
浅析双层生态幕墙技术.doc
5页浅析双层生态幕墙技术浅析双层生态幕墙技术[提要]幕墙作为重要的建筑外围护结构应用广泛,当今世界可持续发展的理念,绿色建 筑越来越受到人们的关注幕墙虽在热工性能上与普通窗户相比有很大改进,但它仍是建 筑能耗的一个薄弱环节所以双层生态幕墙技术的发展意义重大[关键词]生态幕墙概念;双层生态幕墙发展;基本原则;与传统之比较一、 生态幕墙概念生态幕墙,它是随着建筑生态化的发展而发展的,何为生态建筑呢?根据建筑物的使用 功能或使用要求,能够改变建筑生态和建筑色彩的建筑称之为生态建筑根据使用功能或 使用要求,能够改变生态和色彩的建筑幕墙称之为生态幕墙,生态幕墙是生态建筑的一 种,是生态外围护结构的建筑它是以,可持续发展为战略,以使用的高新技术为先导, 以生物气候缓冲层为重点,节约资源,减少污染,是健康舒适的生态建筑外围护结构生物气候缓冲层(BBL)是指在生态系统结构的框架内,通过建筑构件或建筑群体之间 的组合关系,对建筑实体和建筑细部等进行设计和处理,在建筑与周围生态环境之间,建 立的一个缓冲区域,既可以在一定程度防I上各种极端气候对室内影响,又可以强化各种微 观气候调节的效果,进而满足人们种种舒适的要求,并且能够达到适当节能的日标。
生态建筑与生态幕墙在三维空间中,引入了时间,在功能及美学上具有独特的意义,可 以称其为,四维建筑,即静与动,封闭与开放,收敛与张开,空间与时间,使建筑和幕墙 更具有鲜明的音乐韵律改变了传统建筑和1幕墙终身不变的形态和色彩,拓宽了建筑和 幕墙的新视野和新技术,对现代建筑和幕墙的实践和理论是一种补充和拓展,有着独立的 价值和意义这种幕墙在德国研发和使用较早,技术成熟得到广泛的发展,典型工程如德 国柏林得比斯大厦、法兰克福银行大原以及美国纽约42大街的新摄影棚、英国建筑研究 所办公楼、荷兰戴尔夫特大学图书馆等都属这类幕墙由此可见,幕墙的发展是随着科学的进步,综合技术的开发利用,特别是新技术、新工 之、新材料的发展而精华的,所以双层生态幕墙是科学技术的综合体现二、 双层生态幕墙的发展2. 1很早以来,人们就充分利用自然通风使房间变得凉爽和舒适,可惜这些传统技术和 方式在工业革命以后不再使用,机械通风普遍采用,尤其是大城市的高层建筑和高档建 筑,使用再循环的空调和中央空调,为节省电能,通常采用封闭的全空调二十世纪后三 十年代,随着环境向题日益严重和人与自然关系不断重视,开始从空外环境污染危害逐渐 认识到室内环境污染的危害,北京地区对室内污染的一次检测发现,室内污染程度要比室 外空气高4-8倍,会引发多种疾病,密闭式空调诱发空调综合症。
现代人的一生中有三分 之二的时间是在建筑室内度过的,因此减少或防止室内污染,改善人在室内生存环境,加 强自然通风,提高室内空气质量是近代建筑学的重要目标自从密斯等老一辈现代主义建筑师发展玻璃幕墙以来,它一宜是最为流行的一种外墙结 构,然而,上世纪七十年代能源危机后,建筑师把节能要求和传统双层窗结构相结合,发 展出双层结构幕墙双层结构幕墙的内层一般2都有能够开启的门窗,在外层幕墙的遮挡 下,在室外环境比较恶劣的情况下都能保证内层门窗的开启,外层幕墙的进、出风口和内 层门窗的开启均能控制,内外层之间的热通道,可利用太阳能产生烟囱效应或温室效应, 从而做到了既保证必要的通风、换气,又能够节约能源2. 2随着对可持续发展战略和生态建筑内涵的理解不断深化,促进了欧美的部分先进国 家的生态建筑、生态幕墙的发展我国是一个幅员广大的国家,地区气候、地理环境、自 然资源、经济发展、生活水平和社会习俗等的差异十分巨大,社会各阶层对建筑的需求也 不尽相同,同时,我国又是一个发展中国家,经济总体水平与发达国家还有不小的差距, 我们既要学习发达国家先进理念,又要结合国情因地制宜,不能机械地完全照抄双层生 态幕墙可作如下理解:以可持续发展为战略,以适用的高新技术为先导,以生物气候 缓冲层为重点,节约资源,减少污染,健康、舒适的生态建筑外围护结构。
