通風式玻璃幕墻通風原理的探討

1、通風式玻璃幕墻通風原理的探討摘 要：根據(jù)氣體體積 V 、壓強 P、溫度 T 三個狀態(tài)參數(shù)，探討通風式（雙層）玻璃幕墻的通風原理。提出利用地下室“冬暖夏涼”的空氣作為雙層玻璃幕墻之間“空腔”里的介質，隔離外層幕墻玻璃向內層幕墻玻璃傳遞冷（熱）量，從而保持室內經空調采暖系統(tǒng)調節(jié)的室內氣溫相對穩(wěn)定，達到節(jié)能降耗的效果。關鍵詞：幕墻；通風；節(jié)能通風式（又稱雙層式、呼吸式）玻璃幕墻，它是由雙層玻璃幕墻組成，在雙層之間的“空腔” （或稱為通道）里；空氣起作隔離內外層玻璃幕墻因空氣溫差產生的冷熱交換，當它受到外力（如抽風機）或自然通風的作用產生流動時可以被排出； 排出“空腔” 內受到外層玻璃幕墻傳導的冷 （

2、熱）空氣；就能排除或減少其對內層玻璃幕墻外表面層氣溫的影響；也就能保持室內空氣溫度相對穩(wěn)定，從而減輕或不增加室內空調或采暖系統(tǒng)的運行負荷，以達到節(jié)能降耗的目的。特別在炎熱的夏天或寒冷的冬天，室內外氣溫相差很大時這種節(jié)能降耗更顯著，這是與單層玻璃幕墻的根本區(qū)別。能不斷排出 “空腔” 內受到外層玻璃幕墻傳導的冷 （熱）空氣；這是通風式玻璃幕墻功能的關鍵所在，除了要研發(fā)創(chuàng)新該項幕墻的構造技術、材料技術、控制技術外，該項幕墻通風原理的探討；特別是探討能以自然通風為主、電力通風為輔的排出方式更有意義。因僅靠自然通風的原理難以保持排風的有效性和持續(xù)性；靠電力通風排氣會增加設備投資和運行費用；達不到節(jié)能降耗

3、目的。我們知道空氣定向流動必須要在流動方向的兩端存在壓力差，由壓力高的地方流向壓力低的地方，這種壓力是空氣自身的靜壓與外來的動壓之和。而雙層玻璃幕墻之間的“空腔”內，沿建筑物高度如何產生下高上低的空氣壓力差使空氣由下而上地流動呢？在敞開式外循環(huán)體系通風式玻璃幕墻中；夏季“空腔”的空氣在陽光照射下升溫；幕墻上下開通風口使空氣對流，產生“煙囟效應” ，是利用等壓過程中氣溫升高體積膨張（向各方向產生靜壓力）的原理。當打開“空腔”上下設置的進排風口， “空腔”內升溫的空氣在向其他方向膨張受阻的條件下；迫使它向上膨張形成空氣上浮經排風口排出（并非是上下排氣口之間有靜壓差） ，帶走外界熱空氣對內層幕墻玻璃

4、外表面氣溫的影響。冬季關閉外幕墻上設置的排風口，滯留“空腔”的空氣；在陽光照射下升溫產生“室溫效應” ，隔離外幕墻玻璃接受外界冷空氣對內層幕墻玻璃外表氣溫的影響；以保護室內氣溫穩(wěn)定。上述冬季的“室溫效應” 和夏季“煙囟效應” 是在有陽光照射下的條件形成的，而實際上還存在著無陽光照射；雙層玻璃幕墻之間的“空腔”內難以形成冬季“室溫效應”和夏季“煙囟效應” 。那么是否因無陽光照射雙層玻璃幕墻內外之間無溫差呢？其實不然。實際上在冬季無陽光照射的時段；如一天二十四小時中早上、 晚上、夜間將有十幾小時；還有降雪下雨天、多云陰天等。室內氣溫經空調采暖系統(tǒng)處理會保持一定的相對穩(wěn)定的溫度；比如C 氏 18 2

