生態(tài)化發(fā)展建筑門窗玻璃幕墻
可持續(xù)發(fā)展是當(dāng)代世界的重要理念，綠色建筑越來越受到人們的關(guān)注。玻璃幕墻雖在熱工性能上與普通窗戶相比有很大改進，但它仍是建筑能耗的一個薄弱環(huán)節(jié)。玻璃幕墻生態(tài)技術(shù)的發(fā)展意義重大。
從構(gòu)成要素和構(gòu)成方式來說，玻璃幕墻生態(tài)技術(shù)的發(fā)展包括三個方向：
1)構(gòu)造技術(shù);2)材料技術(shù);3)控制技術(shù)。
1.構(gòu)造技術(shù)
1.1通風(fēng)幕墻
1.1.1通風(fēng)幕墻的組成
通風(fēng)式幕墻由內(nèi)外兩層玻璃幕墻組成，或稱為雙層幕墻、可呼吸式幕墻、熱通道幕墻等。與傳統(tǒng)幕墻相比，它的最大特點是兩層幕墻之間有一個通風(fēng)換氣層，由于換氣層中空氣的流動循環(huán)，使內(nèi)層幕墻的溫度接近室內(nèi)溫度。
1.1.2通風(fēng)幕墻的原理
通風(fēng)式幕墻采用煙囪效應(yīng)原理，從功能上解決節(jié)能問題。由于換氣層的作用，它比單層幕墻節(jié)能約50%;通風(fēng)式幕墻外層玻璃可以選用無色透明玻璃或低反射玻璃，還可以最大限度地減少玻璃反射帶來的光污染;通風(fēng)式幕墻的隔音性能良好，可以保持室內(nèi)擁有一個清靜的環(huán)境;不論天氣好壞都無需開窗，換氣層就可直接將自然空氣傳至室內(nèi)，為室內(nèi)提供新鮮空氣，提高室內(nèi)的舒適度，降低空調(diào)設(shè)備帶來的種種弊端。
1.1.3通風(fēng)幕
通風(fēng)式幕墻根據(jù)通風(fēng)層結(jié)構(gòu)的不同可分為“封閉式內(nèi)循環(huán)體系”和“敞開式外循環(huán)體系”兩種。
封閉式內(nèi)循環(huán)體系通風(fēng)式幕墻應(yīng)用實例如英國勞氏船社總部大廈、美國西方化學(xué)中心大廈。
敞開式外循環(huán)體系通風(fēng)式幕墻外層是單層玻璃與非斷熱型材組成的玻璃幕墻，內(nèi)層是由中空玻璃與斷熱型材組成的幕墻。內(nèi)外兩層幕墻形成的通風(fēng)換氣層的兩端裝有進風(fēng)和排風(fēng)裝置，通道內(nèi)可以設(shè)置遮陽裝置。
冬季時，關(guān)閉通風(fēng)層兩端的進排風(fēng)口，換氣層中的空氣在陽光的照射下溫度升高，形成一個溫室，減少建筑物的采暖費用。
夏季打開換氣層的進排風(fēng)口，在陽光的照射下?lián)Q氣層空氣溫度升高自然上浮，形成自下而上的空氣流，帶走通道內(nèi)的熱量，降低內(nèi)層玻璃表面的溫度，減少制冷費用。
通過對進排風(fēng)口的控制以及內(nèi)層幕墻的構(gòu)造設(shè)計，還可以由通風(fēng)層向室內(nèi)輸送新鮮空氣，改善建筑空氣質(zhì)量，使得高層建筑，特別是超高層建筑自然通風(fēng)成為可能，最大限度地滿足了使用者生理與心理的要求。
德國法蘭克福商業(yè)銀行大廈、埃森的“RWE”總部大樓等建筑采用了敞開式外循環(huán)體系通風(fēng)式幕墻。
寒冷地區(qū)因采暖時間長，選用通風(fēng)式幕墻時，主要是利用換氣層的“溫室效應(yīng)”來減少室內(nèi)熱量的散失。內(nèi)層采用中空Low-E玻璃、斷熱鋁型材及相對較大的換氣層寬度達到較好的節(jié)能效果。炎熱地區(qū)，空調(diào)制冷使用時間較長，外層采用熱反射玻璃和相對較小的換氣層寬度，以增強煙囪效應(yīng)的效果，降低內(nèi)層玻璃表面的溫度，從而達到最佳的節(jié)能效果。
1.2遮陽裝置
建筑遮陽的目的在于阻斷直射陽光透過玻璃進入室內(nèi)，防止陽光過分照射和加熱建筑圍護結(jié)構(gòu)，防止直射陽光造成強烈眩光。玻璃幕墻的各種節(jié)能措施中，遮陽技術(shù)可能是節(jié)約能源最有潛力和最為方便的構(gòu)造手段。