2. 3生物气候缓冲层BBL可以大到诸如街道、广场等空间,也可以是建筑物的外围护结 构、建筑的中庭等空间,还可以小到建筑的细部构造等外墙是建筑内外环境的分界,其 设计往往直接影响到室内环境质量和建筑生态质量随着建筑生态化逐渐成为市场的需 求,欧洲的一些建筑师把生物气候缓冲层作为生态建筑形式因子,和双层结构幕墙相融 合,在开发生态建筑同时开发了双层生态幕墙2. 4生态建筑不是材料和构件的简单组合,与普通建筑依赖于机电系统不同的是,它具 备生物体的有机特性,能不断地白我调节,普通建筑是依赖于电气和机械系统的运行而生 存的就像所有建筑空间必须满足使用者不同的使3用要求和考虑未来的发展变化要求一 样,在没有复杂的人工设施的情况下,建筑物既要利用自然的气候因素,还要能适应气候 的变化,因为自然界在每日、每季都会发生温度、日照、光线和风力的变化它还必须要 能够适应建筑物内人流密度、内部分隔和服务要求等的变化密闭的空调建筑是通过设备 的调节来持续地提供舒适的室内环境,而双层生态建筑则是通过建筑,外皮调节来持续地 提供舒适的室内环境,,混合式建筑则是综合利用了上述两种手段建筑,外皮调节的基 本方法是建筑外墙面的1/4必须能自如地开闭,1/3则可以任意调节,根据需要接收或者 遮蔽大阳的直射,调节射入的热量。
当然建筑,外皮必须设计合理,以避免妨碍室内对室 外景观的观赏因此强调建筑外墙围护结构的多功能性尤其重要,将窗户、百叶、墙身、 遮阳、雨蓬等组合在-•起,发挥透光、蓄热、通风等多种作用,对于建筑节能和生态效应 起着举足轻重的作用普通空调建筑的重点在于调节机械设备的输出,而生态建筑则把建 筑,外皮的调节作为重点,这一转变引起了建筑外观形式的变化,也引起了部分外墙材 料、结构一系列的变革如果说一般的幕墙是建筑物的衣服、则双层生态幕墙是建筑物的 皮肤三、双层生态幕墙基木原则双层生态幕墙基本原则是:将建筑的外围护结构与自然环境组成相互作用的有机系统, 充分考虑其对自然环境的适应和影响,充分考虑其与自然环境的物质能量交换,概括为以 下一些基本原则:3.1确定合理的建筑规模通过精心设计,高效率地安排和使用空间,避免大而不切实 际建筑尺度,剔除多余的功能和不必要的豪华装修,这样就可以4减少资源的浪费,减少 维护管理费用,从更广范围来评估工程对周围生态环境的影响,对外界环境污染降到最 低从而有利于环境保护和社会整体利益3. 2双层生态幕墙能够根据环境的条件自动改变其性能,以充分利用阳光、自然光及降 低建筑能耗为目标。
夏季对太阳辐射遮挡率达60%以上,减少空调负荷,同时又能保证室 内良好采光;冬季在充分降低幕墙散热基础上,最大限度利用太阳能及其它可再生能源, 采暖能耗降低50%;实现有组织的、可调节的自然通风,采用最小新风量进行换气通风 时,尽可能回收排气中有用能3. 3贯彻可持续发展的设计理念,将,绿色作为重要的设计目标使用高效率的热绝缘 措施,高性能门窗,紧凑的维护结构等,以减少对材料和能源消耗,不仅要考虑幕墙的木 身,还要考虑施工过程及建成后的能源效率和营运管理成本提高地面以上的材料利用3. 4赋予幕墙使用可再生能源的能力尽可能少地消耗不可再生自然资源,尽可能地利 用可再生能源,积极主动地尝试利用太阳能及其它自然能源例如考虑太阳能的光化学和 光电转换系统的应用,或者在设计中为这些系统的安装留下预地太阳能光电系统目前比 较昂贵,超薄膜、可再生、价格低的光电板也许不要太长的时间便可商品化,预留安装空 间是明智的和有远见的3. 5理智地使用材料减少浪费,确定合理的分格和建筑尺度,使用先进的结构系统, 采用切合工程实际、先进的力学模型,更精确的结构计算和设计,简化不必要的形体变化 等,以避免材料的浪费。
