建筑智能玻璃幕墙系统初探

　　1、关于节能现状
　　据资料显示，我国既有的约400亿时城乡建筑中，99%为高耗能建筑;新建的几十亿平方米建筑中，95%以上仍为高能耗建筑。它们的单位建筑面积采暖能耗，相当于气候条件相近的发达国家节能建筑的2倍一3倍。面积如此之巨的高耗能建筑，白白浪费了以天文数字计量的能源，不仅使本已紧张的能源供应雪上加霜，还排放出大量的废气、粉尘以及巨大的热量，既加剧了环境污染，又使夏天越来越热、冬天越来越暖。尽管国家已制定出具有相当高学术水平的、符合国情的建筑设计节能规范，但单项标准偏低，加上缺乏有效的控制管理机制，使国内能耗水平大大高于欧洲，而舒适水平反而降低。发达国家最新建筑保温节能技术规范是经过多年发展完善而成的，适用于住宅、办公、旅馆等公共建筑的节能设计与管理。
　　从国外实际工程中操作的情况来看，执行新的节能标准有效地降低了建筑能耗，同时并术会太多地限制建筑设计的表现力。借鉴国外成熟的节能技术与管理方法，有可能大幅度降低中国建筑能耗，以达到节能能源、保护环境、可持续发展的目的。智能玻璃幕墙就是一种较新的节能技术。目前，国外很多的建筑外墙己经开始采用这种幕墙技术来降低建筑所需的能耗。

　　2、关于节能建筑元素—智能玻璃幕墙
　　智能玻璃幕墙广义上包括玻璃幕墙、通风系统、空调系统、环境监测系统、楼宇自动控制系统。其技术核心是一种有别于传统幕墙的特殊幕墙—热通道幕墙。它主要由一个单层玻璃幕墙和一个双层玻璃幕墙组成。在两个幕墙中间有一个缓冲区，在缓冲区的上下两端有进风和排风设施。

　　2.1 智能玻璃幕墙的设计原则
　　智能玻璃幕墙的设计不是一种独立的纯外墙构造性设计，而是先进的整体建筑能耗平衡设计的重要组成部分，通过外墙构造的调节机制，配合整个建筑技术设备之间的互动，以达到一种能源优化的效果。智能玻璃幕墙的设计原则概括起来有以下几点:
　　1) 利用太阳辐射热，节约冬季采暖所需能源。
　　2)最大限度地利用自然采光以减少人工照明。
　　3)利用建筑楼板、墙体的蓄热性和昼夜温差，减少夏季制冷需求量。配合楼板采暖制冷系统创造舒适健康的室内环境。
　　4)各种幕墙机制、通风、遮阳、蓄热和建筑空调供暖通风等相互之间智能配合，以达到最高效率。

　　2.2 智能玻璃幕墙的主要形式—双层幕墙智能玻璃幕墙主要通过双层幕墙的形式得以实现。
　　其内层幕墙相当于传统的玻璃幕墙，是室内外的分界线，通常由中空保温玻璃构成，并设可开启窗扇;外侧玻璃通常由单层钢化玻璃构成(也有外侧玻璃采用中空保温玻璃的实例，属于机械通风式双层幕墙系统)。外侧玻璃主要功能是承受风载以及防雨水、风沙、噪声以及形成两层玻璃之间一个相对稳定的，可以调节的空气缓冲层。外侧玻璃幕墙上有精心设计的可调节的进风口和出风口。两层玻璃之间距离根据功能构造不同可为20cm-100cm.在这一空间里，通常设置遮阳百叶等装置。如果宽度在60二以上，可在楼板高度上设置金属格栅作为检修走廊。

　　2.2.1双层玻璃幕墙的工作原理
　　寒冷季节，玻璃幕墙可以最大限度地吸收太阳辐射热，通过调节进出风口的大小，可以控制适当的新风换气量，而进人两层玻璃幕墙之间的缓冲空间的空气，已被阳光初步加热。再送人室内时可减少送暖量。
　　夏季炎热时期，位于两层玻璃空间的遮阳设施被放下来，绝大部分太阳辐射能量在这里被挡住，并通过精心组织的自然通风排到建筑之外。由于外层玻璃具有遮风避雨及防盗作用，夜间室外冷空气可以通过开启的内侧窗户冷却建筑。楼板等高蓄热体，次日上午气温上升时，楼板、墙体等将会有效地冷却室内温度。在春秋季节，双层幕墙的开启可以完全打开室内达到完全自然通风。

