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摘要：动态幕墙作为一种新型环保智能型概念幕墙，从目前国内市场的情况来看，有一定的市场发展潜力。尤其是在北京、上海等经济发达地区，已有工程实践。如上海久事大厦（由澳大利亚帕玛斯公司设计）是国内应用动态幕墙比较典型的大型工程。北京天亚花园（由远大公司设计）亦采用了动态幕墙系统。
关键词：双层；动态幕墙；节能
中图分类号： TE08文献标识码： A
双层动态节能幕墙（也叫热通道幕墙）主要分为内循环（强制通风）和外循环（自然通风）体系，有其共同点和不同点，共同特点都是在双层玻璃之间形成温室效应，并将其温室的夏季的过热空气排除室外，冬季把太阳热能有控制排入室内，使冬夏二季节约大量能源。在夏季为防紫外线和强热辐射要遮阳帘办法是必要的，内循环和外循环体系有如下特点：
（一）内循环双层幕墙结构主要特点
1.其结构设计可采用框架断热或单元断热形式。
2.一般外层玻璃选用中空钢化，内层玻璃选择单片钢化。3.采用强制措施，电控管道系统，把夏季的白天将双层封闭热通道大部分热空气排除室外。冬季将温室效应蓄热通过管道回路系统加热将传到室内，达到节能效果。其内外层之间的空腔厚度设计较窄。一般120-200mm之内（个别的有400mm左右）。4.需要增设自然空气进入室内的窗扇通道。5.便于清洗双层玻璃之间的灰尘。6.使用材料较少，因此成本较低。7.但需用电子驱动抽风，它比外循环结构节能率低一些。（二）外循环双层玻璃幕墙结构主要特点
1.其结构设计可采用外层框架、单元或点式驳接形式，内层框架断热或单元中空玻璃断热形式。2.一般外层玻璃选用单片或夹层钢化，内层玻璃选择中空（low-e）钢化。3.采用自然的“烟筒”效应，夏季的白天将温室的热空气排除室外，注意不同楼层的“烟筒”效应不同。4.其内外层之间的空腔厚度设计较厚，例于内外层之间的空腔人员进入清洗工作。5.不需要增设专用设备自然空气进入窗内和屋内，外层幕墙设计有进出风口，内层幕墙设计有开启门或窗，需要注意的是进出口应防止沙尘土的进入，通道下部设置外空气进入腔体的进风口和上部热空气交换后的排风口。
6.双层玻璃之间的灰尘应考虑方便清洗。7.使用材料较多，因此成本较高。
（三）外循环双层通道设计中的几个问题1.动态幕墙的使用特性：即自然通风和K值控制技术
冬季：在一天当中随着时间的变化，阳光照射不同，动态幕墙的有效K值会发生变化，它取决于日照强度。在中午日照强烈时空气层的温度高于外界10度以上，K值一般降低一半左右。即使阳光微弱时，也比外界气温要高，但K值变动幅度不大。为了达到节能效果，出风口必须关闭。
夏季：进、出风口全部打开，合理调节遮阳设施，将大部分热量阻止在空气层随气流排出室外。自然通风方式动态幕墙在夏季夜晚，内部开启扇可打开，若是内部气温高于外界，在热压作用下热量会逐渐散发出去，从而降低室内气温、改善空气质量。一般不安装空调的中小型建筑均应采取这种方式，外层幕墙还可防盗、减少气候的影响。
