基于双层通风玻璃幕墙的遮阳节能研究

 目前，玻璃幕墙在高层和超高层建筑中的风靡程度有增无减，它是世界各大城市建筑立面的一致选择。由于传统玻璃幕墙的保温、隔热性能均远不及传统墙体，同时传统玻璃幕墙缺乏合理控制太阳辐射的措施，这大大增加了该类建筑的制冷和采暖能耗。进入新世纪，我国推出公共建筑设计节能标准，对玻璃幕墙提出了严格的热工要求。与传统玻璃幕墙相比，双层玻璃幕墙独特的通道夹层设计，不仅为提高幕墙的保温隔热性能上提供了更多可能，更重要的是，为遮阳构件提供了一个栖身之地，使之既能有效遮阳，又不破坏建筑外观。
1 通风双层玻璃幕墙构造
双层玻璃幕墙有两个主要的体系，一个是外循环，一个是内循环，两者之间既有共同的特点，也有不同的特点。共同的特点都是在双层玻璃之间形成温室效应，在冬夏两季都能节约很多的能源，具体是冬季把太阳热能有控制排入室内，夏季是把过热空气排除室外。在夏季为防紫外线和强热辐射要遮阳帘办法是必要的，外循环和内循环体系有如下特点：
外循环双层玻璃幕墙结构主要特点：可采用外层框架、单元或点式驳接形式的结构设计，内层框架断热或单元中空玻璃断热形式；一般内层玻璃选择中空钢化，外层玻璃选用单片或夹层钢化；采用自然的“烟筒”效应，夏季的白天将温室的热空气排除室外，注意不同楼层的“烟筒”效应不同；其内外层之间的空腔厚度设计较厚，利于内外层之间的空腔人员进入清洗工作；使用材料较多，因此成本较高。
内循环双层玻璃幕墙结构主要特点：它的结构设计一般是框架断热或单元断热形式；一般内层玻璃选择单片钢化，外层玻璃选用中空钢化；采用强制措施，电控管道系统，把夏季的热空气排除室外；双层玻璃之间的灰尘容易清扫；使用材料较少，因此成本较低。
2 通风双层玻璃幕墙节能原理
一般内通风双层幕墙它的外层玻璃幕墙都是全封闭的，会在内层玻璃幕墙下部设置通风口，室内吊顶内暖通系统抽风管和热通道是相通的，室内空气通过通风口进入热通道，通过强制性空气流动循环，会让内侧幕墙表面温度和室内温度是一致或接近的，从而在玻璃幕墙附近区域形成良好的工作环境。这样就能达到节能效果，因为它在很大程度上节省取暖和制冷的能源消耗。同时为了有效的调节日照遮阳，可以在通道内设置可以调控的百页帘或垂帘。
联合幕墙外通风双层幕墙和内通风双层幕墙不同，它会在外层玻璃幕墙上下两端设有进风和排风装置，与热通道相连。在冬天会关闭进风和排风口，因为有阳光的照射，热通道里的空气温度会像一个温室一样，能提高内侧幕墙的外表面温度，从而减少建筑物采暖运行费用。到夏天的时候打开进风和排风口，因为“烟囱”效应在热通道内会产生气流，通道内的热量会被气流运动带走，此时内侧幕墙外表面温度会被降低，从而达到节能的作用。通过通道内上下两端进排风口的调节在通道内形成负压，利用室内两则幕墙的压差和开启扇就可以在建筑物内形成气流，进行通风换气。如此，通过有效的利用太阳辐射，就可以达到节能的作用。
3 双层通风玻璃幕墙的遮阳设计
3.1 玻璃幕墙遮阳的必要性 公共建筑外围护结构的主导是玻璃幕墙，它同时也是建筑物热交换、热传导最活跃的部位，它的失热损失比传统的墙体要高5～6倍，它的能耗占整个建筑能耗的40%左右，因此，对玻璃幕墙采取节能措施是很有必要的。
目前，我国的市场经济发展迅速，为了实现中国经济社会的可持续发展，建筑节能是必然选择，随着建设单位和设计单位节能环保意识的不断提高，它们对玻璃幕墙的节能要求也越来越高。要想达到理想的隔热节能效果，可以对玻璃幕墙采取遮阳措施，但是目前我国对此还不够重视。为了最大限度的减少阳光的直接照射，最好在玻璃幕墙上设置遮阳系统，可以有效的避免室内过热，这种措施也是炎热地区建筑防热的主要方法之一。
3.2 遮阳设计 在双层玻璃幕墙上设置遮阳系统，有很多好处，不仅可以最大程度的防止太阳辐射，改善室内环境和温度，也可以影响室内的采光和通风等。在设计遮阳系统的时候，有很多需要注意的问题，最好在室内安装遮阳装置，如遮阳板、遮阳百页、铝合金百叶窗帘、电动卷帘等，防止影响建筑的光洁效果。为了更好的抵抗紫外线的辐射，最好采用新型的纳米材料等。在安装遮阳装置的时候，也有很多需要注意的问题，首先它最好安装在距离外层玻璃150mm-180mm处，另外，为了不影响窗或门的正常开启或关闭，安装的时候要考虑到内层幕墙开启窗或门的形式。
电动垂卷式帘幕系统是建筑幕墙最常用的外遮阳系统，如果这种电动垂卷式帘幕系统和点式幕墙的设计结合在一起，有很多优势，首先它的电动机构性能稳定，同时它的体积也很小，当幕帘全部收回的时候，它可以完全隐藏在幕墙的框架内，完全感觉不到它的存在。这种电动机构具有自动调平功能，保证了同一水平线上的每个帘幕每次收回时自动对齐，以使第海外侨胞下落时各帘幕之间的整齐联动，很适合用在大面积整体联动遮阳系统。它的帘幕也是一种高技术产品，由织物经过特殊处理，耐候且避免积灰即使帘幕完全下落，也不会完全遮挡视线。通过它的微孔人们可以朦胧地感受室外的景色。
这种遮阳体与传统的遮阳体系和窗帘有着本质上的不同。它的智能控制系统是其主要的实现节能的手段，这种智能控制系统是从功能要求到控制模式到信息采集到执行命令到传动机构的全过程控制系统，它是一套较为复杂的系统工程。它涉及到很多方面的因素，比如气候测量、制冷机组运行状况的信息采集、电力系统配置、楼宇控制、计算机控制、外立面构造等。
4 小结
当我们从整个社会的效益来看的时候，普通的玻璃幕墙的价格固然便宜，但是它是建立在对不可再生资源的过度消费之上的，如果在它的成本里加上对资源和环境的过去消耗和破坏的话，从人类生存的角度再看的时候，就会发现其实普通的玻璃幕墙的价格是很“昂贵”的。
总而言之，随着人类科技水平的不断发展，人们的节能环保意识和审美品位也在不断的提高，建筑幕墙技术必将越来越受到人们的青睐。因为“开放与交流、舒适与自然、环保与节能”的建筑原则的要求，建筑幕墙技术也会更加的完善和得到更广泛的应用，绿色生态建筑会越来越多，势必会从根本上改善我们的生存环境。