一般来说,。双层幕墙和传统的窗户相比大体能够减少20%-25%的能耗。在空气腔中增加日光控制装置(如百叶、光反射板、热反射板等)可以同时满足建筑自然通风、自然采光的要求。它的实质在于:形成一个生物气候缓冲层(BBLbioclimaticbufferinglayer)。人们把这种起缓冲作用的生物气候缓冲层称作生态建筑的形式因子。
双层幕墙系统的长处是多重的。其中之一为微循环状态下的通风。它能将室内空气和玻璃墙内表面之间的温度差控制在最小范围内。此外它还兼具隔音等优良性能。
现在这种系统已得到了越来越广泛的运用。双层外墙系统独有的特点是它使高层建筑的高层部分也可以进行自然通风而不影响幕墙正常的隔热功能。
在德国埃森的气候比较温和,冬季平均气温为4°C,最低记录为零下9°C.夏季气候则比较凉爽。因此通过自然通风就可以带走从办公设备散发的热量而保持室内适宜的温度。然而,如果不加控制,玻璃幕墙透射的热量将增加大量的空调负荷。在WEAGHQ大厦中,建筑师英恩霍文及合作工程师发展了这种可“呼吸的外墙”来平衡热绝缘要求和日光照明、自然通风间的冲突。双层幕墙的外层由1920×3461㎜的强化玻璃构成,内侧是两层玻璃,玻璃间有充氦气的隔热层。在内外层之间深度为50cm的空腔中安装有百叶,由80mm宽的铝板制成,可以旋转。百叶被外层的玻璃保护起来,免遭风雨的浸蚀。起到遮阳和热反射的作用。当太阳辐射很强的时候,空腔内气体温度升高,热空气从每层顶部的开口排出带走热量,同时从底部自然地吸入新鲜空气。每个幕墙单元都成为一个个能“呼吸”的肺。而在冬季,当通气孔关闭时,这些空腔中的空气吸收并存储辐射热成为建筑的“棉袄”。
幕墙上安装有一种鱼嘴形的结构,允许新鲜空气从每层楼的底部进入这一空腔,而从顶部的开口排出“鱼嘴”这一精巧的设计创造了一个风压差,可以将外界进入的气流调整到适宜的速度,这在强风天气下尤其重要。而在无风的天气里。“鱼嘴”内外的压力差同样可以吸入相当的空气量。在空腔内外的空气之间气压差促进空气流动,同时将热量从空腔内排放出去。“鱼嘴‘的具体尺度随建筑层数的增高而略有不同,以适应不同高度的气压。在发生火灾时,火焰通过各层的窗户垂直或水平蔓延是很常见的,鱼嘴结构能在防止火焰蔓延的同时迅速排出烟尘。
强风会对建筑产生很大的影响,而且在高空,风力往往很强,高层部分的自然通风往往很难。狂风可能吹袭室内,形成紊流和噪音干扰,气压甚至能导致房门打开困难。如果没有特殊措施,建筑高层开窗自然通风是不可能的。埃森的风向主要为南风、西南风和西风,在120m高空风速平均为5m/s.但采用双层幕墙系统以后,外界气流流经空气腔的阻隔和缓冲,可以通过内侧打开的窗户进入室内,创造接近于地面的自然通风效果。
大厦的运营管理系统由计算机控制,该系统根据外界气候变化控制着百叶的角度和通风机械、空调系统的动作。当风速超过标准时计算机系统会发出警报,让人们关闭打开的窗户;而当每扇窗户被打开时计算机系统会立刻知晓并关闭相应房间的通风或空调设施。每个办公室的门边都有一个控制板可以微调灯光以节约电能;也可操纵遮阳板的角度。中央控制系统控制着室内温度,但允许个人有士3°C的调节范围以提高舒适程度。通过这些管理措施和双层玻璃幕墙的自然光照明、自然通风和热绝缘性能,使得建筑的能耗大大减少。RWE大厦总的能源消耗不到同等规模普通建筑的一半,辅助性质的机械通风和空调系统的能耗量比普通建筑减少了30%-35%;自然通风率达到了70%,只是在极端恶劣的天气或者要求很高的局部场合才使用空调。
结语:在新时代的公共建筑中,通风生态化设计正在被日益广泛地采用,降低了能耗,提升了建筑内部空气环境质量,最大限度地使室内的人员舒适并保护他们的健康。
以上内容均根据学员实际工作中遇到的问题整理而成,供参考,如有问题请及时沟通、指正。