2.通道参数设计 双层幕墙之间“通道”高度、“通道”宽度等六个主要方面进行考虑，进出风口面积比应控制在一定比例之间，温度与温差变化、外界风矢、进出风口压力受外界自然环境的影响，“通道”高度与“通道”宽度应进行计算，并通过风洞试验后取得合理的数据，以便应用到设计，“通道”宽度也要考试一个正常人能够进入。构造形式可做单元式或主体箱体结构。影响空气层宽度大小的因素比较多，一般自然通风方式动态幕墙，它的值比较大，机械通风动态幕墙空气层可以取较小的宽度。由于空气存在粘滞效应，要消除紊流状态,空气层必须保证一定的宽度，使空气层中大部分为气流为层流状态，提高自然换气效果及降低K值。 国外的工程实例中最宽达到1500mm，最小在60mm左右。有些结构形式动态幕墙。空气层宽度过大会提高成本，在满足层流状态下应尽可能取小值。因此空气层宽度必须综合考虑结构形式、通风方式、空气流速、保温隔声性能情况下，理论计算与试验数据相结合的基础上来确定。3.防尘与清洗设计 结构的防尘是相对防尘，外循环式结构在欧洲的地区应用较为广泛，由于我国北方大部分地区春秋季节风沙天气较多，尤其可吸入颗粒物和昆虫非常严重，因此用外循环体系结构设计时应充分考虑防尘与清洗形式适合我国实际情况，进出风口用电动调节百叶装置，并在通风装置中设置表面涂“纳米”涂料，减少积尘。双层幕墙之间的过渡网设计应便于室内人的更换，、清洗。
4.节能结构设计
传统幕墙热工方面主要缺点就是无法兼顾保温和隔热，而呼吸幕墙中特殊构造设计可以实现冬季保温和夏季隔热双重功能，分析如下：
a.首先材料有利于保温隔热：呼吸式幕墙外层面材尽可能的采用双钢化透明夹胶玻璃，内层采用6+12A+6mmLOW—E双钢化中空玻璃，Low-E玻璃具有控制热能单向流向室内的作用，是目前最好的节能型采光玻璃，两种玻璃一起使用后，可大大提高幕墙的节能性能。同时，内层幕墙采用“断桥”型材设计，避免型材间直接接触，切断冷桥，也可起到隔热的作用。
b.呼吸幕墻的工作原理对保温、隔热具有重大改善：①冬季保温工作原理：进入冬季，关闭呼吸幕墙的出气口，使缓冲区形成温室。白天太阳照射使温室内空气蓄热，温度升高，使内层幕墙的外片玻璃温度升高，从而降低内层幕墙内外的温差。有效阻止室内热量向外扩散。夜间室外温度降低，由缓冲区内蓄热空气向外层幕墙补偿热量，而室内热量得到相应保持，因而无论白天和夜间，均可实现保温功能。②夏季隔热工作原理：进入夏季，打开出气口，利用空气流动热压原理和烟囱效应，使呼吸幕墙由进气口吸入空气进入缓冲区，在缓冲区内气体受热，产生由下向上的热运动，由出气口把呼吸幕墙内的热气体排到外面，从而降低内层幕墙温度，起到隔热作用。
通过德国旭格公司技术统计，采用双层幕墙应能够节约能量一般30-40%左右，由于双层幕墙从材料选用到结构表达式设计的不同选择，双层幕墙节能的数据是不同的，因此，最终设计的双层幕墙节能数据应通过试验手段获得。
5.遮阳设计
以双层幕墙之间安装电动或手动操作的遮阳装置，遮阳百页可调节角度，使阳光进入室内得到合理控制，遮阳装置的安装位置非常重要；一般距外层玻璃150-180mm为最佳，也应考虑内层幕墙开启窗或门的形式而定，避免影响门的正常开启的关闭。
6．进出风控制装置设计
从理论上讲，进出风控制是必须的，尤其是北方地区。一般在冬季，出风口必须关闭，减少热量的损失；在夏季，出风口必须打开，使缓冲层的热空气排到室外。在一些气候比较恶劣的地区，进风控制亦是必须的，当遇到恶劣天气袭击时，进出风口应全部关闭。进出风控制装置最好为电动控制，但成本会很高，根据具体工程一般可安装简易手动控制出风装置。
7．防虫网设计
为了防止昆虫或飞鸟进入中间缓冲层，在进、出风百叶后面宜增设防虫网。若上、下隔珊有防尘滤网，可以取消进出风百叶处的防虫网。
（四）内循环双层热通道玻璃幕墙结构
