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【 第一幕墙网 】
1．定义： 2．热通道幕墙的由来，是反射玻璃幕墙对太阳光的反射以及光波反射而带来的一些有害光污染，对人们生活和健康产生不利影响，特别是镀膜高反射玻璃透光率越低，使室内显得越暗，遇到阴天，建筑物内部的照明由电灯来提供，给人们带来极大不方便，同时浪费了大量电能，人们感到极不舒适。在这种背景影响下，首先产生了新的幕墙体系——大清白玻璃全玻幕墙，开始这种玻璃幕墙大部分使用在大门厅，以后发展到全部都使用通透的全玻璃幕墙系统。但是这种幕墙有一个极大的缺点——太阳强紫外线幅射和太阳热幅射透过大清玻璃进入室内，使室内温度大大升高。破坏了人们生活的舒适性。一般热工性能K=5左右不节能。在90年代，首先在西欧出现了即有通透性，又能防止太阳强幅射，并能使整个窗体具有较高的节能效果的幕墙——双层热通道玻璃幕墙。 我国出现这种先进的节能双通道幕墙是在2000年以后的事情。首先在国外设计的指导下，最早出现在上海“久来”大厦，而北京第一个大面积双通道幕墙——“旺座”呼吸式双热通道幕墙是2001年10月开始制造。前者是内循环系统结构，后者是外循环式结构的典型代表。 不管是内式循环还是外循环通道幕墙，都具备防尘、防虫、换气通风、节能、光线可控、隔音与抗震、防火也十分安全。这项技术由西欧传入我国后，我们设计、生产这种高科技幕墙时，必须要从国情出发，具体设计，不能全部照搬。因为西欧各国冬季温度高，基本无沙尘天气，要合理认真考虑中国的国情，满足我国要求的性能和价格。 这种幕墙在原理上、结构上都比常规幕墙变化很大，尤其它的设计完全不同于常规幕墙的方法和结构计算，大部分安全参数和性能，在国外都要做一系列的试验才能确定。而中国目前没有双层幕墙标准和规范来约束它，因此到国外做试验是必要的，但试验费很昂贵。从结构形式和理论依据证明，能够满足我国各个地区工程项目的各项要求的新技术。并使幕墙体系向光电幕墙、智能幕墙方向发展。这种幕墙在结构上都比常规幕墙变化大。尤其完全不同于其它常规试验方法，对结构强度计算上也出现了新的课题。 二、双层热通道总体深化设计中的几个重要设计要求 （一）双热通道幕墙最小单元高度是一个层高，它分独立箱体单元或全通道式等形式，但目前设计最多的是独立箱体单元式。本文主要以这种形式的呼吸式幕墙为例来说明它深化设计中的一些要求。 （二）热功性能计算及舒适性要求 1. 冬、夏两季“呼吸式”玻璃幕墙的热量交换或夏季烟囱效应（热浮力效应）带走热量计算，或冬季向室内输送热量计算，估算它们的效果比例值。 2. 按GB50176和GB50189-2005节能标准分别计算外层、内层的K值，K（W/m2-℃），计算出综合性的KΣ值。 3. 用热工计算方法对于冬、夏季计算双通道内外热量交换总值： η=Q0/QΣ QΣ=Q1+Q2+Q3+Q4 Q0——由热浮力效应带走热量； Q1——太阳能辐射进入内腔热量（通过单玻）； Q2——外框及通风口传递热量； Q3——室内传递到内腔热量； Q4——因缝隙通气热量。 4.确定进风口、出风口百页不同角度的面积和进出口面积比，要求百页一定可自动控制或电控，保证光线可调控。 5.要求设计此参数时满足夏天或冬天阳光辐射入室内，节能热量率25-30%，保证烟囱效应。计算条件是：外面风速3-5M/S，温度28℃-42℃（热通道内温度60-75℃），冬季进口-10℃，风速3-5m/s（通道内温度为30℃）。若计算有困难，必须在大面积安装前进行热试验，满足节能率不低于30-35%的承诺。 6.双层热通道玻璃幕墙要求在春季、秋季、夜间能在自动自然通新风的功能，并要求进入清洁和进新风开启方式不同。 7. 要求对外界恶劣气候条件（如沙尘暴）时，出口、进口必须能电动控制，自动关闭，并抗8级大风冲击，不能发生共振或空气哨声。百页全关闭时，气密性不低于Ⅳ级。 8. 对外层玻璃在相对湿度60%以内，防结露及防霜的具体办法（是否考虑采用隔热驳接头？）以及冷凝水的收集及排出方式，或采取风吹式或防结露办法。 9. 在方案设计时，满足采用自然通风功能，及时考虑将进入室内的空气中的沙尘及污染减小到最低程度，达到卫生、舒适和节能的目的。在加防尘网时，使空气阻滞度尽可能达到最小。 10.