5、5 度，而室外在無陽光照射下氣溫會更低；甚至于零下十幾度、二十幾度，雙層玻璃幕墻內外溫差更大，這些時段雙層玻璃幕墻之間的“空腔”內無“室溫效應”，“空腔”內的氣溫會大大降低內層幕墻玻璃外表層氣溫，從而降低或影響室內溫度。若要保持室內穩(wěn)定的溫度就需要增加空調采暖負荷。既便夏季炎熱的天氣里無陽光照射的時段；晚上至夜間22 時之前，由于地表在白天陽光照射下吸收大量的熱量，到晚上夜間需要散熱蒸發(fā)而使室外氣溫升高，這時段雙層玻璃幕墻之間的“空腔”內； “煙囟效應”就沒有白天陽光照射下那樣的效果顯著，“空腔”內的空氣也會吸收內層幕墻玻璃外表面冷氣溫度而影響室內溫度，若要保持室內穩(wěn)定的溫度也需要增加空調制冷

6、負荷。作為通風式（雙層）玻璃幕墻的本質作用；是利用雙層玻璃幕墻之間“空腔”內的空氣隔離或減少外界冷（熱）空氣對室內氣溫的影響，使室內生活、工作有良好的相對穩(wěn)定的舒適環(huán)境。而“空腔”內作為傳媒介質的空氣是分子運動較為活躍的物質之一；即對物質溫度的傳遞（吸熱或放熱）異常活躍。利用這種“介質”本身就存在著矛盾，一方面利用它“隔離”外來冷（熱）量，另一方面它又傳遞（吸收或釋放）外來的冷（熱）量。利用雙層玻璃幕墻之間“空腔”內的空氣介質，就要利用它“隔離” 外來冷（熱）空氣的長處，避它傳遞（吸收或釋放）外來冷（熱）空氣的短處，實質上就是讓它的氣溫與室內氣溫相近， 降低它向內層幕墻玻璃外表面?zhèn)鬟f冷 （熱）

7、空氣的能力，減少它對室內氣溫的影響。同時要讓它在“空腔”內上浮流動，否則，它滯留在“空腔”內的時間長，會吸收外層幕墻玻璃傳導的外界空氣的冷（熱）量；與內層幕墻玻璃外表面氣溫溫差變大；影響室內氣溫的變化。在敞開式外循環(huán)體系通風式玻璃幕墻中，一般外層幕墻采用中空鋼化玻璃和利用各種形式的遮陽板遮陽，其意義就在于夏季隔離和遮擋陽光照射使“空腔”內氣溫升高，減少“空腔”內氣溫與內層幕墻玻璃外表面氣溫的溫差。打開外玻璃幕墻上下進排風口讓“空腔”內熱空氣上浮流動；既帶走內層幕墻玻璃外表層升溫的空氣，也減少“空腔”內氣溫與內層幕墻玻璃外表層氣溫的溫差。雙層幕墻之間“空腔”內的空氣氣溫與內層幕墻玻璃外表層氣溫溫

8、差越??；與內層幕墻玻璃外表層的冷（熱）交換能力越弱；保護室內氣溫穩(wěn)定的能力越強。冬季采取“室溫效應” 和夏季采取遮陽換氣的“煙囟效應” ；都是在有陽光照射的條件下使“空腔”內的氣溫與內層幕墻玻璃外表層氣溫溫差減小的措施。 在無陽光照射的時段； 如何調節(jié) “空腔”內的氣溫與內層幕墻玻璃外表氣溫相近？使冬季“室溫效應” 和夏季“煙囟效應”不受無陽光照射的影響而發(fā)揮作用，本文將就此問題進行一下探討。我們知道建筑物地下室的氣溫相對于外界氣溫可謂“冬暖夏涼”，且一年四季保持相對穩(wěn)定。它是由于地面層和建筑物長期隔離室外；不受室外氣溫冷暖變化的影響以及與“地氣”的交換形成的，又因地下室與室內電梯井及消防安全

9、樓梯通道相通，因此常年與室內氣溫相近。并且與停車場的進車道相通；由進車道通向外界可引進室外新鮮空氣，故地下室空氣可謂是無能耗資源。若把地下室空氣引入雙層玻璃幕墻之間“空腔”內作為介質；隔離內外層玻璃幕墻之間空氣的冷（熱）交換；對建筑物內空調采暖系統(tǒng)的節(jié)能降耗將更有意義。 在通風式玻璃幕墻中； “封閉式通風體系”外層玻璃幕墻為全封閉狀態(tài)，內層玻璃幕墻下部開設通風口，室內空氣經該風口進入雙層玻璃幕墻之間 “空腔”，“空腔”與室內空調采暖系統(tǒng)的抽風管相通，通過空調采暖系統(tǒng)風機的運行；強制性使“空腔”內空氣流動循環(huán)，使內層幕墻玻璃外表面氣溫接近室內氣溫，以達到室內氣溫穩(wěn)定。但這種以室內經過空調采暖系統(tǒng)

