呼吸式幕墙总结

1、呼吸幕墙简介随着科学技术的进步、经济的发展，建筑领域的变革日新月异，新技术研究、发展突 飞猛进，新材料应用层出不穷。高层和新型建筑外墙大量采用的幕墙也从最初的明框玻璃幕 墙、隐框玻璃幕墙，发展到目前较为先进的点支幕墙和全玻幕墙。近年来，在德国、美国和 北欧一些国家，又出现了一种新型的玻璃幕墙一一环保型节能呼吸式幕墙。这种幕墙可以获 取大量日照，提供良好的自然通风，又能节约能源，并为室内提供舒适的环境，因此被称之 为新一代幕墙。基本概念呼吸幕墙不同于传统幕墙，它由内、外两层幕墙组成，因此又称为双层幕墙。内外幕墙 之间形成一个相对封闭的空间，空气可以从下部进风口进入这一空间，又从上部排风口离开 这

2、一空间，这一空间经常处于空气流动状态，空气在此空间内的流动与内层幕墙的外表面不 断进行热量交换，就好像是在进行呼吸，故而这种幕墙被形象地称为呼吸幕墙。空气流动用 以进行热量交换的空间，通常称为热通道，因此呼吸幕墙也称为热通道幕墙。国外也称作主 动式幕墙（Active Curtainwall）。优点通风式幕墙与传统的单层幕墙相比有如下突出的优点：1） 从原理上，通风式幕墙采用“烟囱效应”与“温室效应”的原理，从幕墙的功能上解 决节能问题；而单层幕墙则只是从材料的选用上，通过材料本身的特性来达到一定的 节能效果。2）从环保上，通风式幕墙由于其功能解决节能，外层玻璃选用无色透明玻璃或低反射玻 璃，可

3、最大限度地减少玻璃反射带来的不良影响（“光污染”）；单层玻璃幕墙为保 证室内外效果与节能的考虑，玻璃一般选用有一定反射功能的镀膜玻璃。3） 从节能上，通风式幕墙由于换气层的作用，比单层幕墙节能约50%，是解决建筑节 能的一个新的方向。4）从使用上，换气层的出现，使通风式幕墙夏季节省制冷费用，冬季可节省取暖费用。 同时遮阳百叶置于换气层，能有效地防止日晒又不影响立面效果。5）从舒适度方面，通风式幕墙的隔音性能可达到55dB，让室内生活与工作的人们有一 个清静的环境；另一方面，无论天气好坏，勿须开窗换气层都可直接将自然空气传至 室内，为室内提供新鲜空气，从而提高室内的舒适度，并有效地降低高层建筑单

4、纯依 赖暖通设备机械通风带来的弊病。通风式幕墙的上述优点，使之在国际上众多发达国家得到了很大的发展，在我国已开始 得到重视，并进入使用阶段。3 分类呼吸幕墙根据空气流动方式的不同可分为封闭式内循环呼吸幕墙和敞开式外循环呼吸 幕墙。封闭式内循环呼吸幕墙的外幕墙完全封闭，从室内的下通道吸入空气，在热通道内上升 至上部排风口，从吊顶内的风管排出，这一循环完全在室内进行，如图1a。由于封闭式内 循环呼吸幕墙进风口是室内空气，热通道中空气温度与室内基本相同，这就大大节省了取暖 和制冷的能源消耗。这种形式的幕墙对取暖地区更为有利。但由于封闭式内循环呼吸幕墙的 循环要靠机械系统，对设备有较高的要求。与内通风

5、幕墙相反，开敝式外通风幕墙是封闭的， 采用中空玻璃；外幕墙采用单层玻璃，设有进风口和排风口，利用室外进入，经过热通道带 走热量，从上部排风口排出，减少太阳辐射热的影响，节约能源，如图1b。它无须专用机 械设备，完全靠自然通风，维护和运行费用低。是目前应用最广泛的形式。（a）封闭式内循环呼吸（b）敞开式外循环呼吸图1呼吸幕墙空气循环示意图工作原理4.1封闭式内循环呼吸幕墙工作原理封闭式内循环呼吸幕墙由两侧玻璃之间的通道和吊顶部位的暖通系统抽风管相连接，依 靠暖通机械系统，形成自下而上的强制性空气循环，室内空气通过内层玻璃下部的通风缝进 入热通道内，使热通道中空气温度与室内基本相同，内侧幕墙的表面

6、温度接近或达到室内温 度，形成优越的温度条件，这就大大节省了取暖和制冷的能源消耗，达到节能效果。同时通 道内可设置可调控的百页帘或垂帘，以有效地调节日照遮阳。这种系统的主要缺点是依赖于 大功率的暖通系统，节能效果有所降低。敞开式外循环呼吸幕墙工作原理敞开式外循环呼吸幕墙的进风口和排风口可以开启和关闭，（一）冬天时：关闭进风和 排风口，内外两层幕墙中间的空气由于阳光的照射温度升高，像一个温室。这样等于提高了 内侧幕墙的外表面温度，减少了室内热量的散失，从而可以降低建筑物采暖的运行费用；（二） 夏天：内外两层幕墙之间的空气温度很高，这时打开空气通道上下两端的进排风口，由于热 烟囱效应，产生气流，在