生態(tài)化發(fā)展建筑門窗玻璃幕墻
綠色幕墻-遮陽系統(tǒng)
良好的遮陽設(shè)計不僅有利于節(jié)能，而且是幕墻構(gòu)成的有機組成和塑造建筑美感的重要元素。遮陽構(gòu)件多種多樣，對于側(cè)窗部分來說，有平板遮陽、水平遮陽、垂直遮陽和格柵式遮陽等。對于屋頂天窗和玻璃頂來說，布幔和格柵能夠充分發(fā)揮遮陽作用。
除遮陽構(gòu)件之外，利用綠化、植被等自然因素也有相當(dāng)理想的遮陽效果。
水平遮陽的使用最為廣泛，柏林的北歐5國大使館采用了水平遮陽板，綠色流線型截面的遮陽板密密覆蓋在窗戶外測，與整個墻面融為一體。
垂直遮陽能夠有效地遮擋高度角很低的光線，適合用于東西方向。
柏林的墨西哥大使館主立面和人口朝東，垂直遮陽能夠最有效地發(fā)揮作用，主立面上最為突出的是從上到下貫穿整個高度的垂直遮陽構(gòu)件。這些混凝土遮陽板不僅能夠有效遮擋陽光，而且傾斜角度逐漸加大，給人一種韻律感。怕林奔馳公司總部大樓的垂直遮陽板的豎向黃色線條成為一種標(biāo)志，營造出豐富多彩的幾何形體，成為建筑不可分割的有機組成部分。
德國國會大廈的穹頂將頂部遮陽與自然通風(fēng)完美結(jié)合，不但柔和的漫反射光線可以延伸到最底層的議會大廳，而且大廳內(nèi)的熱空氣還可通過反光板圍合成的倒錐體排出，可謂一舉兩得。由于不同季節(jié)、不同時間采光和日照要求各不相同，調(diào)整遮陽構(gòu)件的遮陽效果必不可少。
德國波茨坦能源中心中庭采用可調(diào)節(jié)簾幕遮陽，隨著時間的變化和簾幕的開閉，陽光和陰影形成了特有的環(huán)境氛圍。在建筑另一測的雙層玻璃幕墻上的空氣夾層中，安裝了由遙控操作的活動式水平遮陽百葉窗簾，用戶可根據(jù)陽光的強弱程度調(diào)節(jié)百葉的角度，有效地調(diào)節(jié)和控制室內(nèi)光線和減少吸熱量，適應(yīng)于不同季節(jié)的天氣。
對于一般的遮陽構(gòu)件來說，手工調(diào)節(jié)十分有效，但對于大面積和高層建筑的玻璃幕墻，則需要依賴自動調(diào)節(jié)設(shè)施。建筑師努力將現(xiàn)代自動控制技術(shù)用于建筑遮陽沒計，在滿足功能需要的同時，更營造出一種獨特的光影效果。
2材料技術(shù)
2.1玻璃材料
低輻射(Low-E)玻璃夏季可以反射陽光中的紅外線，可以節(jié)省空調(diào)費用;冬季能使室內(nèi)的熱量重新反射回室內(nèi)，減少熱量流失。低輻射(Low-E)玻璃現(xiàn)在已經(jīng)在國內(nèi)外得以廣泛運用。
電致變色玻璃由玻璃、電致變色介質(zhì)、電解質(zhì)及透明電極等部分組成，在玻璃的兩個表面之間施加正、反向電場或者是在施加電場和不施加電場時呈現(xiàn)不同透光性，使室內(nèi)的采光達到自由控制。
光致變色玻璃可以根據(jù)太陽光的強度自動調(diào)節(jié)透光率，在光線強的時候顏色變深降低透光率，而當(dāng)光線較弱時又完全恢復(fù)透明的狀態(tài)，達到最大透光率。
人們還通過印刷技術(shù)在玻璃表面印刷特定的圖案，既可以保證玻璃安裝后房間的私密性，又可以同遮陽裝置一樣阻擋過強的陽光，還可以表達特定的文化涵義。
2.2斷熱型材
斷熱型材是在內(nèi)外兩種高導(dǎo)熱性的金屬框料之間插入低導(dǎo)熱性的隔離物形成有效斷熱層，阻斷通過門窗框或窗扇型材散失熱量的途徑。
斷熱型材結(jié)構(gòu)合理、結(jié)合牢固、強度高、剛性好、熱阻大，而且具有優(yōu)良的隔聲節(jié)能性能、抗風(fēng)性能和氣密水密性能。
斷熱型材早期用于門宙，多用于平開宙，后來逐漸用于有框玻璃幕墻，不適用于隱框玻璃幕墻。
