1、前言
節(jié)能與環(huán)保已成為當今世界的兩大主題，綠色產(chǎn)品也應運而生，且越來越受到人們的關注。建筑幕墻作為建筑節(jié)能的主體也不例外，“光污染”的影響，使建筑幕墻對節(jié)能與環(huán)保需要更加迫切，多種新型的節(jié)能環(huán)保材料如LOW-E玻璃、斷熱型材等受到了廣泛的歡迎。隨著建筑幕墻技術的發(fā)展，一種新型的從功能上提高節(jié)能、環(huán)保效果的建筑幕墻--通風式幕墻誕生并得到了應用。
2、通風式幕墻的原理與分類
通風式幕墻由內(nèi)外兩層玻璃幕墻組成，又稱雙層幕墻、呼吸式幕墻、熱通道幕墻等。（如圖1）
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與傳統(tǒng)幕墻相比，它的zui大特點是由內(nèi)外兩層幕墻之間形成一個通風換氣層，由于此換氣層中空氣的流通或循環(huán)的作用，使內(nèi)層幕墻的溫度接近室內(nèi)溫度，減小溫差因而它比傳統(tǒng)的幕墻采暖時節(jié)約能源42%-52%；制冷時節(jié)約能源38%-60%。另外由于雙層幕墻的使用，整個幕墻的隔音效果得到了很大的提高。通風式幕墻根據(jù)通風層的結構的不同可分為“封閉式內(nèi)循環(huán)體系”和“敞開式外循環(huán)體系”兩種。
2．1 封閉式內(nèi)循環(huán)體系通風式幕墻
封閉式內(nèi)循環(huán)體系通風式幕墻，（如圖2）
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一般在冬季較為寒冷的地區(qū)使用，其外層原則上是*封閉的，一般由斷熱型材與中空玻璃組成外層玻璃幕墻，其內(nèi)層一般為單層玻璃組成的玻璃幕墻或可開啟窗，以便對外層幕墻進行清洗。兩層幕墻之間的通風換氣層一般為100-200毫米。通風換氣層與吊頂部位設置的暖通系統(tǒng)抽風管相連，形成自下而上的強制性空氣循環(huán)，室內(nèi)空氣通過內(nèi)層玻璃下部的通風口進入換氣層，使內(nèi)側幕墻玻璃溫度達到或接近室內(nèi)溫度，從而形成*的溫度條件，達到節(jié)能效果。在通道內(nèi)設置可調(diào)控的百頁窗或垂簾，可有效地調(diào)節(jié)日照遮陽，為室內(nèi)創(chuàng)造更加舒適的環(huán)境。根據(jù)英國勞氏船社總部大廈及美國西方化學中心大廈的使用來看，其節(jié)能效果較傳統(tǒng)單層幕墻相比達50%以上。
2．2 敞開式外循環(huán)體系通風式幕墻
敞開式外循環(huán)體系通風式幕墻與“封閉式通風式幕墻”相反，其外層是單層玻璃與非斷熱型材組成的玻璃幕墻，內(nèi)層是由中空玻璃與斷熱型材組成的幕墻。內(nèi)外兩層幕墻形成的通風換氣層的兩端裝有進風和排風裝置，通道內(nèi)也可設置百頁等遮陽裝置。冬季時，關閉通風層兩端的進排風口，換氣層中的空氣在陽光的照射下溫度升高，形成一個溫室，有效地提高了內(nèi)層玻璃的溫度，減少建筑物的采暖費用。夏季時，打開換氣層的進排風口，在陽光的照射下?lián)Q氣層空氣溫度升高自然上浮，形成自下而上的空氣流，由于煙囪效應帶走通道內(nèi)的熱量，降低內(nèi)層玻璃表面的溫度，減少制冷費用。另外，通過對進排風口的控制以及對內(nèi)層幕墻結構的設計，達到由通風層向室內(nèi)輸送新鮮空氣的目的，從而優(yōu)化建筑通風質(zhì)量。
可見“敞開式外循環(huán)體系通風式幕墻”不僅具有“封閉內(nèi)循環(huán)式體系”通風式幕墻在遮陽、隔音等方面的優(yōu)點，在舒適節(jié)能方面更為突出，提供了高層超高層建筑自然通風的可能，從而zui大限度地滿足了使用者生理與心理上的要求。
敞開式外循環(huán)體系通風式幕墻，在德國法蘭克福的德國商業(yè)銀行總行大廈、德國北萊因--威斯特法倫州魯爾河畔埃森市的“RWE”工業(yè)集團總部大樓采用，我公司承建的北京會計學院教學樓也采用了外循環(huán)體系的通風式幕墻。
3、通風式幕墻的優(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：
*從原理上，通風式幕墻采用“煙囪效應”與“溫室效應”的原理，是從幕墻的功能上解決節(jié)能問題；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。
*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zui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。
*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。
*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。
*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。
4、通風式幕墻的應用
由于“封閉式內(nèi)循環(huán)體系通風式幕墻”與大廈的通風系統(tǒng)相連接，它的運行會增大通風系統(tǒng)的功率，從而需增大投入與消耗，因而其應用不多。“敞開式外循環(huán)體系通風式幕墻”作為一種更新形式的通風式幕墻得到了廣泛采用。下面將以“敞開式外循環(huán)體系通風式幕墻”為例，對通風式幕墻系統(tǒng)的應用作介紹。