7、通道内运动的气流带走通道内的热量，这样可以降低内侧幕墙的外 表面温度，减弱了室外热量对室内的影响，从而减少了空调负荷。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。这样，通过对太阳辐射的有效利用，就可以显著的节省能源。有分析资 料显示，这种双层玻璃幕墙与传统的单层玻璃幕墙相比，采暖时可以节约能源42%52%， 制冷时可以节约能源38%60%。因此敞开式外循环呼吸幕墙是呼吸幕墙发展的主流。结构特点封闭式内循环呼吸幕墙结构特点1）内层幕墙可采用普通幕墙或铝合金窗，外层幕墙可采用隔热（或断热）明框幕墙或者 采用隔热（或断热

8、）单元幕墙。2）一般外层玻璃选用中空钢化玻璃，内层玻璃选择普通单片钢化玻璃。3）外层幕墙完全封闭，空气流动在室内和热通道间进行。4）内、外层幕墙间热通道的宽度较窄，一般为150mm300mm。5）需要借助于专门的设备完成空气的流动，运行成本较高。6）需要增设自然空气进入窗。7）便于清洗双层玻璃之间的灰尘。8）使用材料较少，因此成本较低。9）但需用电力驱动抽风，它比外循环结构节能率低一些。10）可根据需要在热通道内设置可调控的铝合金百叶窗或电动卷帘，有效地调节阳光照 射。敞开式外循环呼吸幕墙结构特点1） 内层幕墙可采隔热（或断热）明框幕墙或者采用隔热（或断热）单元幕墙，外层幕墙 可采用点支幕墙等

9、。2）一般外层玻璃选用单片或夹层钢化玻璃，内层玻璃选择中空（lowe）钢化玻璃。3）内层幕墙完全封闭，空气流动在室外和热通道间进行。4）内、外层幕墙间热通道的宽度较宽，一般为500mm600mm，便于进入清洗工作。5）热空气交换不需要借助于专门的设备来完成，完全靠自然通风，维护和运行费用低。6）不需要增设专用设备自然空气进入窗内，外层幕墙设计有进出风口，内层幕墙设计 有开启门或窗，需要注意的是进出风口应防止沙尘的进入。7）双层玻璃之间的灰尘应考虑方便清洗。8）使用材料较多，因此成本较高。9）不需用电力驱动抽风，节能效率高。10）可根据需要在热通道内设置可调控的铝合金百叶窗或电动卷帘，有效地调节

10、阳光照 射。敞开式外循环幕墙的组织方式和结构形式由于封闭式内循环呼吸幕墙需要借助于专门的设备完成空气的流动，节能率相对较低， 因此，目前呼吸幕墙多采用敞开式外循环系统。外循环系统气流组织方式1）组织方式一水平方向以柱间为单元，竖直方向以一层为一个单元，每个单元单独组织进风与排风。 一般从楼板面进风，在顶棚下面出风口排风，直上直出，气流简捷阻力小，相应地气流过于 强烈。2）组织方式二这种方式是以柱间为单元，一个柱间全高打通，成为排风竖井，从建筑顶部排风到室外， 相邻柱间则各层隔开，从本层下部进风口进风，在上部排风口向相邻排风竖井排风。3）组织方式三为避免直上直下方式风速过大。气流过于激烈，可采用

11、各层错开进风口和排风口，使气 流转向相邻柱间排风口的组织方式。4）组织方式四这种方式打破一层作为一个通风单元的格局，从各层进风口来的新风，全部汇集至顶层 顶部总排风口排出。借助于房屋全高产生的压差，可以形成强烈的通风气流。6.2结构型式根据通风路径的不同，敞开式外循环呼吸幕墙演变成了四种基本形式，分别是整体式、 廊道式、通道式和箱体式，这四种结构形式代表了呼吸幕墙的演化过程。1）整体式整体式呼吸幕墙空气从幕墙底部进入，从顶部排出。这种结构形式结构简单、造价低、 隔声性能好。其缺点是：热空气集中在高层，会使高层节能效果差，声音会在层间及室间传 递，防火设计也是个难点。因此，整体式幕墙可用于不超过

12、20米的多层建筑，和低层建筑 的改造工程。2）廊道式这种幕墙系统是以一层为单位进行水平划分，层间有水平分隔，垂直方向不通风，每层 均有进气口和出气口。结构简单、层间防火好，每层可设开启窗进行独立换气。不足之处 在于，声音会在同一楼层间传递，私密性不好。可用于整个楼层开放式设计的建筑，通道内 可设走人格栅，可方便维修和清洁，也可作为观光走廊。由于每层均有进气口和出气口，其 位置设置要合理，避免产生气流短路。一般情况下，进气口和出气口的垂直距离不小于 500mm两者尽量交错布置。3）通道式这种幕墙系统层间有水平分隔，竖向通过风道分隔。空气从进气口进入，集中进入风道 从顶部排出。每层可以实现开启，层