3控制技術(shù)
人們還把通風(fēng)式幕墻與電子計算機系統(tǒng)結(jié)合在一起，發(fā)展了智能幕墻。采用智能幕墻系統(tǒng)的建筑其能耗只相當(dāng)于傳統(tǒng)幕墻的30%。
智能幕墻是通風(fēng)式幕墻的延伸，通過計算機系統(tǒng)有效地調(diào)節(jié)室內(nèi)空氣、溫度和光線，節(jié)約建筑物使用過程的能源消耗。智能玻璃幕墻包括玻璃幕墻、通風(fēng)系統(tǒng)、空調(diào)系統(tǒng)、環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)、樓宇自動控制系統(tǒng)。
同傳統(tǒng)幕墻和熱通道幕墻相比，除了玻璃及支撐結(jié)構(gòu)外，更重要的是建筑內(nèi)部分環(huán)境控制和建筑職務(wù)系統(tǒng)。
隨著新世紀(jì)的到來，人們對工作條件舒適方面的要求變得越來越重要。在采光要求上，計算機的廣泛應(yīng)用提出了怎樣在保證自然光照的條件下避免陽光直接進入室內(nèi)的問題。
伴隨著SARS、H1N1的流行，封閉的、全空調(diào)的辦公室條件愈來愈多的受到使用者的批評，無論從心理學(xué)，還是從不同使用者特殊要求的角度，自然通風(fēng)的可能性及對自然開放式的條件，已為人們所普遍歡迎。
從構(gòu)成要素和構(gòu)成方式來說，玻璃幕墻生態(tài)技術(shù)的發(fā)展包括三個方向：
1)構(gòu)造技術(shù);2)材料技術(shù);3)控制技術(shù)。
1.構(gòu)造技術(shù)
1.1通風(fēng)幕墻
1.1.1通風(fēng)幕墻的組成
通風(fēng)式幕墻由內(nèi)外兩層玻璃幕墻組成，或稱為雙層幕墻、可呼吸式幕墻、熱通道幕墻等。與傳統(tǒng)幕墻相比，它的最大特點是兩層幕墻之間有一個通風(fēng)換氣層，由于換氣層中空氣的流動循環(huán)，使內(nèi)層幕墻的溫度接近室內(nèi)溫度。
1.1.2通風(fēng)幕墻的原理
通風(fēng)式幕墻采用煙囪效應(yīng)原理，從功能上解決節(jié)能問題。由于換氣層的作用，它比單層幕墻節(jié)能約50%;通風(fēng)式幕墻外層玻璃可以選用無色透明玻璃或低反射玻璃，還可以最大限度地減少玻璃反射帶來的光污染;通風(fēng)式幕墻的隔音性能良好，可以保持室內(nèi)擁有一個清靜的環(huán)境;不論天氣好壞都無需開窗，換氣層就可直接將自然空氣傳至室內(nèi)，為室內(nèi)提供新鮮空氣，提高室內(nèi)的舒適度，降低空調(diào)設(shè)備帶來的種種弊端。
1.1.3通風(fēng)幕
通風(fēng)式幕墻根據(jù)通風(fēng)層結(jié)構(gòu)的不同可分為“封閉式內(nèi)循環(huán)體系”和“敞開式外循環(huán)體系”兩種。
生態(tài)化發(fā)展建筑門窗玻璃幕墻
通風(fēng)幕
封閉式內(nèi)循環(huán)體系通風(fēng)式幕墻外層原則上是完全封閉的，由斷熱型材與中空玻璃組成，其內(nèi)層一般為單層玻璃組成的玻璃幕墻或可開啟窗。兩層幕墻之間的通風(fēng)換氣層100mm-200mm。通風(fēng)通過內(nèi)層玻璃下?lián)Q氣層與吊頂部位設(shè)置的通風(fēng)系統(tǒng)相通，從下而上進行強制性空氣循環(huán)，室內(nèi)空氣部的通風(fēng)口進人換氣層，使內(nèi)側(cè)幕墻玻璃溫度達到或接近室內(nèi)溫度，達到節(jié)能效果。
封閉式內(nèi)循環(huán)體系通風(fēng)式幕墻應(yīng)用實例如英國勞氏船社總部大廈、美國西方化學(xué)中心大廈。