1.结构设计内循环式通道设计一直为封闭式，它两层玻璃布局与外循环热通道幕墙正相反，内循环式结构，外层玻璃为中空双钢化玻璃，外框为隔热型材，内层为网化单层玻璃，并有内开启扇以利清洗。双层玻璃之间距离一般100-200mm中间加遮阳装置。
它的换气方式是，在冬天，由于在通道内加热的空气，通过热管道被抽到室内，或开屋内开启扇导入热风，达到节能目的。在夏天过热的空气由排风道排到屋外。此时关闭通往屋内的风管。内循环系统可设计成尺寸为层高的箱体单元体。
2.通风系统设计：这种内循环箱体单元体结构设计时，必须考虑到天花板内侧，或地板下部空间，分别设计进屋内热风管道系统和向外排热风管道系统。个别也有专门的冬天、春天时设计的自然空气向室内进行新空气的交换装置。
3.遮阳系统设计：在内循环二层热通道之间，设计由上部向下电控升降，并能自动随阳光斜照不同而随动变角度的遮阳百叶装置。一般距外玻璃约80-100mm。
二层热通道幕墙的节能效率与参数设计
我国目前还没有二层热通道幕墙设计的规范和标准，它的节能效果与结构总体特征参数有关；例如箱体标高、宽度、进出口通道截面分布，和它们最佳面积比值大小，进排气口的流场状态，和进出气分流是一体形式，还是分别设计型式，特别是进出口抽风时开关位置，以及导流片的位置和角度有关，当然，防止砂网的目数大小一直影响内空气的流动。遮阳系统位置和控制方式尤为重要，直接影响热传递的好坏，对节能效率有较大影响。
从以上影响热工效率（节能）的参数可以认定：这些参数变化和合理变化工作是非线型的数学关系，很难由方程的计算公式进行计算。在西欧，特别是德国旭格公司有一系统的科学方式，可以全面的提供设计数据，特别最佳的设计方案和总体结构参数。一般节能效率；热通道幕墙与常规的单层玻璃幕墙的能耗比；采暖时节能40-50%，制冷时节能率为40-50%，显然这是平均值。
一座很高、面积很大的建筑物，二层热通道的位置和转角处上层、下层也不全一样，但即使个别的不利位置干扰下，它的节能率不低于30-35%，因此这种幕墙是一种节能幕墙，值得推荐。
关键词：双层；动态幕墙；节能
中图分类号： TE08文献标识码： A
双层动态节能幕墙（也叫热通道幕墙）主要分为内循环（强制通风）和外循环（自然通风）体系，有其共同点和不同点，共同特点都是在双层玻璃之间形成温室效应，并将其温室的夏季的过热空气排除室外，冬季把太阳热能有控制排入室内，使冬夏二季节约大量能源。在夏季为防紫外线和强热辐射要遮阳帘办法是必要的，内循环和外循环体系有如下特点：
（一）内循环双层幕墙结构主要特点
1.其结构设计可采用框架断热或单元断热形式。
2.一般外层玻璃选用中空钢化，内层玻璃选择单片钢化。3.采用强制措施，电控管道系统，把夏季的白天将双层封闭热通道大部分热空气排除室外。冬季将温室效应蓄热通过管道回路系统加热将传到室内，达到节能效果。其内外层之间的空腔厚度设计较窄。一般120-200mm之内（个别的有400mm左右）。4.需要增设自然空气进入室内的窗扇通道。5.便于清洗双层玻璃之间的灰尘。6.使用材料较少，因此成本较低。7.但需用电子驱动抽风，它比外循环结构节能率低一些。（二）外循环双层玻璃幕墙结构主要特点
1.其结构设计可采用外层框架、单元或点式驳接形式，内层框架断热或单元中空玻璃断热形式。2.一般外层玻璃选用单片或夹层钢化，内层玻璃选择中空（low-e）钢化。3.采用自然的“烟筒”效应，夏季的白天将温室的热空气排除室外，注意不同楼层的“烟筒”效应不同。4.其内外层之间的空腔厚度设计较厚，例于内外层之间的空腔人员进入清洗工作。5.不需要增设专用设备自然空气进入窗内和屋内，外层幕墙设计有进出风口，内层幕墙设计有开启门或窗，需要注意的是进出口应防止沙尘土的进入，通道下部设置外空气进入腔体的进风口和上部热空气交换后的排风口。