3. 6耐久性选择耐久性好、品质有保证的备件和材料可以延长幕墙的使用5寿命, 最大限度发挥材料潜力,维护和更换要便利,安全系数既要适度,又要有可靠的安全保 证3. 7旧建筑更新改造充分利用现有质量较好的建筑,进行更新改造,满足新的需求, 可以减少资源和能量的消耗,有利于环境保护例如可考虑利用双层幕墙’、墙中 墙’房中房’等双层结构对旧建筑更新改造)3. 8双层生态幕墙还应充分考虑建筑室内的舒适和健康从分析人们在环境中受到的生 理、心理影响着手,优化人一幕墙一环境交互作用的各项指标(温度、湿度、空气新鲜 度、热环境),避免潜在的健康威胁,通过各种生态技术手段的合理使用,使室内的热舒 适、光舒适、声舒适、空气舒适等环境舒适度提高到一个新水平,为使用者提供健康、舒 适、与自然和谐的工作及生活空间,同时又比常规幕墙节能40%以上四、双层生态幕墙设计理念与传统幕墙设计理念,有五个方面的不同:4.1. 对自然生态环境的态度:传统设计理念是幕墙与自然生态环境相分离,对自然通 风考虑不够;而生态设计理念是幕墙与自然生态环境组成统一的有机体精心设计日然通 风4.2. 对资源能源的态度:传统是没有或很少考虑有效的资源,能源再生利用及对生态 环境的影响;而生态是必须考虑节能,资源重复利用,保护生态环境,积极利用太阳能等 自然能量。
4.3. 设计依据:传统是依据功能,性能及成木需求来设计;而生态是依据环境效益和 生态环境指标与功能、性能及成本来设计4. 4.设计日的:传统是以人对幕墙的美学和功能的需求为主要设计bl的;6而生态是 为人的需求和环境而设计,其最终目的是创造舒适,健康的居住生活环境,提高自然、经 济、社会的综合效益,满足可持续发展的要求4.5.施工技术或工艺:传统是在施工和 使用过程中很少考虑材料的I口I收利用;而生态是在施工和使用过程中可拆卸,易I叫收,不 产生毒副作用,废弃物少如德国法兰克福银行大厦就是典型之例:它是1997年设计的,其设计师诺曼福斯特提 出的目标是:节能并不是最终目的,设计的基本原则是在保证白然通风和健康舒适生态环 境的前提下尽量节能为达到这一目的,建筑师把立面的双层玻璃幕墙和内部空间及建筑 结构统一处理精心设计这座大厦是50多层的三角形塔楼,塔楼三个角部都有核心空 问,里边包括电梯,楼梯和服务台,这些核心空间组成了每八层的一个办公单元的支撑结 构体系建筑为中空,形成一个通高的中庭,以其烟囱效应为整个大厦排气这个中庭又 被玻璃天花每12层分为一段,以阻挠气流或烟聚集52层被划分为4个办公单位,每个 办公单元都带有一■个4层高的空中花园,并种植了丰富的植物,空中花园的外侧是双层玻 璃幕墙,室外空气通过外墙进风曰进入内,外层玻璃幕墙之间的热通道,可开启的窗户设 在内层玻璃幕墙上,即使再恶劣的天气,最高层窗户的开启,也不会受到强风的干扰,从 而保证了整个大厦的自然通风,办公室朝向中庭一侧的窗户也是可以开启的,从而保证一 年的大部分时间都可以自然通风。
花园植物的光合作用、双层玻璃幕墙的自然通风和中庭 烟囱效应的排气等共同构成了大厦之,肺,将绿色植物引入室内,创造与自然接触的人性 化空间,又称之为,生态舱,福斯特自称这一设计是世界上第一•座活着的、能够白然呼吸 的高层建筑此建筑塔楼的标准层、结构和交通核心在建筑的角部,这样,中间部分7就被解放出 来,以容纳中庭和花园,在其中一个室内广场的咖啡厅里,可以尽情享受阳光,而办公室 和景区的交接处,工作空间的这些花园直接相连,从而使人们享受自然通风,外围办公室 通过双层幕墙通风,内部办公室则由中庭的花园通风在冬季,计算机将关闭内层幕墙窗 户,通过中庭来自然通风;在夏季,窗户可以大打开,2获得穿堂风福斯特成功地将自 然景观引入超高层集中式办公建筑,使城市高密度生活方式与自然生态环境相融合,被称 为也界上第一座,生态型超高层建筑,其相应的双层结构玻璃幕墙也是生态型的呼吸幕 墙。
