中國幕墻網(wǎng) 2016年會論文集系列 未盡許可不得轉(zhuǎn)載 違者必究
1. 概述
隨著2015年度中國房地產(chǎn)行業(yè)發(fā)展放緩，中國建筑行業(yè)在經(jīng)歷了30年改革開放的飛速發(fā)展后，將進入行業(yè)調(diào)整期。這種調(diào)整將不單單只體現(xiàn)在建筑市場的規(guī)模上，還會體現(xiàn)在建筑行業(yè)的發(fā)展理念上，在人們享受著改革開放紅利的同時，對未來生活的理念也將逐漸訴諸于建筑：舒適、節(jié)能、環(huán)保、高效及人工智能將成為未來建筑行業(yè)的追求目標(biāo)。而國內(nèi)幕墻行業(yè)市場產(chǎn)品也必將由低端、粗獷向高端、精細化過渡發(fā)展。本文以雙層幕墻為例，探討雙層幕墻的技術(shù)特點以及未來的發(fā)展方向--CCF密閉式雙層幕墻和ACF超中空（詞條“中空”由行業(yè)大百科提供）幕墻。
2. 雙層幕墻的基本概念及工程實例
雙層幕墻亦稱作通風(fēng)式幕墻、熱通道幕墻，由內(nèi)外兩層幕墻、中間空腔、通風(fēng)系統(tǒng)（詞條“通風(fēng)系統(tǒng)”由行業(yè)大百科提供）、空調(diào)系統(tǒng)、環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)、樓宇自動控制系統(tǒng)等構(gòu)成。它是結(jié)合煙囪效應(yīng)、熱壓差、氣壓差等原理來對幕墻內(nèi)空氣的交換與流動進行控制，裝配必要的附屬裝置來實現(xiàn)夏季散熱與冬季保溫的目的。從設(shè)計構(gòu)思、內(nèi)容組成和工作過程各方面看，都是一個各專業(yè)協(xié)調(diào)合作的多功能系統(tǒng)。
雙層幕墻作為比較流行的建筑外圍護結(jié)構(gòu)最早出現(xiàn)在德國，首次應(yīng)用于京根的史泰福工廠，建成于1903年，是一個三層的建筑，底層作為存儲空間，上面兩層用來作為工作區(qū)域。目前建筑仍在使用中(見圖1和圖2)。北美的第一個雙層幕墻工程是美國舊金山“HALLIDIE”大樓，建于1918年(見圖3)。十九世紀末二十世紀初，雙層幕墻開始進入中國，最早的是北京天亞花園，2004年竣工(見圖4)。
目前，雙層幕墻作為新型的建筑節(jié)能產(chǎn)品之一，不斷被應(yīng)用于國內(nèi)外幕墻工程中，例如位于上海鼎固大廈，2007年竣工(見圖5)，上海越洋國際廣場、陸家嘴星展銀行、金虹橋大廈等。法蘭克福的航空鐵路客運中心“THE SQUAIRE",2008年竣工(見圖6)。倫敦的萊登大廈“THE LEADENHALL BUILDING”,2014年竣工(見圖7&8&9)。
3. 雙層幕墻的分類
雙層幕墻按是否通風(fēng)可分為通風(fēng)式和密封式;其中通風(fēng)式可以分為外循環(huán)(自然通風(fēng))、內(nèi)循環(huán)(機械通風(fēng))和雙循環(huán)(混合通風(fēng))。外循環(huán)根據(jù)其循環(huán)特點可分為整面式、通道式、箱體式和外百葉式(見圖10)。
4. 雙層幕墻的優(yōu)勢及劣勢
雙層幕墻對比單層幕墻具有顯著的優(yōu)點，主要表現(xiàn)在以下幾點：