6.双层玻璃之间的灰尘应考虑方便清洗。7.使用材料较多，因此成本较高。
（三）外循环双层通道设计中的几个问题1.动态幕墙的使用特性：即自然通风和K值控制技术
冬季：在一天当中随着时间的变化，阳光照射不同，动态幕墙的有效K值会发生变化，它取决于日照强度。在中午日照强烈时空气层的温度高于外界10度以上，K值一般降低一半左右。即使阳光微弱时，也比外界气温要高，但K值变动幅度不大。为了达到节能效果，出风口必须关闭。
夏季：进、出风口全部打开，合理调节遮阳设施，将大部分热量阻止在空气层随气流排出室外。自然通风方式动态幕墙在夏季夜晚，内部开启扇可打开，若是内部气温高于外界，在热压作用下热量会逐渐散发出去，从而降低室内气温、改善空气质量。一般不安装空调的中小型建筑均应采取这种方式，外层幕墙还可防盗、减少气候的影响。
2.通道参数设计 双层幕墙之间“通道”高度、“通道”宽度等六个主要方面进行考虑，进出风口面积比应控制在一定比例之间，温度与温差变化、外界风矢、进出风口压力受外界自然环境的影响，“通道”高度与“通道”宽度应进行计算，并通过风洞试验后取得合理的数据，以便应用到设计，“通道”宽度也要考试一个正常人能够进入。构造形式可做单元式或主体箱体结构。影响空气层宽度大小的因素比较多，一般自然通风方式动态幕墙，它的值比较大，机械通风动态幕墙空气层可以取较小的宽度。由于空气存在粘滞效应，要消除紊流状态,空气层必须保证一定的宽度，使空气层中大部分为气流为层流状态，提高自然换气效果及降低K值。 国外的工程实例中最宽达到1500mm，最小在60mm左右。有些结构形式动态幕墙。空气层宽度过大会提高成本，在满足层流状态下应尽可能取小值。因此空气层宽度必须综合考虑结构形式、通风方式、空气流速、保温隔声性能情况下，理论计算与试验数据相结合的基础上来确定。3.防尘与清洗设计 结构的防尘是相对防尘，外循环式结构在欧洲的地区应用较为广泛，由于我国北方大部分地区春秋季节风沙天气较多，尤其可吸入颗粒物和昆虫非常严重，因此用外循环体系结构设计时应充分考虑防尘与清洗形式适合我国实际情况，进出风口用电动调节百叶装置，并在通风装置中设置表面涂“纳米”涂料，减少积尘。双层幕墙之间的过渡网设计应便于室内人的更换，、清洗。
4.节能结构设计
传统幕墙热工方面主要缺点就是无法兼顾保温和隔热，而呼吸幕墙中特殊构造设计可以实现冬季保温和夏季隔热双重功能，分析如下：
a.首先材料有利于保温隔热：呼吸式幕墙外层面材尽可能的采用双钢化透明夹胶玻璃，内层采用6+12A+6mmLOW—E双钢化中空玻璃，Low-E玻璃具有控制热能单向流向室内的作用，是目前最好的节能型采光玻璃，两种玻璃一起使用后，可大大提高幕墙的节能性能。同时，内层幕墙采用“断桥”型材设计，避免型材间直接接触，切断冷桥，也可起到隔热的作用。
b.呼吸幕墻的工作原理对保温、隔热具有重大改善：①冬季保温工作原理：进入冬季，关闭呼吸幕墙的出气口，使缓冲区形成温室。白天太阳照射使温室内空气蓄热，温度升高，使内层幕墙的外片玻璃温度升高，从而降低内层幕墙内外的温差。有效阻止室内热量向外扩散。夜间室外温度降低，由缓冲区内蓄热空气向外层幕墙补偿热量，而室内热量得到相应保持，因而无论白天和夜间，均可实现保温功能。②夏季隔热工作原理：进入夏季，打开出气口，利用空气流动热压原理和烟囱效应，使呼吸幕墙由进气口吸入空气进入缓冲区，在缓冲区内气体受热，产生由下向上的热运动，由出气口把呼吸幕墙内的热气体排到外面，从而降低内层幕墙温度，起到隔热作用。
