双层皮玻璃幕墙技术-生态建筑（第三版）

玻璃幕墙曾一度被视为建筑国际式风格的代表，但普通玻璃幕墙要消耗大量的采暖或制冷能耗，为了解决这一问题，国外最近几年发展了一种多层皮外墙，又称为“呼吸墙”，它其实是双层或三层玻璃幕墙，只不过外层玻璃距内层（单层或双层）玻璃之间的距离较大，通常在50cm以上。在多层皮外墙中，双层皮玻璃幕墙使用最为广泛，其外层玻璃一般是固定的，内层玻璃是可以开启或部分开启的。在夏季，外层玻璃的上下通风口打开，室外空气通过下部通风口进入间层空腔，由于热压作用沿间层空腔上升，从上部通风口排出；气流一方面带走热量，降低空腔的温度，另一方面，内窗开启可以将室内温度较高的空气引出排走，起到自然通风的作用。在冬季，可以将上下通风口关闭，由于外层玻璃的温室作用使空腔内空气温度升高，减少室内散热量；也可以将上下通风口打开，引入室外新风。如果将上部通风口连接到空调新风入口，则等于对新风预热，可以减少新风的加热能耗量。双层皮玻璃幕墙按间层的贯通性分为全楼贯通式和楼层贯通式两种。全楼贯通式热压作用大，结构复杂，楼层间的支撑和通道都要采取一些特殊的构件（见图8-28（a））；楼层贯通式结构简单，易于实施，但热压小（见图8-28（b））。双层皮玻璃幕墙按构造关系又可分为外挂式、箱式、井-箱式和廊道式四类［121］［122］。

在外挂式双层皮玻璃幕墙中，建筑真正的外墙位于“外皮”之内300～2000mm处，双层皮之间的空间既不做水平分隔，也不做竖向分隔，如图8-29所示。研究表明，这种双层皮玻璃幕墙对隔绝噪声有明显的效果，但由于双层皮间空腔气流缺乏组织，对建筑的室内热环境改善作用不大。要进一步改善室内热环境，则应对其两侧和上下做竖向封闭，同时在建筑物顶部上檐和底部下檐处设置进出风口及其调节盖板。冬天盖板关闭，双层皮间空腔在太阳辐射下形成缓冲层，减少热量从室内向室外传递。夏天打开上下调节盖板，双层皮空腔存在“烟囱效应”，空气自动从下风口进入流过空腔，从上风口流出，将热量带走，减少热量从室外传向室内。也可将“外皮”设计成可转动的单反玻璃百叶，既可遮阳又可调节自然通风。意大利建筑师Piano在设计柏林波茨埋坦中心DEBIS办公楼时采用了这种技术。

图8-28　全楼贯通式和楼层贯通式示意图［117］

（a）全楼贯通式；（b）楼层贯通式

图8-29　外挂式双层皮玻璃幕墙示意图

箱式双层皮玻璃幕墙如图8-30所示，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有开口，室外的空气可以通过开口进入双层玻璃幕墙的间层空腔，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，就可实现双层皮空腔与室内外之间的气流交换。在箱式双层皮玻璃幕墙中，空腔被水平和垂直分隔形成许多独立的“单元式”箱体。水平分隔一般沿着结构柱或房间实施，垂直分隔一般沿每楼层或窗户高度进行。这种分隔有助于避免声音和气味在单元之间或房间之间串行，因此这种双层皮玻璃幕墙通常用在隔声和房间私密性要求较高的建筑中。

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图8-30　箱式双层皮玻璃幕墙示意图

井-箱式双层皮玻璃幕墙与箱式双层皮玻璃幕墙的不同之处在于，在竖向有规律地设置了空气贯通层，在空腔之间形成了纵横交错的网状通道，如图8-31所示。在这种双层皮玻璃幕墙中，由于玻璃表面吸收太阳辐射加热空腔中的空气、竖井的进出风口高度差较大，因此“烟囱效应”较强，从而加速空腔内空气的竖向流动。夏天可用这种烟囱效应隔热，冬天可将进出风口关闭，空腔形成温度缓冲层。值得一提的是，该种玻璃幕墙仍然有较好的隔声能力，可用在隔声要求较高的建筑中，但其高度不宜过高，否则空腔上部空气温度过高会影响相应房间的使用，因此，它一般用在底层或多层的建筑中；另外，要使各单元有相同的通风量，通风口大小需要仔细设计。

图8-31　井-箱式双层皮玻璃幕墙示意图

廊道式双层皮玻璃幕墙是以一层为单位进行划分的，如图8-32所示。双层皮间的距离较宽，为0.6～1.5m不等。在建筑外侧每层均形成外挂式走廊，在每层楼的楼板和天花高度分别设有进出风调节盖板。廊道式双层皮玻璃幕墙最初的构造是将上下风口对齐，但这种构造会使下层走廊排出的空气部分又进入上层走廊。改进后的构造是将进出风口在水平方向错开一块玻璃，避免了进出空气的“短路”。值得说明的是，由于该种双层皮玻璃幕墙间没有水平分隔，许多房间将通过间层空腔连接在一起，在设计时要考虑串声和防火分区问题。

图8-32　廊道式双层皮玻璃幕墙示意图

双层皮玻璃幕墙技术很好地解决了室内空气品质与建筑节能之间的矛盾，利用自然通风提供室内换气，同时又解决了太阳辐射和开窗所引起的空调负荷增加的问题。这种技术为许多欧美建筑师所青睐，最近几年，也逐渐为国内建筑师所尝试。