本工程防噪音及防空气哨声的指标较严格，在设计中满足噪音进入室内损失不低于外层△B1=22dB，内层玻璃不低于△B2=30-32dB，合成△B不低于45dB。 （三）外循环双层幕墙对保证安全性提出以下要求： 1.对外层点式驳接的设计寿命不低于30年，要求玻璃在出现7-8烈度地震力作用下不准脱落。因此，设计时玻璃必须是钢化，必要时双层钢化夹胶玻璃也可考虑，外层可以使用框格结构，可降造价10%（材料费）。 2.对驳接玻璃四个孔，必须严格计算孔的10mm周边挤压应力，以及孔内侧受重量及空气动力下洗合力作用的玻璃厚度约60°角内的玻璃截面积受挤压应力，要求二种应力不得超过（15-20Mpa），设计安全剩余系数不小于2.5-3。 4. 抗震计算本工程重点要求按8度设防（北京地区），具体指标是对水平抗震计算为重，震动惯性水平方向加速度为0.15g，垂直为0.24g，按此数据计算后确定最佳玻璃对缝宽度（同时考虑到沉降及房间位移）。 5. 防火要求： 1）总要求防火指标不低于2小时，不准有层间和左右间的火势蔓延通道。内层玻璃要求在250-320℃时，能坚持20-24分钟不自爆，因此建议考虑采用防火玻璃的可能性（铯钾玻璃）。 2）要求通道内有防火自动排烟或手动应急打开排烟口及设计烟感排烟系统。 3）设计通道宽度不能低于500mm，一旦火灾发生，向门的方向无法逃离时，暂时进入通道内与火源和毒烟气体隔开，并开启通风排气孔进行人员自救，要求保证30-40分钟内层玻璃不自爆（可做模拟试验，保证上述时间要求）。 4）必要时考虑在通道内设置拉力250kg的系镏环和不小于到地面营救防火绳，必要时也可以打破玻璃自救逃生（可在隔板下设置防火斧打坏玻璃用）。 6）全部幕墙左右侧及上下都有等电位防雷、防静电接地，其接地电阻不大于2.5欧姆。 7）每层之间左右屋之间的通透玻璃为防盗型通道，有隐框遮档玻璃构成。 （四）材料设备要求 1.电控电机及伺服机构可以由德国进口（或由国进配套）； 2.可控百页帘由法国或德国进口（或国产配套）； 3.玻璃建议用上海皮尔金顿或南玻产品，但必须达到德国DIN相关标准要求； 4.铝型材在满足GB5237-2004标准前提下，选用中国最好的型材厂提供； 5.驳接不锈钢件建议由香港坚朗提供； 6.所有材料都必须做机械或化学成份方面试验与复检，合格后方可使用。 （五）对试验要求 1.做1：1的箱体二通道、幕墙二层玻璃LH 性试验（风压变形、防空气、防雨水渗透和热工性能试验）； 2.对单元箱体做热工性能测试； 3.对进气、排气流动特性（在不同温度、不同外面风速），进行动态试验； 4.做模拟防火自救逃生试验； 5.全面测定节能参数试验； 6.对点式驳接系统和玻璃做安全性受力、破坏试验。 7.做自然通风及防沙尘效果试验； 8.做电控百页系统耐力和疲劳试验。 （六）对工艺及安装要求 1.双层热通道幕墙工程要求必须具有准确对接安装要求，不准强迫安装。因此采用模线样板——安装焦点量规（正、反量规），协调互换性对接要求。 2.必须在进口幕墙加工中心进行高精度加工与装配。 3.对玻璃加工要严格要求，对倒角处进行放大镜检查裂纹，防止自爆，对加工孔的质量也用同样方法进行检查，尽可能对钢化玻璃做引爆处理。 4.对在建筑物上的预埋件及挂点用箱体挂点反量规进行协调安装。 （七）通道玻璃幕墙在建筑物上，由于高度、位置不同，因此要求设计计算时，可以按等强度等刚度原理设计，对节能效果也通过流动特性或风压风速不同，在性能变化大的二通道幕墙对进口、出口以及部分结构进行修改。 三、双层幕墙体系分类 双层玻璃幕墙主要分为内循环和外循环体系，有其共同点和不同点，共同特点都是在双层玻璃之间形成温室空间，并将其温室的夏季的过热空气排除室外，冬季把太阳热能有控制排入室内，使冬夏两季节约大量能源。在夏季为防紫外线和强热辐射要遮阳帘是必要的，因此都必须使用遮阳系统。内循环和外循环体系有如下特点： （一） 内循环双层玻璃幕墙结构主要特点 1．其结构设计可采用框架断热或单元断热形式。 2． 一般外层玻璃选用中空钢化或夹胶，内层玻璃选择单片钢化。 3．采用主动式空气流动措施，电控管道系统，在夏季白天时，将双层封闭热通道大部分热空气排除室外。冬季将温室效应蓄热通过打开内侧开启扇窗或开启门把热空气排向室内，达到节能效果。 4．