HYPERLINK /asp/newwall/whly/gdll.htm /asp/newwall/whly/gdll.htm沈陽遠大鋁業(yè)工程有限公司，完成的工程：北京