莫磊

艾斯玛（北京）工程咨询有限公司 北京 102400

1 新型构造技术在大型公共建筑玻璃幕墙设计中的应用

1.1 双层玻璃幕墙系统

最早大量出现以玻璃和钢铁材料为主的建筑物是在工业革命时期，也是双层玻璃幕墙技术快速发展的时期。当前的双层玻璃幕墙主要是由内外两层玻璃幕墙组成，其中的外层幕墙一般使用的是隐框、明框或者点式，而内层则明框和路合金门窗比较常见。内外层幕墙之间能够形成比较封闭的空间，形成热量缓冲层，最终达到调节室内温度的效果[1]。

双层玻璃幕墙可以根据其通风成结构的差异，分为封闭式内循环体系以及敞开式外循环体系两种，其实际构造方式如图1所示。

图1 两种体系的通风式幕墙

敞开式外循环双层玻璃幕墙，就是常见的呼吸式双层玻璃幕墙，幕墙的外层由单层玻璃和非断热型材组成，而成则是隔热明框或者单元幕墙[2]。两层幕墙之间的通风层两端都会安装进风和排风装置，工作人员根据需要选择是否在热通道当中设置铝合金百叶窗即可。需要注意的是，在此种玻璃幕墙当中，内外两层幕墙之间的热通道距离一般在50～60cm之间。到了冬季，只需要将通风层的进排风口关闭，就能够提高内层玻璃的温度。同样的，夏季可以通过打开换气层封口的方式，利用“烟囱效应”的原理，将通风层当中的热量带走。

1.2 玻璃幕墙遮阳系统

在当前城市当中，钢材和玻璃几乎成了现代化建筑的代表，玻璃建筑能够充分地体现出室内外实现之间的交流，同时促使内外空间融为一体。但在使用玻璃幕墙设计的过程中，工作人员需要重点注意遮阳方面的问题尽可能避免建筑当中产生明显的温室效应。建筑设计要去，当建筑室内气温＞29℃，同时太阳辐射强度＞240千卡/m，阳光照射室内的深度在0.5m以上，就要采取合理的遮阳措施[3]。

众所周知，玻璃幕墙一般是金属结构和玻璃构成的，但玻璃表面有较强换热性，且对热量的透射率很高，因此会对建筑室内的温度条件产生十分明显的影响。在这样的前提条件下，这样系统设置的重要性可见一斑，尤其是其对太阳辐射的遮挡效果十分明显，通常遮阳系统的工作效果会受到所使用材料本身的特点以及环境影响。建筑遮阳系数越小，则能够透过外围护结构的太阳辐射热量越小，放热效果也会有所提升[4]。

在建筑室外温度升高时，遮阳系统可以避免室内温度也产生明显升高。如：某西向房间在关闭窗户的状态下，有遮阳和没有这样的室温差值能够达到2℃，平均差值也能达到1.4℃。

针对周边环境分析，遮挡系统能够对玻璃幕墙产生的反射光有分散的效果，具有避免大面积光污染的效果。但需要注意的是，遮阳系统的遮光效果比较明显，使用时设计师有必要重点考虑室内采光的问题。

以北京公馆的幕墙系统为例，该建筑幕墙使用的就是双层玻璃幕墙，通风间层可以上人，两层幕墙当中也设置了遮阳系统。在夏季气温提升时，建筑可以利用通风间层的烟囱效应，将较冷的空气补入室内，再将热空气排出，最终实现良性空气循环。冬季工作人员只需要将进风和出风口关闭，就能利用通风层之间的温室作用，保障整个建筑室内的温度。

再如，维多利亚保险公司总部大楼使用的也是双层玻璃幕墙，整个外层幕墙是1700×2900mm，使用的是厚度为10mm的单层钢化玻璃，内侧的幕墙则是可以斜开和平开的大小大约是800×2300mm的窗，设计人员在建筑的两层幕墙之间设置了30cm的通风间层。此种设计与空调系统结合使用，全年仅有30%左右的时间需要使用空调调节建筑内部温度，有效避免了能源浪费的情况。

