建筑智能玻璃幕墻系統初探

　　1、關于節能現狀
　　據資料顯示，我國既有的約400億時城鄉建筑中，99%為高耗能建筑;新建的幾十億平方米建筑中，95%以上仍為高能耗建筑。它們的單位建筑面積采暖能耗，相當于氣候條件相近的發達國家節能建筑的2倍一3倍。面積如此之巨的高耗能建筑，白白浪費了以天文數字計量的能源，不僅使本已緊張的能源供應雪上加霜，還排放出大量的廢氣、粉塵以及巨大的熱量，既加劇了環境污染，又使夏天越來越熱、冬天越來越暖。盡管國家已制定出具有相當高學術水平的、符合國情的建筑設計節能規范，但單項標準偏低，加上缺乏有效的控制管理機制，使國內能耗水平大大高于歐洲，而舒適水平反而降低。發達國家最新建筑保溫節能技術規范是經過多年發展完善而成的，適用于住宅、辦公、旅館等公共建筑的節能設計與管理。
　　從國外實際工程中操作的情況來看，執行新的節能標準有效地降低了建筑能耗，同時并術會太多地限制建筑設計的表現力。借鑒國外成熟的節能技術與管理方法，有可能大幅度降低中國建筑能耗，以達到節能能源、保護環境、可持續發展的目的。智能玻璃幕墻就是一種較新的節能技術。目前，國外很多的建筑外墻己經開始采用這種幕墻技術來降低建筑所需的能耗。

　　2、關于節能建筑元素—智能玻璃幕墻
　　智能玻璃幕墻廣義上包括玻璃幕墻、通風系統、空調系統、環境監測系統、樓宇自動控制系統。其技術核心是一種有別于傳統幕墻的特殊幕墻—熱通道幕墻。它主要由一個單層玻璃幕墻和一個雙層玻璃幕墻組成。在兩個幕墻中間有一個緩沖區，在緩沖區的上下兩端有進風和排風設施。

　　2.1 智能玻璃幕墻的設計原則
　　智能玻璃幕墻的設計不是一種獨立的純外墻構造性設計，而是先進的整體建筑能耗平衡設計的重要組成部分，通過外墻構造的調節機制，配合整個建筑技術設備之間的互動，以達到一種能源優化的效果。智能玻璃幕墻的設計原則概括起來有以下幾點:
　　1) 利用太陽輻射熱，節約冬季采暖所需能源。
　　2)最大限度地利用自然采光以減少人工照明。
　　3)利用建筑樓板、墻體的蓄熱性和晝夜溫差，減少夏季制冷需求量。配合樓板采暖制冷系統創造舒適健康的室內環境。
　　4)各種幕墻機制、通風、遮陽、蓄熱和建筑空調供暖通風等相互之間智能配合，以達到最高效率。

　　2.2 智能玻璃幕墻的主要形式—雙層幕墻智能玻璃幕墻主要通過雙層幕墻的形式得以實現。
　　其內層幕墻相當于傳統的玻璃幕墻，是室內外的分界線，通常由中空保溫玻璃構成，并設可開啟窗扇;外側玻璃通常由單層鋼化玻璃構成(也有外側玻璃采用中空保溫玻璃的實例，屬于機械通風式雙層幕墻系統)。外側玻璃主要功能是承受風載以及防雨水、風沙、噪聲以及形成兩層玻璃之間一個相對穩定的，可以調節的空氣緩沖層。外側玻璃幕墻上有精心設計的可調節的進風口和出風口。兩層玻璃之間距離根據功能構造不同可為20cm-100cm.在這一空間里，通常設置遮陽百葉等裝置。如果寬度在60二以上，可在樓板高度上設置金屬格柵作為檢修走廊。

　　2.2.1雙層玻璃幕墻的工作原理
　　寒冷季節，玻璃幕墻可以最大限度地吸收太陽輻射熱，通過調節進出風口的大小，可以控制適當的新風換氣量，而進人兩層玻璃幕墻之間的緩沖空間的空氣，已被陽光初步加熱。再送人室內時可減少送暖量。
　　夏季炎熱時期，位于兩層玻璃空間的遮陽設施被放下來，絕大部分太陽輻射能量在這里被擋住，并通過精心組織的自然通風排到建筑之外。由于外層玻璃具有遮風避雨及防盜作用，夜間室外冷空氣可以通過開啟的內側窗戶冷卻建筑。樓板等高蓄熱體，次日上午氣溫上升時，樓板、墻體等將會有效地冷卻室內溫度。在春秋季節，雙層幕墻的開啟可以完全打開室內達到完全自然通風。