13、间及室间隔声性能较好。缺点是热空气集中在通道中， 通道应位于无人房间，否则舒适性差。设计方案也较复杂，每栋建筑需要通过测试或模拟计 算才能确定通道位置，而且通道如果设计不好，会影响建筑物的美观。适合于特定的建筑， 使用泛为不大。4）箱体式这种系统每层均有水平及垂直分隔，每个房间为一个独立的箱体，可设置开启窗进行独 立换气。隔音好，无渗透性噪声，防火性、私密性好，性价比高。缺点是分隔较多，空气通道小，烟囱效应受到一定的影响，成本较高。需解决的问题经济性呼吸幕墙的应用主要在欧美等国，在我国尚处于研究试验阶段。技术大多以德国技术为 主，有些材料也全部进口，造价比较高，全部引进的德国幕墙单价约7000

14、元/9000元 /m2,而利用国产技术和部分进口德国关键材料和五金附件，单价也不会低于3500元/ m2，这就是限制这种幕墙的大面积应用。此外，由于建筑面积由外墙皮计起，建筑面积要损失2.5%-6.5%，开发商比较注意这 一经济指标。因此也限制了呼吸幕墙的应用。但从长远来开，其节能率很高，计算和实际使用情况证明，这种幕墙使用6年，其造 价相当于一般中空玻璃幕墙1800元/m2左右，使用10年，加上折旧考虑，相当于单层幕墙 1200元/m2。因此，从长远利益来看，经济效益是明显的，也是可行的。热通道的设计问题我国的自然气候、环境条件不同于欧美国家，即使在国内，由于我国地域辽阔，各地气 候、温度差

15、异也很大。因此，如选用这种幕墙形式，尤其是采用外循环幕墙时，最好能根据 当地条件进行试验。有条件的科研设计单位可以选择相应课题进行研究，做好技术储备，选 择好合适的热通道尺寸、进出风口大小，保证幕墙保温节能及隔音降噪达到最佳。同时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。因此采用 外循环体系结构设计时应充分考虑适合我国实际情况的防尘与清洗形式。消防问题热通道内的烟囱效应会造成消防上的隐患，因此，在设计热通道时应与大楼的消防分区 及报警系统统筹考虑。工程实例国外工程呼吸幕墙由来已久第一个双层幕

16、墙建于1915年至1918年，地点是美国旧金山，此后分别于1926年、1929年出现了第二、第三个双层幕墙建筑实例。此后逐渐得到应用，尤 其在德国，应用更为广泛。部分呼吸幕墙应用实例见下表。序 号工程名称国家类型备注1西方化工中心大厦美国纽约封闭式内循环典型封闭式内循环建筑1980 年竣工2劳氏大厦英国封闭式内循环典型封闭式内循环建筑1979 年设计，1986年间建成3法兰克福商业银行德国敞开式外循环典型建筑4“RWE ”工业集团总部大楼德国敞开式外循环典型建筑，1997年建成5杜伊斯堡商业促进中心大厦德国敞开式外循环1988年设计，1993年建成6杜塞多夫Dusseldorfer Stadt

17、tors德国敞开式外循环7科隆 Victoria Ensemble 大厦敞开式外循环8汉堡 Buro-undGeschaftshaus 大厦德国敞开式外循环9纽伦堡商业塔楼德国敞开式外循环10波恩BML大厦德国敞开式外循环11海德堡印刷公司办公楼德国敞开式外循环12杜塞多夫市ARAG2000大厦德国敞开式外循环13华沙 Focus Filtrowa 大厦敞开式外循环14柏林东火车站德国敞开式外循环15柏林汽车俱乐部德国敞开式外循环16达姆斯塔特银行大厦德国敞开式外循环17法兰克福安联保险公司大厦德国敞开式外循环8.2国内工程我国应用呼吸幕墙建筑出现较晚，最早应用是2000年6月投入使用的国家会

18、计学院教 学楼工程，位于北京顺义区天竺镇，采用敞开式外循环幕墙系统。而最早大面积应用的是北 京旺座中心。国内其它的一些工程见下表。序 号工程名称位置类型1国家会计学院教学楼北京顺义敞开式外循环2中国人寿广场江苏南京敞开式外循环3旺座中心北京市朝 阳区敞开式外循环4扬州牧羊工程技术中心大楼江苏扬州敞开式外循环5“久来”大厦上海封闭式内循环6南京商贸广场江苏南京7凌云办公大楼武汉8TCL大厦深圳相关信息1）有实力的单位武汉凌云建筑装饰工程有限公司，完成的工程：凌云办公大楼、扬州牧羊工程技术中心 大楼、南京中国人寿广场、南京商贸广场。公司网址： HYPERLINK /asp/newwall/whly/gdll.htm /asp/newwall/whly/gdll.htm沈阳远大铝业工程有限公司，完成的工程：北京