双层玻璃幕墙在超高层建筑中的应用研究

张鑫

（山西六建集团有限公司，山西太原 030024）

0 引言

自然通风是建筑工程的主要参考要素，同时也是人向往舒适室内环境的标准之一。双层玻璃幕墙的应用发展充分解决了太阳辐射引起建筑能源消耗严重等问题，在合理设计的基础上，具有美观、保暖和隔热的优势。双层玻璃幕墙的应用价值主要体现在超高层建筑方面，有效降低能源消耗，提升室内环境舒适度。

1 双层玻璃幕墙的分类及设计要点

1.1 双层玻璃幕墙的分类

根据双层玻璃的设计要点，主要分为三种类型，分别为封闭式内循环双层幕墙、敞开式外循环双层玻璃幕墙及呼吸式双层玻璃幕墙，针对不同特点的超高层建筑可以选择最科学适宜的玻璃幕墙，下文针对三种类型双层玻璃幕墙进行分析。

1.1.1 敞开式外循环双层玻璃幕墙

敞开式外循环双层幕墙在超高层建筑中较为常见，其外层材料主要应用非断热型材质或单层玻璃，内层采用具有隔热或断热性能的单元幕墙。在外界气温发生改变期间将通风层中的排风口关掉，换气层内部空气因受到光照效果温度升高，因此建筑室内的整体气温将得以提高，减少供暖的能源消耗。在炎热的气候下，可以将换气层的风口开启，利用放烟通道将通风层的热度全都散发出去，以此降低室内的温度，减少室内空调设备的用电时间和能源消耗。

1.1.2 封闭式内循环双层玻璃幕墙

这种幕墙在寒冷的北方地区较为常见，其外层玻璃幕墙呈现出一种封闭状态，通常情况下，利用断热型材料或中空钢化玻璃制造而成。然而内层大多数采用单独一片或几片钢化玻璃组成或形成开关正常的窗户。大多数情况下这种类型的双层玻璃幕墙的间隔厚度在20~200mm 范围内，通风间隔和建筑顶部的暖通系统排风管道紧密相连，从而实现有效的空气循环，如图1所示。

图1 内循环双层玻璃幕墙

1.1.3 呼吸式双层幕墙

呼吸式双层幕墙的通风间隔在水平方向和竖直方向有一定的连接作用，在寒冷的冬季，可以将外层的通风口关闭，通过通风间隔产生温室效应起到室内保暖的作用。这种呼吸式双层玻璃幕墙主要应用于外层幕墙开口较少的位置，隔音功能比较强，更适合设计在外界噪声过大的大型公共建筑中[1]。

1.2 双层玻璃幕墙的合理设计

在建筑类型和气温变化的基础上科学选取双层玻璃幕墙，第一步需要掌握循环体系对于建筑物双层玻璃幕墙差异性的需求。一般情况下，外循环玻璃幕墙的内层玻璃主要选择保温效果良好的材料，主要起到保暖隔热的作用。然而选择外层玻璃幕墙的主要是为了防护，防止夹层中的遮阳装置受到其他条件的制约和危害，而且在外层开口处还设计调节夹层通风的功能。除此之外，双层玻璃幕墙空气间隔的宽度也有一定的设计要点，如果宽度过小，建筑的通风功能就不会发挥出实际作用，而且影响设备的温度散热，延长空调使用时间在一定程度上增加了能源消耗。在双层玻璃的空气间隔位置可以加入遮阳装置，有效进行隔热和通风的效果。双层玻璃幕墙是新时代高层建筑和大型公共建筑的潮流，其节能效果良好而且具有一定的环保作用。