2 新型材料在大型公共建筑玻璃幕墙设计中的应用

2.1 新型玻璃材料

目前在大型公共建筑玻璃幕墙设计当中投入使用的玻璃类型很多，中空玻璃的标准间隙也有众多选项，就6mm、9mm、12mm、16mm、20mm等，国内最常用的间隙为6mm和9mm两种，目前我国常见的窗用玻璃保温隔热性能如表1所示。

表1 窗用玻璃的保温隔热性能

2.2 断热型材

断热铝型材主要分为两类，其中一种是注胶发泡式，另一种是穿条式。发泡式隔热铝型材主要工作原理就是利用隔热条，将内外层的铝型材连接到一起，在形成的隔热腔当中填充聚氨酯泡沫，最终达到保温和节能的工作效果。且此种材料应用十分广泛，能够占据我国相关市场的86%。

2.3 密封材料

市场上常见的玻璃密封材料分为玻璃密封胶和密封条两种，在大型公共建筑当中，使用比较广泛的是中空玻璃密封胶。由于密封胶在大部分时间下是直接暴露在自然环境当中的，因此在选择材料时工作人员主要注意其对紫外线、高温和低温等自然环境变化的抵抗能力，原则就是尽可能延长其使用寿命。

3 智能控制技术在大型公共建筑玻璃幕墙设计中的应用

3.1 智能玻璃幕墙系统组成与设计原则

设计原则主要有以下几条，首先是利用太阳辐射产生的热量，节约建筑在冬季取暖时需要消耗的能源，其次是最大限度地在自然采光的辅助下降低人工照明的需要消耗的能源，最后是保障建筑工程中的自然通风以及排风系统。此外，设计人员还要注意利用建筑的楼板和墙体的温差等降低夏季建筑内空调供暖需要的能源，为居民打造舒适的室内环境。

3.2 智能玻璃幕墙工作原理

智能玻璃幕墙工作原理可以某建筑为例，该建筑的智能幕墙设计比较精密，同时能够对建筑各种能源的分配实现精确调节。该建筑地上共有29层，高128m，且整体呈现圆筒形，建筑表面积较小，有效减少能源的消耗。该建筑使用的箱式双层玻璃幕墙设计，整体使用10mm厚，1970×3461mm的钢化玻璃，并在两层玻璃当中充了氩气，通风间层宽度为500mm，且内部还安装了能够旋转调节的百页，整体由80mm宽的铝板制成。特别的是该建筑的进排风口是鱼嘴形设计，即便是在无风的天气，室内也能得到新鲜空气供应。

3.3 智能化遮阳系统

对于大面积玻璃幕墙的高层玻璃幕墙建筑来讲，安装自动调节设施，能够在满足建筑日常使用功能的同时，还能为居民营造出比较优良的生活环境。在遮阳系统的自动控制方面，常见的有三种方式：首先是将建筑所处当地的太阳高度变化规律输入到自动控制系统当中，再使用控制软件将不同季节的遮阳板角度设定好。其次是利用感温探测器以及感光探测器对建筑室外的阳光进行检测，然后将相关数据传回电脑当中，通过计算机技术控制遮阳板工作角度。最后是通过建筑本身具备的构建物理性能达到调节角度的效果。例如，某建筑在遮阳板两端安装了集热管，其中一段的集热管若接触到的阳光更多，就会产生压力，最终移动遮阳板，直到两端的管子接收到的阳光相同[5]。

4 结束语

综上所述，公共建筑的双层玻璃幕墙通常选择的材料都是玻璃、骨架与密封材料结合起来。当下我国常见的新型玻璃材料也很多，例如，低辐射、多功能镀膜玻璃等。但在大部分情况下使用的都是断热型材，原因在于此种材料的结构更合理，同时强度和刚性方面的优势也很明显。此外，寒冷地区的冬季时间较长，设计人员可以使用内循环双层玻璃幕墙，炎热地区则可以使用外循环双层玻璃幕墙，若有条件也可以尽量选择低辐射中空玻璃，不仅综合性能良好，也不会对周边环境造成严重的光污染。