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医悦读 | 医疗建筑节能技术，建造“可呼吸的幕墙”

发表于讨论求助 2023-05-10 14:56:27

权威专家倾情力作

医建行业智慧结晶

本文摘选自《中国医院建设指南》，版权属于“绿色医疗建筑”公众号所有，转载请申请授权并注明出处。

作者介绍

林波荣 清华大学建筑学院教授，建筑技术研究所副所长，建筑学院院长助理

肖伟 规划设计研究院可持续建筑研究所副所长

居发礼 重庆海润节能研究院副总工

王漪 中国中元国际工程公司副总经理，总工程师

双层皮玻璃幕墙最早出现在20世纪70年代的欧洲。世界范围的能源危机加速了节能技术研究与发展，尤其是在占社会总能耗约1/3左右的建筑业，一些新型节能的玻璃幕墙技术得以发展并广泛采用，双层皮玻璃幕墙技术就是其中较具代表性的节能技术之一。双层皮幕墙也被誉为“可呼吸的幕墙”。主要是针对以往玻璃幕墙耗能高、室内空气质量差等问题，采用双层体系作围护结构，利用夹层通风的方式来解决玻璃幕墙夏季遮阳隔热的同时，达到增加室内空间热舒适度、降低建筑能耗的目的。双层皮幕墙种类繁多，但其实质是在两层皮之间留有一定宽度的空气间层，此空气间层以不同种方式分隔而形成一系列温度缓冲空间。由于空气间层的存在，因而双层皮幕墙能提供一个保护空间以安置遮阳设施（如活动式百叶、固定式百叶或者其他阳光控制构件）。通过调整间层设置的遮阳百叶和利用外层幕墙上下部分的开口的辅助自然通风，可以获得可比普通建筑使用的内置百叶更好的遮阳效果。

双层皮玻璃幕墙可以根据夹层空腔的大小、通风口的位置、玻璃组合及遮阳材料等不同分为多种不同类型，以下将介绍按照构造关系进行划分的四种基本双层皮玻璃幕墙类型。

一、外挂式双层皮玻璃幕墙

外挂式双层皮玻璃幕墙（见图2-6-9）是双层皮幕墙中最简单的一种构造方式，建筑真正的外墙位于“外皮”之内300mm~2000mm处，其间距视建筑的平面形式、两层“皮”的构造连接方式及建筑外墙的方式而定。双层皮之间的空间既不做水平分隔，也不做竖向分隔。测试结果表明；这种幕墙系统对隔绝噪音具有明显的结果，但因“双层皮”之间的气流缺乏组织，故对改善建筑的热环境并无明显作用。这种幕墙往往用于城市嘈杂环境中，以隔绝噪音为主要目的。但是，由于双层皮夹层空腔中没有任何分隔，建筑物相邻房间的声音可能通过空腔相互传播。

如果希望以双层皮幕墙系统改善室内热环境，则应对此类幕墙两侧及上下作竖向封闭，同时在建筑物顶部的立面上檐及底部的下檐处设置进、出风调节盖板。冬天盖板关闭，双层皮间的空气阳光辐射下可形成温度缓冲层，减少了室内、外温差，进而可以降低建筑外立面的传热量。夏天，打开上、下调节盖板，利用双层皮夹层空腔内外温差形成的“烟囱效应”，可通过对流方式带走蓄存在夹层空腔内的太阳辐射热，减少了太阳辐射进入室内的热量。

图2-6-9 外挂式双层皮幕墙示意图

若将“外皮”设计为可转动的单反玻璃页片，则此“外皮”也可作为可调节的遮阳及自然通风系统。

二、“箱式”双层皮玻璃幕墙

箱式双层皮幕墙（见图2-6-10）是最早的双层围护结构雏形Airflow—Window变化而来的。它主要由一个带有内开窗扇的框架组成，由单层玻璃组成的外层幕墙上下部位均设置有开口，室外的空气可以通过开口进入双层玻璃幕墙的夹层空腔，空腔内的空气也可以从开口处排出，通过外层幕墙的开口和内层幕墙的内开窗就可以实现双层皮空腔与室内、外之间的自然通风了。

双层皮夹层的空腔将沿着结构柱或者是房间进行水平分隔，而垂直方向则每楼层或者沿窗户高度进行分隔，这些分隔将建筑外立面划分为许多独立的单元，因而也称之为“单元式”双层皮幕墙，这些单元的划分将有助与避免声音和气味在单元之间或者是房子之间串行。因此该种幕墙通常将用在对隔声具有较高要求，或者对房间私密性要求很高的建筑中。

图2-6-10 箱式双层皮幕墙示意图

三、井－箱式双层皮玻璃幕墙

井－箱式双层皮幕墙（见图2-611）是由箱式双层结构演变而来的。与箱式双层皮幕墙不同的是：井－箱式双层皮幕墙在竖向有规律地设置了贯通层，这样，在玻璃空腔之间便形成纵横交错的网状通道。夹层空腔内的空气被吸收了太阳辐射的玻璃表面加热后升温，同时由于竖向的井相对较高，会导致很强的“烟囱效应”，这种效应加速了双层皮空腔内空气的竖向流动。由于该种结构的排风口布置在建筑物的上部，与立面上进风口有较远距离，故可以杜绝空气的“短路”可能，在冬天则可以关闭或减少进风口，减缓“井”内空气流动，以形成适宜的温度缓冲区。

井－箱式结构获得很强的“烟囱效应”仅需要较少的立面开口面积，这也使得该幕墙结构可以有效的减少室外噪声进入室内。尽管我们知道“烟囱效应”会随着高度的增加而加强，在实际使用中，这种井－箱式双层幕墙的高度也是有限制的，这是因为，虽然“烟囱效应”增加了空腔内的空气流动，但同时也使得上部建筑幕墙夹层内部的空气温度过高，影响了这部分建筑的使用，因此，该种结构的双层皮幕墙通常用在底层或者多层建筑中。此外，要想使得每个单元的具有相当的通风冷却效果，各个单元之间的通风口大小尺寸需要仔细设计。

图2-6-11“井－箱式”双层皮幕墙示意图

四、“廊道式”双层皮玻璃幕墙

廊道式双层皮幕墙系统（见图2-6-12）是以一层为单位进行水平划分的。双层皮夹层的间距较宽，0.6m~1.5m不等，在建筑外侧每层均形成外挂式走廊，因此也称之为廊道式双层皮幕墙。在每层楼的楼板和天花高度分别设有进、出风调节盖板。这种构造最初的设计是将立面上的进风、出风口对齐设置。这种做法有一个明显的问题，即下层走廊的部分排气又部分变成了上层走廊的进气，这无论对空气质量还是温度缓冲效果都会产生负面影响。改进后的进风、出风口在水平方向错开一块玻璃分隔的距离，避免了进气、排气的“短路”。此外，需要注意的是，由于该结构的双层皮幕墙并没有水平分隔，许多房间将通过双层皮夹层空腔连接在一起，在设计时需要考虑到房间窜声和防火分区的问题。

图2-6-12廊道式双层皮幕墙示意图

此外，双层皮玻璃幕墙还可以根据夹层空腔的大小分为窄通道式（100mm~300mm）和宽通道式（>400mm）双层皮幕墙；根据夹层空腔内的循环通风方式分为内循环式（夹层空腔与室内循环通风）和外循环式（夹层空腔与室外循环通风）以及混合式（夹层空腔可与室内外进行通风）双层皮玻璃幕墙。