敞開式外循環(huán)體系通風(fēng)式幕墻外層是單層玻璃與非斷熱型材組成的玻璃幕墻，內(nèi)層是由中空玻璃與斷熱型材組成的幕墻。內(nèi)外兩層幕墻形成的通風(fēng)換氣層的兩端裝有進風(fēng)和排風(fēng)裝置，通道內(nèi)可以設(shè)置遮陽裝置。
冬季時，關(guān)閉通風(fēng)層兩端的進排風(fēng)口，換氣層中的空氣在陽光的照射下溫度升高，形成一個溫室，減少建筑物的采暖費用。
夏季打開換氣層的進排風(fēng)口，在陽光的照射下?lián)Q氣層空氣溫度升高自然上浮，形成自下而上的空氣流，帶走通道內(nèi)的熱量，降低內(nèi)層玻璃表面的溫度，減少制冷費用。
通過對進排風(fēng)口的控制以及內(nèi)層幕墻的構(gòu)造設(shè)計，還可以由通風(fēng)層向室內(nèi)輸送新鮮空氣，改善建筑空氣質(zhì)量，使得高層建筑，特別是超高層建筑自然通風(fēng)成為可能，最大限度地滿足了使用者生理與心理的要求。
德國法蘭克福商業(yè)銀行大廈、埃森的“RWE”總部大樓等建筑采用了敞開式外循環(huán)體系通風(fēng)式幕墻。
寒冷地區(qū)因采暖時間長，選用通風(fēng)式幕墻時，主要是利用換氣層的“溫室效應(yīng)”來減少室內(nèi)熱量的散失。內(nèi)層采用中空Low-E玻璃、斷熱鋁型材及相對較大的換氣層寬度達到較好的節(jié)能效果。炎熱地區(qū)，空調(diào)制冷使用時間較長，外層采用熱反射玻璃和相對較小的換氣層寬度，以增強煙囪效應(yīng)的效果，降低內(nèi)層玻璃表面的溫度，從而達到最佳的節(jié)能效果。
1.2遮陽裝置
建筑遮陽的目的在于阻斷直射陽光透過玻璃進入室內(nèi)，防止陽光過分照射和加熱建筑圍護結(jié)構(gòu)，防止直射陽光造成強烈眩光。玻璃幕墻的各種節(jié)能措施中，遮陽技術(shù)可能是節(jié)約能源最有潛力和最為方便的構(gòu)造手段。
生態(tài)化發(fā)展建筑門窗玻璃幕墻
綠色幕墻-遮陽系統(tǒng)
良好的遮陽設(shè)計不僅有利于節(jié)能，而且是幕墻構(gòu)成的有機組成和塑造建筑美感的重要元素。遮陽構(gòu)件多種多樣，對于側(cè)窗部分來說，有平板遮陽、水平遮陽、垂直遮陽和格柵式遮陽等。對于屋頂天窗和玻璃頂來說，布幔和格柵能夠充分發(fā)揮遮陽作用。
除遮陽構(gòu)件之外，利用綠化、植被等自然因素也有相當(dāng)理想的遮陽效果。
水平遮陽的使用最為廣泛，柏林的北歐5國大使館采用了水平遮陽板，綠色流線型截面的遮陽板密密覆蓋在窗戶外測，與整個墻面融為一體。
垂直遮陽能夠有效地遮擋高度角很低的光線，適合用于東西方向。
柏林的墨西哥大使館主立面和人口朝東，垂直遮陽能夠最有效地發(fā)揮作用，主立面上最為突出的是從上到下貫穿整個高度的垂直遮陽構(gòu)件。這些混凝土遮陽板不僅能夠有效遮擋陽光，而且傾斜角度逐漸加大，給人一種韻律感。怕林奔馳公司總部大樓的垂直遮陽板的豎向黃色線條成為一種標(biāo)志，營造出豐富多彩的幾何形體，成為建筑不可分割的有機組成部分。
德國國會大廈的穹頂將頂部遮陽與自然通風(fēng)完美結(jié)合，不但柔和的漫反射光線可以延伸到最底層的議會大廳，而且大廳內(nèi)的熱空氣還可通過反光板圍合成的倒錐體排出，可謂一舉兩得。由于不同季節(jié)、不同時間采光和日照要求各不相同，調(diào)整遮陽構(gòu)件的遮陽效果必不可少。
德國波茨坦能源中心中庭采用可調(diào)節(jié)簾幕遮陽，隨著時間的變化和簾幕的開閉，陽光和陰影形成了特有的環(huán)境氛圍。在建筑另一測的雙層玻璃幕墻上的空氣夾層中，安裝了由遙控操作的活動式水平遮陽百葉窗簾，用戶可根據(jù)陽光的強弱程度調(diào)節(jié)百葉的角度，有效地調(diào)節(jié)和控制室內(nèi)光線和減少吸熱量，適應(yīng)于不同季節(jié)的天氣。
