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1.前言
双层幕墙以其性能优越、环境舒适早几年曾在行业内有一应用小高潮。近几年,双层幕墙的应用案例越来越少,原因是对于双层幕墙在构造、保温性能和防火性能方面存在不同的看法和认知,有些看法和认知甚至是对立的,如有人认为双层幕墙是节能的,有人认为双层幕墙不节能,有人认为双层幕墙热循环处理好了节能,处理不好不节能。本文就双层幕墙的构造、性能和评价方法作较为深入的剖析。
2.构造
顾名思义,双层幕墙应该有两层幕墙,且两层都应该是幕墙结构,因此对于有些既有建筑的改造,仅在原传统建筑外墙再挂一层玻璃幕墙不能称其为双层幕墙。再例如原本是普通玻璃幕墙,仅在室内侧楼板上增加一层玻璃,也不能称其为双层幕墙。尽管这些维护结构有些具有双层幕墙的性能,可以称其为双层外维护结构,但不能称其为双层幕墙,就像我们不能称双层窗为双层幕墙一样。只有内外两层均为幕墙的构造才能称其为双层幕墙。外层幕墙通常采用点支式玻璃幕墙、明框玻璃幕墙或隐框玻璃幕墙,内层幕墙通常采用明框玻璃幕墙、隐框玻璃幕墙,为增加幕墙的通透性,也有内外层幕墙都采用点支式玻璃幕墙结构的。在内外层幕墙之间,有一个宽度通常为几百毫米的通道,在通道的上下部位分别有出气口和进气口,空气可从下部的进气口进入通道,从上部的出气口排出通道,形成空气在通道内自下而上的流动,同时将通道内的热量带出通道,所以双层幕墙也称为热通道幕墙,或呼吸式幕墙,见图1。
图1 双层幕墙通道
2.1 内循环式
外层幕墙封闭,内层幕墙与室内有通道连通,使得双层幕墙通道内的空气可与室内空气进行循环。外层幕墙玻璃通常采用中空玻璃,内层幕墙玻璃通常采用单片玻璃,见图2。
图2 内循环示意图
2.2 外循环式
内层幕墙封闭,外层幕墙与室外有通道连通,使得双层幕墙通道内的空气可与室外空气进行循环。内层幕墙玻璃通常采用中空玻璃,外层幕墙玻璃通常采用单片玻璃。外循环式双层幕墙通常可分为整体式、廊道式、通道式和箱体式。
1.整体式:空气从底部进入 ,空气从顶部排出,空气在通道中没有分隔,气流方向为从底部到顶部,见图3。
图3 整体式
2.廊道式:每层设置通风道,层间水平有分隔,无垂直换气通道,见图4。
图4 廊道式
3.通道式:空气从开启窗进入,空气从风道中排出,层间共用一个通风道,见图5。
图5通道式
4.箱体式:每个箱体设置开启窗 ,水平及垂直均有分隔,每个箱体都能独立完成换气功能,见图6。
图6箱体式
双层幕墙最大的优点就表现在热工性能上,分歧最大的也在热工性能上。双层幕墙有明显的温室效应,顾名思义,温室效应即是双层幕墙通道能形成热屏蔽,冬季能阻止室内的热量流向室外,夏季能阻止室外的热量流向室内,使得室内处于较恒定的热环境中。双层幕墙的温室效应共有三种表现形式:其一是在炎热的夏季,双层幕墙中通道里的进气口和出气口全部打开,由于烟窗效应,空气将在通道中自下而上的运行,在空气运行过程中,将通道内的热量带出通道,使得内层幕墙处于较低的温度环境中,阻止了热量由室外流向室内,这是双层通道幕墙温室效应的表现形式之一,见图7。但是这种温室效应是动态的、随机的,只能定性描述,目前还无法定量计算,即使采用计算软件模拟计算,其结果的准确性也不好评价。
图7 温室效应表现形式之一
其二是在冬季,双层幕墙通道里的进气口和出气口全部关闭,通道中的空气静止,在阳光的照射下,通道中的空气将有较大的温升,使得内层幕墙处于较高的温度环境中,阻止了热量由室内流向室外,这是双层通道幕墙温室效应的表现形式之二,见图8。但是这种温室效应是动态的、随机的,只能定性描述,目前还无法定量计算,即使采用计算软件模拟计算,其结果的准确性也不好评价。
图8 温室效应表现形式之二
在夏季,如果双层幕墙内的空气不能及时的将通道内的热量带走,通道内的温度就会逐渐升高,通常会达到50—60度,甚至更高,这也是认为双层幕墙不节能看法形成的基础。但认为双层幕墙节能的看法刚好相反,认为即使双层幕墙通道内空气不循环,双层幕墙也是节能的,而且通道内温度越高,节能效果越好,因为它把原本应该进入室内的太阳辐射热留在了通道内,并将其中的一部分传到室外,其结果是进入室内的太阳辐射热减少。同时,由于双层幕墙通道内温度较高,甚至会超过室外空气温度,在此情况下,原本环境热量应该由室外传向室内,现在变为通道内的热量由通道传向室外,环境热量不能进入室内,即双层幕墙的通道形成了热位垒,室外热量无法穿越。
其三是双层幕墙的传热系数(词条“传热系数”由行业大百科提供)比单层幕墙的传热系数降低很多,阻止了室内外环境热量的交换,这是双层幕墙温室效应的表现形式之三。双层幕%E