10、制冷（或加溫）的氣體作為 “隔離”介質是一種資源浪費，同時為使“空腔”內空氣循環(huán)流動；需要借助專用設備的運行驅動又增加消耗能源。 所以“封閉式通風體系”的玻璃幕墻不被采用也在情理之中。利用空氣壓強 P、體積 V 和溫度 T 三者之間的關系，當室內外空氣壓強 P 不變時（其實對建筑物所在地；室內外的大氣壓是一樣的） ；空氣的體積 V 隨著空氣溫度 T 的升高而膨脹。敞開式外循環(huán)體系通風式玻璃幕墻夏季的“煙囟效應”；就是利用“空腔”內氣體升溫自然膨脹形成氣流，故稱自然通風。利用“封閉式”和“敞開式”通風式玻璃幕墻各有的特點；引入地下室空氣作為雙層玻璃幕墻之間“空腔” 的介質；來實現(xiàn)通風式玻璃幕墻節(jié)

11、能；特別是針對無陽光照射條件下的節(jié)能很有現(xiàn)實意義。因為地下室的氣溫相對于外界氣溫是“冬暖夏涼” ；常年與室內氣溫接近，用這種介質對保護內層幕墻玻璃外表氣溫不被散失；保持室內氣溫穩(wěn)定，且在無陽光照射的條件下也能發(fā)揮冬季“室溫效應”和夏季“煙囟效應”。引入地下室空氣到雙層玻璃幕墻之間的“空腔”里，類似“封閉式”和“敞開式”通風式玻璃幕墻下端開風口；即在地下室外圍護墻體上部開排氣口；地下室空氣通過排氣口經構筑的風道（風道出口要高出室外地面1M 左右，且在雙層玻璃幕墻之間）進入“空腔”，在外層玻璃幕墻的頂部開設排氣口，使地下室排氣口與外層玻璃幕墻的頂部的排氣口之間因溫差而產生壓力差，形成自然通風的效果

12、（當然上下排氣口需要裝置防護網(wǎng)和控制風量風向導流百葉片） 。這也是利用空氣壓強 P、體積 V 和溫度 T 三者之的關系中當體積 V 不變時氣溫 T 上升壓強 P 增大的原理。冬季在無陽光照射時段（這段時間比有陽光照射的時段更長；達十幾小時），內外層玻璃幕墻之間氣溫相差很大 （如果室內氣溫設置在 C 氏 1825 度：室外氣溫會零下甚至于零下十幾度、二十幾度） ，雙層幕墻之間“空腔”里的空氣在內外層玻璃氣溫相差很大的條件下進行冷熱交挽；會大量吸收內層幕墻玻璃外表面的熱量而降低室內的氣溫。地下室氣溫“冬暖”與室內氣溫相近；將它引入雙層幕墻之間“空腔”里；它與內層幕墻玻璃外表面的氣溫溫差小；吸收內層

13、幕墻玻璃外表面熱量的能力低；以達到保持內層幕墻內側氣溫穩(wěn)定的作用。 夏季在無陽光照射時段； 利用地下室氣溫 “夏涼”的特征；將它引入雙層幕墻之間“空腔”里；它與內層幕墻玻璃外表面的氣溫溫差也很?。慌c內層幕墻玻璃外表面的冷（熱）交換能力低；同樣對保持內層幕墻內側氣溫的穩(wěn)定起作用。地下室空氣氣溫“冬暖夏涼” ，常年較為穩(wěn)定，并且是無能耗資源。室內經空調采暖系統(tǒng)調節(jié)的空氣溫度也較為穩(wěn)定，兩者的氣溫相近；相互冷（熱）交換能力弱，因此利用地下室空氣作為雙層幕墻之間“空腔”里介質；隔離外層幕墻玻璃傳導冷（熱）應該是理想的選擇。特別在冬季無陽光照射的條件下對它的利用更有意義。如果地下室空間足夠大于雙層幕墻之間“空腔”的空間，能使地下室“冬暖夏涼”的空氣持續(xù)引入“空腔”并使它循環(huán)使用，不僅室內空調采暖系統(tǒng)可節(jié)能降耗；甚至雙層幕墻內層或外層幕墻不需用中空玻璃及百葉遮陽板；還將大大減少幕墻的投資。通風式（雙層）玻璃幕墻作為幕墻節(jié)能的發(fā)展方向，已越來越引起業(yè)內人士的