　　2.2.2双层玻璃幕墙的通风模式
　　双层玻璃幕墙的主要优点之一是全年大部分时间里可以实行自然通风包括高层建筑在刮风下雨的天气里。在组织通风系统时要考虑避免室内排出的浑浊空气被再次吸人室内。在实际工程中有4种双层幕墙通风系统:
　　1)楼层水平进出风口对角通风系统;
　　2)带窗下墙的通风系统;
　　3)竖向窗框进风，横向排风系统;
　　4)带竖向风道的箱式外窗排风系统。

　　2.2.3双层智能玻璃幕墙的优点
　　1)运用空气热压原理和烟囱效应，把新鲜空气吸人室内，同时把室内污浊空气排到室外，并能够有效防止灰尘进人室内。实现一年四季，无论刮风下雨，特别是在高层建筑上都能达到自然通风。
　　2)由于采用双层玻璃幕墙和中间缓冲空气层，使幕墙整体的冬季保温，夏季隔热性能非常优越。高层建筑遮阳设置在双层玻璃幕墙中间，可以把太阳能隔住。
　　3)合理的采光功能，可根据使用者的需要调整光线的亮度和进深人射方向。
　　4)由于形成了中间空气缓冲层，使冬季主要进人室内的空气得到初步加温;夏季主要的热辐射被遮挡在中间缓冲层之后，被有组织地排出室外，因而能够有效地节约采暖制冷能源。
　　5)卓越的隔声降噪功能。
　　在德国的实际工程中测量结果显示，双层玻璃的隔声效果非常优秀，这已经成为业主采用这一技术的决定性因素之一。双层幕墙的隔音效果在窗户向内开启和关闭的状态下分别比单层幕墙隔音效果提高10dB以上。
　　6)为建筑设计提供了一种新的表现形式，更能够体现现代科技的美感和玻璃建筑的纤细、轻盈通透和精美，受众多建筑师和业主喜爱。

　　2.3智能玻璃幕墙的岌展前景
　　欧洲智能玻璃幕墙技术的发展主要表现在两个方面:
　　1)深人广泛的基础理论研究，特别是在提高舒适度和能量动态研究方面，各方面专业人员从不同角度对已建成的双层幕墙建筑进行大规模、长时间的跟踪实测，掌握了大量的第一手数据，并提炼到理论高度，对幕墙的设计进行模拟和指导，这项工作还在深人进行。有的研究项目对几十幢已建成的大厦进行5年以上时间的跟踪研究。这些基础研究为智能幕墙的发展和优化提供了坚实的理论支持。
　　2)在幕墙与建筑设备、空调系统的配合方面又有新的进展、探索。如外墙新风装置设备，这种小型机具有高效通风采暖、降噪功能，可有效提高舒适度和使用灵活性。智能玻璃幕墙在欧洲发展的较快，能源价格和环保意识是推动这项技术发展的主要动力。创造舒适健康的室内环境，减少员工缺勤率，提高企业效益与竞争力以及独特的建筑形象与表现力也是促进这项技术发展的重要因素。保险行业和一些大型跨国公司首先采用了这项技术。一方面表现了其保护环境的公益性意识;另一方面建筑形象也代表了现代最先进的精美轻盈的通透民主的公司形象，创造高舒适的健康办公环境，虽然投资较高，但作为自己的地产，长期使用经营，运营成本可以收回建设资金的投人，经济上也划算。由于其构造特点，既能满足节能、调节光线强度、保证使用功能要求，又能最大限度地利用玻璃透明性的特点，使其能够达到一种新的晶莹剔透的高科技形象，加之办公条件舒适、运营成本低，底得不少建筑师及业主的青睐。

　　3、关于智能玻璃幕墙的再思考

　　智能玻璃幕墙由于其优良的节能性能得到了越来越多人的关注，但是其高昂的价格和对施工的高标准要求，使其在常规建筑上很少得到应用。但智能玻璃幕墙的双层玻璃层的结构，构造并不复杂，有可能在常规建筑中利用，例如住宅建筑。作为公共建筑类型中的重要一类，住宅建筑和人的生活息息相关，对室内环境的要求也更高。双层玻璃幕墙结构，可以利用外层的单层透明安全玻璃，内层的中空低辐射玻璃，以及中间的空气层及相应的遮阳设施来提高住宅的热工性能。构造结构可以根据具体经济性要求进行选择和变化。

　　参考文献:
　　[1]李东华.高技术生态建筑【Ml.天津:天津大学出版社，2000.
　　[2l卢求.欧洲智能办公建筑与智能玻璃幕墙[Jl.世界建筑，2004,30(6):122-123.