通过德国旭格公司技术统计，采用双层幕墙应能够节约能量一般30-40%左右，由于双层幕墙从材料选用到结构表达式设计的不同选择，双层幕墙节能的数据是不同的，因此，最终设计的双层幕墙节能数据应通过试验手段获得。
5.遮阳设计
以双层幕墙之间安装电动或手动操作的遮阳装置，遮阳百页可调节角度，使阳光进入室内得到合理控制，遮阳装置的安装位置非常重要；一般距外层玻璃150-180mm为最佳，也应考虑内层幕墙开启窗或门的形式而定，避免影响门的正常开启的关闭。
6．进出风控制装置设计
从理论上讲，进出风控制是必须的，尤其是北方地区。一般在冬季，出风口必须关闭，减少热量的损失；在夏季，出风口必须打开，使缓冲层的热空气排到室外。在一些气候比较恶劣的地区，进风控制亦是必须的，当遇到恶劣天气袭击时，进出风口应全部关闭。进出风控制装置最好为电动控制，但成本会很高，根据具体工程一般可安装简易手动控制出风装置。
7．防虫网设计
为了防止昆虫或飞鸟进入中间缓冲层，在进、出风百叶后面宜增设防虫网。若上、下隔珊有防尘滤网，可以取消进出风百叶处的防虫网。
（四）内循环双层热通道玻璃幕墙结构
1.结构设计内循环式通道设计一直为封闭式，它两层玻璃布局与外循环热通道幕墙正相反，内循环式结构，外层玻璃为中空双钢化玻璃，外框为隔热型材，内层为网化单层玻璃，并有内开启扇以利清洗。双层玻璃之间距离一般100-200mm中间加遮阳装置。
它的换气方式是，在冬天，由于在通道内加热的空气，通过热管道被抽到室内，或开屋内开启扇导入热风，达到节能目的。在夏天过热的空气由排风道排到屋外。此时关闭通往屋内的风管。内循环系统可设计成尺寸为层高的箱体单元体。
2.通风系统设计：这种内循环箱体单元体结构设计时，必须考虑到天花板内侧，或地板下部空间，分别设计进屋内热风管道系统和向外排热风管道系统。个别也有专门的冬天、春天时设计的自然空气向室内进行新空气的交换装置。
3.遮阳系统设计：在内循环二层热通道之间，设计由上部向下电控升降，并能自动随阳光斜照不同而随动变角度的遮阳百叶装置。一般距外玻璃约80-100mm。
二层热通道幕墙的节能效率与参数设计
我国目前还没有二层热通道幕墙设计的规范和标准，它的节能效果与结构总体特征参数有关；例如箱体标高、宽度、进出口通道截面分布，和它们最佳面积比值大小，进排气口的流场状态，和进出气分流是一体形式，还是分别设计型式，特别是进出口抽风时开关位置，以及导流片的位置和角度有关，当然，防止砂网的目数大小一直影响内空气的流动。遮阳系统位置和控制方式尤为重要，直接影响热传递的好坏，对节能效率有较大影响。
从以上影响热工效率（节能）的参数可以认定：这些参数变化和合理变化工作是非线型的数学关系，很难由方程的计算公式进行计算。在西欧，特别是德国旭格公司有一系统的科学方式，可以全面的提供设计数据，特别最佳的设计方案和总体结构参数。一般节能效率；热通道幕墙与常规的单层玻璃幕墙的能耗比；采暖时节能40-50%，制冷时节能率为40-50%，显然这是平均值。
一座很高、面积很大的建筑物，二层热通道的位置和转角处上层、下层也不全一样，但即使个别的不利位置干扰下，它的节能率不低于30-35%，因此这种幕墙是一种节能幕墙，值得推荐。