　　2.2.2雙層玻璃幕墻的通風模式
　　雙層玻璃幕墻的主要優點之一是全年大部分時間里可以實行自然通風包括高層建筑在刮風下雨的天氣里。在組織通風系統時要考慮避免室內排出的渾濁空氣被再次吸人室內。在實際工程中有4種雙層幕墻通風系統:
　　1)樓層水平進出風口對角通風系統;
　　2)帶窗下墻的通風系統;
　　3)豎向窗框進風，橫向排風系統;
　　4)帶豎向風道的箱式外窗排風系統。

　　2.2.3雙層智能玻璃幕墻的優點
　　1)運用空氣熱壓原理和煙囪效應，把新鮮空氣吸人室內，同時把室內污濁空氣排到室外，并能夠有效防止灰塵進人室內。實現一年四季，無論刮風下雨，特別是在高層建筑上都能達到自然通風。
　　2)由于采用雙層玻璃幕墻和中間緩沖空氣層，使幕墻整體的冬季保溫，夏季隔熱性能非常優越。高層建筑遮陽設置在雙層玻璃幕墻中間，可以把太陽能隔住。
　　3)合理的采光功能，可根據使用者的需要調整光線的亮度和進深人射方向。
　　4)由于形成了中間空氣緩沖層，使冬季主要進人室內的空氣得到初步加溫;夏季主要的熱輻射被遮擋在中間緩沖層之后，被有組織地排出室外，因而能夠有效地節約采暖制冷能源。
　　5)卓越的隔聲降噪功能。
　　在德國的實際工程中測量結果顯示，雙層玻璃的隔聲效果非常優秀，這已經成為業主采用這一技術的決定性因素之一。雙層幕墻的隔音效果在窗戶向內開啟和關閉的狀態下分別比單層幕墻隔音效果提高10dB以上。
　　6)為建筑設計提供了一種新的表現形式，更能夠體現現代科技的美感和玻璃建筑的纖細、輕盈通透和精美，受眾多建筑師和業主喜愛。

　　2.3智能玻璃幕墻的岌展前景
　　歐洲智能玻璃幕墻技術的發展主要表現在兩個方面:
　　1)深人廣泛的基礎理論研究，特別是在提高舒適度和能量動態研究方面，各方面專業人員從不同角度對已建成的雙層幕墻建筑進行大規模、長時間的跟蹤實測，掌握了大量的第一手數據，并提煉到理論高度，對幕墻的設計進行模擬和指導，這項工作還在深人進行。有的研究項目對幾十幢已建成的大廈進行5年以上時間的跟蹤研究。這些基礎研究為智能幕墻的發展和優化提供了堅實的理論支持。
　　2)在幕墻與建筑設備、空調系統的配合方面又有新的進展、探索。如外墻新風裝置設備，這種小型機具有高效通風采暖、降噪功能，可有效提高舒適度和使用靈活性。智能玻璃幕墻在歐洲發展的較快，能源價格和環保意識是推動這項技術發展的主要動力。創造舒適健康的室內環境，減少員工缺勤率，提高企業效益與競爭力以及獨特的建筑形象與表現力也是促進這項技術發展的重要因素。保險行業和一些大型跨國公司首先采用了這項技術。一方面表現了其保護環境的公益性意識;另一方面建筑形象也代表了現代最先進的精美輕盈的通透民主的公司形象，創造高舒適的健康辦公環境，雖然投資較高，但作為自己的地產，長期使用經營，運營成本可以收回建設資金的投人，經濟上也劃算。由于其構造特點，既能滿足節能、調節光線強度、保證使用功能要求，又能最大限度地利用玻璃透明性的特點，使其能夠達到一種新的晶瑩剔透的高科技形象，加之辦公條件舒適、運營成本低，底得不少建筑師及業主的青睞。

　　3、關于智能玻璃幕墻的再思考

　　智能玻璃幕墻由于其優良的節能性能得到了越來越多人的關注，但是其高昂的價格和對施工的高標準要求，使其在常規建筑上很少得到應用。但智能玻璃幕墻的雙層玻璃層的結構，構造并不復雜，有可能在常規建筑中利用，例如住宅建筑。作為公共建筑類型中的重要一類，住宅建筑和人的生活息息相關，對室內環境的要求也更高。雙層玻璃幕墻結構，可以利用外層的單層透明安全玻璃，內層的中空低輻射玻璃，以及中間的空氣層及相應的遮陽設施來提高住宅的熱工性能。構造結構可以根據具體經濟性要求進行選擇和變化。

　　參考文獻:
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