其内外层之间的空腔厚度设计为：一般150-200mm之内 5．需要增设自然空气进入室内的窗扇通道。 6．便于清洗双层玻璃之间的灰尘。 7．使用建筑物内侧空间较少，因此成本可以降低。 8．使用电力驱动抽风，外循环结构使用电动装置，输出电动率约85W间歇使用。 9. 内侧与常闭式开启门或窗。 （二） 外循环双层玻璃幕墙结构主要特点 1．其结构设计可采用外层框架、单元或点式驳接等几种结构形式，内层框架断热或单元中空玻璃断热形式。 2． 一般外层玻璃选用单片或夹层钢化，内层玻璃选择中空或加LOW-E钢化玻璃。 3．采用自然的“烟筒” 效应通风，所有双通道箱体是独立密闭的。夏季的白天的热空气由于热浮力作用下排除室外，注意不同楼层的“烟筒”效应不同。 4．其内外层之间的空腔厚度设计较厚，便于内外层之间的空腔人员进入清洗工作（500mm）。 6．双层玻璃之间的灰尘应考虑方便清洗。 7．使用材料较多，因此成本较高。 （三） 外循环双层热通道设计中的几个问题 1．通道参数设计 双层幕墙之间“通道”高度、“通道”宽度等六个主要参数是双层幕墙的最重要的设计指标，决定性能和节能效率，进出风口面积比应控制在一定比例之间，温度与温差变化、外界风矢、进出风口压力受外界自然环境的影响，“通道”高度与“通道”宽度应进行计算，并通过风洞试验后取得合理的进出口空气流动数据，以便应用到设计，“通道”宽度也要考虑一个正常人能够进入或便于人为清洁玻璃面。构造型式可做单元体式或主体箱体结构。 2．防尘与清洗设计 结构的防尘是相对防尘，外循环式结构在欧洲的地区应用较为广泛，由于我国北方大部分地区春秋季节风沙天气较多，尤其可吸入颗粒物和昆虫非常严重，欧洲的外循环体系结构从防尘与清洗等方向不能完全满足我国北方地区要求。因此外循环体系结构设计时，应充分考虑防尘与清洗形式符合我国实际情况，进、出风口可用一种电动调节百页装置，并在通风装置中设置表面涂“纳米”涂料，减少积尘。双层幕墙之间的格栅网设计时应便于人进入清洗时承受体重。 3．节能结构设计 外循环体系的内层玻璃幕墙玻璃，应采用6+12A+6mm，外层幕墙尽可能的采用单层夹胶钢化，内层幕墙采用热断桥铝合金结构，外层可采用点式驳接结构或铝合金结构，若内外层幕墙选用透明玻璃，就必须考虑冬季与夏季，白天与夜间的气候、温度不同，而对结构设计产生的影响。外层玻璃选用夹胶透明钢化，玻璃即使破损也不会附落，避免对楼底行人造成伤害，选择透明玻璃可使阳光充分进入双层幕墙之间“通道”，形成温室效应。 夏季考虑方式：由于白天阳光照射，使双层幕墙之间通道空气温度升高，内层幕墙若采用中空低辐射，太阳能可辐射到双层幕墙“通道”之间，通过“烟筒”效应使气流上升并通过上端出风口排到室外并带走了部分热量，从而减少室内与室外的温度交换，使幕墙达到节能要求，降低夏季制冷空调的负荷。夜间没有阳光照射，内层窗玻璃采用中空低辐射，它有效的挡住室内温度向外界的传导，达到节能减少了空调用电。 通过国外公司技术统计，采用双层幕墙应能够节约能量一般30-40%左右，由于双层幕墙从材料选用到结构表达式设计的不同选择，双层幕墙节能的数据是不同的，因此，最终设计的双层幕墙节能数据应通过试验手段获得。 4．遮阳设计 以双层幕墙之间安装电动或手动操作的遮阳装置，遮阳百页可调节角度，使阳光进入室内得到合理控制，遮阳装置的安装位置非常重要；一般距外层玻璃150-180mm为最佳，也应考虑内层幕墙开启窗或门的形式而定，避免影响窗或门的正常开启的关闭。 （四） 内循环双层热通道玻璃幕墙结构 1．内循环式通道设计一直为封闭式，它二层玻璃布局与外循环式正好相反，内循环式结构外层玻璃为中空双钢化玻璃，外框为隔热型材，内层为网化单层玻璃，并有内开启扇的门或窗。双层玻璃之间距离一般100-200mm，中间加法拉利降遮阳装置。 它的换气方式是主动式的，冬天在通道内加热的空气，通过热管水道被抽到室内，或开屋内开启扇导入热风，达到节能目的。在夏天过热的空气由排风道排到屋外。此时关闭通往屋内的风管。内循环系统可设计箱体高度尺寸为层高的箱体单元体。 2．通风系统设计：这种内循环箱体单元体结构设计时，必须考虑到在天花板内侧，或地板下部空间，分别设计进屋内热风管道系统和向外排热风管道系统。个别也有专门在冬天、春天时设计的自然空气向室内进行新空气的交换装置。(作者：莫英光 魏东海) |