對于一般的遮陽構(gòu)件來說，手工調(diào)節(jié)十分有效，但對于大面積和高層建筑的玻璃幕墻，則需要依賴自動調(diào)節(jié)設(shè)施。建筑師努力將現(xiàn)代自動控制技術(shù)用于建筑遮陽沒計，在滿足功能需要的同時，更營造出一種獨特的光影效果。
2材料技術(shù)
2.1玻璃材料
低輻射(Low-E)玻璃夏季可以反射陽光中的紅外線，可以節(jié)省空調(diào)費用;冬季能使室內(nèi)的熱量重新反射回室內(nèi)，減少熱量流失。低輻射(Low-E)玻璃現(xiàn)在已經(jīng)在國內(nèi)外得以廣泛運用。
電致變色玻璃由玻璃、電致變色介質(zhì)、電解質(zhì)及透明電極等部分組成，在玻璃的兩個表面之間施加正、反向電場或者是在施加電場和不施加電場時呈現(xiàn)不同透光性，使室內(nèi)的采光達到自由控制。
光致變色玻璃可以根據(jù)太陽光的強度自動調(diào)節(jié)透光率，在光線強的時候顏色變深降低透光率，而當(dāng)光線較弱時又完全恢復(fù)透明的狀態(tài)，達到最大透光率。
人們還通過印刷技術(shù)在玻璃表面印刷特定的圖案，既可以保證玻璃安裝后房間的私密性，又可以同遮陽裝置一樣阻擋過強的陽光，還可以表達特定的文化涵義。
2.2斷熱型材
斷熱型材是在內(nèi)外兩種高導(dǎo)熱性的金屬框料之間插入低導(dǎo)熱性的隔離物形成有效斷熱層，阻斷通過門窗框或窗扇型材散失熱量的途徑。
斷熱型材結(jié)構(gòu)合理、結(jié)合牢固、強度高、剛性好、熱阻大，而且具有優(yōu)良的隔聲節(jié)能性能、抗風(fēng)性能和氣密水密性能。
斷熱型材早期用于門宙，多用于平開宙，后來逐漸用于有框玻璃幕墻，不適用于隱框玻璃幕墻。
3控制技術(shù)
人們還把通風(fēng)式幕墻與電子計算機系統(tǒng)結(jié)合在一起，發(fā)展了智能幕墻。采用智能幕墻系統(tǒng)的建筑其能耗只相當(dāng)于傳統(tǒng)幕墻的30%。
智能幕墻是通風(fēng)式幕墻的延伸，通過計算機系統(tǒng)有效地調(diào)節(jié)室內(nèi)空氣、溫度和光線，節(jié)約建筑物使用過程的能源消耗。智能玻璃幕墻包括玻璃幕墻、通風(fēng)系統(tǒng)、空調(diào)系統(tǒng)、環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)、樓宇自動控制系統(tǒng)。
同傳統(tǒng)幕墻和熱通道幕墻相比，除了玻璃及支撐結(jié)構(gòu)外，更重要的是建筑內(nèi)部分環(huán)境控制和建筑職務(wù)系統(tǒng)。
智能幕墻的關(guān)鍵在智能控制系統(tǒng)，是從功能要求到控制模式，從信息采集到執(zhí)行指令傳動機構(gòu)的全過程控制系統(tǒng)，它涉及到氣侯、溫度、濕度、空氣新鮮度、照度的測量，取暖、通風(fēng)空調(diào)遮陽等機構(gòu)運行狀態(tài)信息采集及控制，電力系統(tǒng)的配置及控制，樓宇計算機控制等多方面因素，是一套較為復(fù)雜的系統(tǒng)工程。
隨著新世紀(jì)的到來，人們對工作條件舒適方面的要求變得越來越重要。在采光要求上，計算機的廣泛應(yīng)用提出了怎樣在保證自然光照的條件下避免陽光直接進入室內(nèi)的問題。
伴隨著SARS、H1N1的流行，封閉的、全空調(diào)的辦公室條件愈來愈多的受到使用者的批評，無論從心理學(xué)，還是從不同使用者特殊要求的角度，自然通風(fēng)的可能性及對自然開放式的條件，已為人們所普遍歡迎。
另外，隨著環(huán)境保持意識的不斷加強，光污染和節(jié)能的重要已成為人們廣泛的共識。這一切成為擺在現(xiàn)代玻璃幕墻生態(tài)技術(shù)面前的新課題。
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