保溫節(jié)能性能：外層幕墻的存在加強了外圍護結(jié)構(gòu)的保溫性能。通過雙層玻璃幕墻之間空氣層的緩沖可以有效的降低建筑表面的熱損失。冬季時，關(guān)閉進出風(fēng)口，空氣層相對靜止，形成溫室效應(yīng)，增加內(nèi)層幕墻玻璃表面的溫度，可以節(jié)省采暖費用(見圖11);夏季時，打開進出風(fēng)口，在煙囪效應(yīng)的作用下，空氣從下端進入，在上端流出，空氣的流動帶走空氣腔中的熱量，可以節(jié)省空調(diào)費用。雙層幕墻的綜合傳熱系數(shù)可以達到1.0-1.5W/m2K，保溫性能遠遠高于普通單層幕墻。圖12為上海金虹橋項目雙層幕墻通風(fēng)器的工作狀態(tài)示意圖。
隔聲性能:雙層玻璃幕墻由于外皮對于噪聲的屏蔽作用，其隔音性能可達到55dB，大大降低了室外噪音對于室內(nèi)的影響。對城市中心區(qū)的，處于很強的交通噪音環(huán)境中的建筑尤其適宜。
舒適性：雙層幕墻通過調(diào)節(jié)空腔內(nèi)的鋁合金百頁的高度和角度，改善室內(nèi)光環(huán)境和熱環(huán)境，可依據(jù)房間內(nèi)人員的喜好進行設(shè)置，因而具有較高的熱舒適性，可見光控制性，兼其具有優(yōu)秀的隔聲性能，讓室內(nèi)生活與工作的人們有一個清涼安靜的工作環(huán)境(見圖13);另一方面，可通過內(nèi)層幕墻的開啟設(shè)計直接解決人們在雨天而無法開窗喚氣的問題。
長期經(jīng)濟性：雙層幕墻的制造成本是普通幕墻的1.5-2倍，如果采用雙層幕墻，前期一次性投入比普通單層幕墻要高，但是由于雙層幕墻的良好的保溫節(jié)能性能，所以會大大降低空調(diào)運行成本，以沈陽地區(qū)的某建筑20000 m2幕墻為例，如果采用雙層幕墻，雖然造價比普通單層幕墻高，但經(jīng)過測算，運行9年后，節(jié)省的電價就可以彌補幕墻造價的差價，一般幕墻使用壽命在25-30年，那么，從整個生命周期來看，采用雙層幕墻比采用普通單層幕墻更具有經(jīng)濟性。圖14為運行9年后普通單層幕墻和雙層幕墻總費用對比，圖15為運行30年后普通單層幕墻和雙層幕墻總費用對比。經(jīng)過對比，可以清楚的反映出采用雙層幕墻的總費用在長期來看是有優(yōu)勢的。
雙層幕墻對比單層幕墻存在的問題和劣勢,主要表現(xiàn)在以下幾點：
消防問題：由于雙層幕墻的換氣功能，在豎直方向的煙囪效應(yīng)會造成消防上的隱患，目前雙層幕墻屬新型技術(shù)，還沒有國家標(biāo)準(zhǔn)，上海市地方標(biāo)準(zhǔn)《建筑幕墻工程技術(shù)規(guī)范》DGJ08-56-2012中有關(guān)于雙層幕墻防火（詞條“防火”由行業(yè)大百科提供）的相關(guān)規(guī)定。國內(nèi)其它消防法規(guī)沒有關(guān)于雙層幕墻的專門規(guī)定，但要求起主要建筑圍護作用的內(nèi)層幕墻必須滿足消防規(guī)范要求，同時可以在總體建筑設(shè)計時考慮安裝報警器和噴淋系統(tǒng)。
空氣流通通道的清潔問題：由于城市空氣污染日趨嚴重以及風(fēng)沙和蚊蟲原因，雙層幕墻系統(tǒng)如選用外循環(huán)的通風(fēng)方式時，空氣流通通道內(nèi)的幕墻表面以及格柵區(qū)域會因空氣流通而帶入大量的灰塵和污染物，需要定期維護清理，而由于空氣通道內(nèi)的空間通常為狹長區(qū)域，機械清理非常不便，多數(shù)是由人工清理，隨著國內(nèi)人員成本的逐年升高，雙層幕墻空氣流通通道的清潔問題將給建筑物的日常圍護帶來不可忽視的經(jīng)濟負擔(dān)。
有效建筑使用面積問題：由于建筑面積由外墻皮開始計算，而雙層幕墻相對于單層幕墻在垂直于建筑立的進深方向要占有更多的平面空間，因此雙層幕墻的應(yīng)用會直接導(dǎo)致建筑的有效使用面積比普通單層幕墻損失2.5%-3.5%。
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