4．1 結構型式
通風式幕墻由于是雙層體系，在目前幕墻結構型式多樣化的今天，兩層幕墻可以根據(jù)建筑效果的需要有很多種組合，但是為了zui大限度地突出通風式幕墻的通風、節(jié)能、環(huán)保的特點，一般采用如下幾種結構型式：
*內(nèi)外層結構一體式，即內(nèi)外層幕墻做成一體或一個單元。構成通風層的內(nèi)外兩層幕墻共用一根豎骨料，外層可做成明框或隱框形式，內(nèi)層則做成可開啟窗或固定窗。當兩層幕墻一體地做成單元式，則每個單元猶如一個個玻璃箱子，因此也被稱為“箱體式幕墻”。
*內(nèi)外層結構分體式，即內(nèi)外兩層幕墻各成體系，為形成通氣層通過其它方式進行隔斷。由于此種型式的兩層幕墻分別獨立，外層結構可選用明框、隱框或點式玻璃幕墻結構。內(nèi)層結構可選用各種幕墻型式或推拉、平開窗的型式。
外層幕墻作為建筑物的外表，一方面直接反映的是建筑物的造型，另一方面作為外圍護結構，它還承受風荷載、防雨水等作用，因而其結構在強度與水密性方面應作為重點考慮。內(nèi)層幕墻由于其主要是與外層結合形成換氣層，所以更應注意其與室內(nèi)功能的配合，對其密封性能要求可適當降低。4．2 換氣層與材料
通風式幕墻換氣層是關鍵，其進出風口的設置、換氣層的寬度大小、材料的選用等直接影響到其性能的發(fā)揮。
一般來講，北方寒冷地區(qū)因采暖時間長，選用通風式幕墻時，主要是利用換氣層的“溫室效應”來減少室內(nèi)熱量的散失。內(nèi)層采用中空LOW-E玻璃、斷熱鋁型材，以及相對較大的換氣層寬度將會達到較好的節(jié)能效果。
南方溫暖地區(qū)，因冷氣使用時間較長，利用通風式幕墻換氣層的“煙囪效應”來降低內(nèi)層玻璃表面的溫度可達到節(jié)能目的。因此外層采用熱反射玻璃，以及相對較小的換氣層寬度，將會增強煙囪效應的效果，來達到*的節(jié)能狀態(tài)。
4．3重點與難點問題
通風式幕墻在我國剛剛起步，對于每一個具體項目來講，還會有很多具體問題需要解決，如：
*換氣層的寬度（體積）確定。如何才能使其保溫節(jié)能與隔音降噪達到*，目前缺乏理論依據(jù)，只能依賴實驗，需從設計計算上找到理論依據(jù)。
*進出風口的設計也是通風式幕墻的一個重點，選用不當時一方面會造成換氣層循環(huán)氣流的短路，降低節(jié)能效果；另一方面進風口會帶入大量的灰塵而影響建筑的外觀效果，尤其是西北風沙較大的地區(qū)更應慎重。
*由于換氣層的煙囪效應會造成消防上的隱患，所以在通風換氣層的設計時應與大廈防火分區(qū)設計相結合。
*成本問題，也是通風式幕墻的推廣使用的一大障礙。通風式幕墻由于結構雙層、技術含量高，較單層幕墻價格高，如果采用通風式幕墻，一次性投資會增加。
總的來說，隨著通風式幕墻技術的成熟，它的推廣應用主要有兩大問題，一是認可問題，只有大家都接受了，認可了，才能得到推廣；二是造價問題，幾乎比單層幕墻貴兩倍的價格，讓不少發(fā)展商卻步。
5、通風式幕墻的發(fā)展--智能幕墻
當通風式幕墻在國內(nèi)剛剛起步的時侯，在德國、美國等發(fā)達國家已將通風式幕墻與電子計算機系統(tǒng)結合在一起，發(fā)展了智能幕墻。采用智能幕墻系統(tǒng)的建筑其能耗只相當于傳統(tǒng)幕墻的30%，可見智能幕墻將是節(jié)能環(huán)保幕墻發(fā)展的又一新的目標。
智能幕墻是通風式幕墻的延伸，是智能化建筑的基礎上將建筑配套技術（暖、熱、光、電）的適度控制，在幕墻材料、太陽能的有效利用，通過計算機網(wǎng)絡進行有效的調(diào)節(jié)室內(nèi)空氣、溫度和光線，從而節(jié)省了建筑物使用過程的能源，降低了生產(chǎn)和建筑物使用過程的費用。它包括以下幾個部分：通風式幕墻、通風系統(tǒng)、遮陽系統(tǒng)、空調(diào)系統(tǒng)、環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)、智能化控制系統(tǒng)等。
智能幕墻的關鍵在智能控制系統(tǒng)，這種智能化控制系統(tǒng)是一套較為復雜的系統(tǒng)工程，是從功能要求到控制模式，從信息采集到執(zhí)行指令傳動機構的全過程控制系統(tǒng)。它涉及到氣侯溫度濕度空氣新鮮度照度的測量，取暖、通風空調(diào)遮陽等機構運行狀態(tài)信息采集及控制，電力系統(tǒng)的配置及控制，樓宇計算機控制等多方面因素。
6、結束語
據(jù)美國科學家估計，大約50%的能源消耗是建筑耗能，從普通窗戶中損失的建筑能量是普通實體墻的5-6倍，普通玻璃幕墻雖在熱工性能上與窗戶相比有不少改進，但它仍是建筑能耗的一個薄弱環(huán)節(jié)。所以，幕墻節(jié)能技術的發(fā)展意義重大。
隨著我國國民經(jīng)濟的快速發(fā)展，建筑業(yè)的發(fā)展也突飛猛進，建筑節(jié)能也得到相關部門的高度重視，《民用建筑節(jié)能管理規(guī)定》的出臺，對建筑節(jié)能提出了明確的要求。通風節(jié)能幕墻的應用，為建筑幕墻節(jié)能技術的發(fā)展翻開了暫新的一頁，雖然，這一新技術的應用任重而道遠，但我們豎信，作為建筑幕墻的“綠色”產(chǎn)品離我們不遠了。