2 双层玻璃幕墙在超高层建筑中的应用探讨

2.1 高效通风

如今高层建筑越来越多，玻璃幕墙已经逐渐获得社会和人们的高度认可。双层玻璃幕墙在建筑过程中可以在一定程度上减少混凝土的使用数量，也可以减少过大的建筑材料消耗，有利于资源节约。现在高层建筑引入双层玻璃幕墙更利于环保工作，更重要的是使用这种幕墙可以改善并加强空气中的环境，实现高效通风的效果。双层幕墙对空气流动的调节主要作用于外层的幕墙和内层幕墙的通风口位置，因此双层幕墙中内层幕墙的开关还可以在晚上进行室内通风设置，将夜间外部温度较低的空气与新鲜空气有效融合，实现室内降温，高层建筑中的住户不会因楼层高度过高无法调节室内空气而烦恼，而且在第二天起床时间及时关闭内层玻璃的开关，可以将室内的温度保持一定时间的持平而不用长时间开启空调设备，实现节约能耗。因为玻璃幕墙的双层作用，在晚上开启内层幕墙的开关后，建筑安全问题也有着一定的保障，可以有效避免风雨和蚊虫问题，因为外层玻璃幕墙的进风口位置设有安全设施如防虫、防尘网等。双层幕墙在温度较低的地带实用性更加显著，如果双层幕墙的外层具有一定的封闭性而且自带可以调节的通风口，在冬季将所有通风口关闭，可以发挥出双层玻璃幕墙的保温作用。随着社会经济的不断进步，人们的生活条件日益提高，建筑装修和装饰更加创新、独特，长时间采用大量复合型材料会导致室内的空气遭受化学药品的污染，因此新鲜空气的流通是人们最重视的问题。在风力加强时开启窗户会将屋内的办公用品吹跑，阴雨天气需要紧闭窗户，现代的双层玻璃幕墙这种新型设计方案可以有效实现通风效果，具体控制空气的流动，保持室内的空气新鲜。

2.2 改善室内光环境

最受人们欢迎的双层玻璃幕墙是采光度较高而且节能、安全、舒适的幕墙。以往在普通建筑工程中常用的材料不仅无法满足现代高层建筑居住人群的要求和标准，而且对于室内光度和亮度并没有明显的改善。如今采用双层玻璃幕墙后可以将强度较高的光线折射于内外两层玻璃之间，不仅可以将光照强度及时调节整合，减少屋内的刺眼效果，而且还能更好地改善室内的光环境。很多人会考虑将原有的材质或设计方案做出更改会不会对室内环境和采光效果产生负面作用，答案当然是不会。利用双层玻璃幕墙不会产生任何化学气体，甚至对屋内的环境不会造成任何影响，也不会对人体的健康发展造成威胁，这种玻璃幕墙可以最大限度地改善室内光环境[2]。

2.3 超高的隔音效果

超高层建筑过程中采用双层玻璃幕墙的核心原因就是其隔音效果非常强。身处在城市中心地带或繁华位置，交通和人流量过大，很容易出现噪声干扰，利用双层玻璃幕墙可以有效抑制这种影响。双层玻璃幕墙高效隔音效果的主要原理在于双层幕墙之间的间隔空间在设计制作时可以尽量做大，这样可以呈现出更好的隔音效果，减少附近的噪声干扰，尤其对于马路两边和与马路之间的距离不是很远的高层建筑来说这种效果作用最为实用，可以为人们提供足够宁静的办公场所和生活环境，进而提高工作的效率和生活质量维护大众的身体健康发展。现阶段很多建筑行业都采用这种隔音效果良好的双层玻璃幕墙。

2.4 节能和调节效果强

双层玻璃幕墙发挥着较强的节能效果，高效节能的设计可以优化室内的环境，而且这种节能措施室内外空气互通的效果也是极好的。双层玻璃幕墙高效的通风性能尤为突出，在温度较低区域的建筑中，双层玻璃幕墙需要采用内循环式，利用外部的通风口将室内的空气驱赶到两层玻璃的夹缝中，并与室外流通的空气进行循环交换，在一定程度上提高内层幕墙的表面温度，当人们与内层玻璃之间的距离缩短时，不会产生冰冷的感觉，从本质上符合人们生活环境舒适度和冬暖夏凉的要求。

2.5 热工性能

双层玻璃幕墙的运行机制过于烦琐且复杂，在不同的环境和气候条件下还会为人们呈现出不一样的热工性能。在温度较高的地区，炎热的夏季里往往室内热量过大引起空调耗能的增加，双层玻璃幕墙可以做到真正意义上的节能减耗，改善室内的热量积累数量。在双层玻璃的设计阶段需要进行模拟实验进行验证，为了进一步确定双层玻璃可以达到保温和通风的效果，证明其实用性，我国很多建筑工程师和设计人员在研发过程中采用计算流体动力学方法，针对冬季和夏季两个气候条件中的气流和温度场进行实验分析探索，以保证双层玻璃幕墙在超高层建筑的实际应用中可以发挥出应有的热工性能[3]。

3 结论

综上所述，双层玻璃幕墙与传统的普通幕墙相比可以看出，前者的优势在于可以改善室内的舒适度、采光度，并通过合理的设计要点和方法，具有一定的节能效果。现阶段，随着生活水平的逐渐提高，人们对高层建筑居住环境提出了更多的要求和标准。在这样的背景下，相信在不久的将来双层玻璃幕墙可以占据社会市场的主要位置。