摘要：文章從氣流組織、傳熱方式、空氣品質等方面分析了空調通風原理在雙層通風幕墻中的應用。
　　關鍵詞：雙層通風幕墻；傳熱方式；氣流組織；空氣品質；節能
　　雙層通風幕墻于上世紀90年代在歐洲出現，并逐漸得到應用，尤其在德國應用更為廣泛。隨著我國經濟和建筑業的發展，雙層通風幕墻在我國的應用也越來越多，它對提高建筑的保溫、隔熱、通風和空氣品質起很大的作用，本文將從空調通風原理的角度對此做深入剖析。
　　1.概述
　　1.1雙層通風幕墻的概念
　　雙層通風幕墻不同于傳統的單層幕墻，它是由內外兩道幕墻組成的雙層結構新型幕墻，外層幕墻通常采用點支式玻璃幕墻、明框玻璃幕墻或隱框玻璃幕墻，內層幕墻通常采用明框玻璃幕墻、隱框玻璃幕墻或鋁合金門窗，為增加幕墻的通透性，也有內外層幕墻都采用點支式玻璃幕墻結構的。
　　內外幕墻間形成一個相對封閉的空間，空氣可從下部進風口進入此空間，從上部排風口排出。空氣在這一空間經常處于流動狀態，熱量在此空間內流動，稱為熱通道。由于這種幕墻的基本特征是雙層幕墻和空氣流動、交換，所以稱其為雙層通風幕墻、熱通道幕墻、呼吸幕墻、生態幕墻、綠色幕墻等等。
　　1.2雙層通風幕墻的分類
　　根據幕墻內氣流的循環方式，雙層幕墻可分封閉式內循環雙層通風幕墻和敞開式外循環雙層通風幕墻。
　　1.2.1封閉式內循環雙層通風幕墻
　　封閉式內循環雙層通風幕墻外層玻璃幕墻全封閉，外幕墻采用中空玻璃、LOW-E玻璃或斷熱型材，內層玻璃幕墻下部設有通風口，兩層幕墻之間換氣層一般為150mm～300mm，也有一些工程為檢修、清洗方便，寬度取為400mm～550mm。熱通道與室內吊頂內暖通系統抽風管相連，室內空氣通過內層玻璃下部的通風口進入熱通道，從下而上進行強制性空氣循環，使內側幕墻玻璃表面溫度達到或者接近室內溫度，從而在靠近玻璃幕墻附近區域形成良好工作環境，這大大節省了制冷和取暖的能源消耗，達到節能效果。為提高節能效果，在通道內設置可調控的百葉窗或者垂簾，并可設置各種傳感器，與樓宇自由控制系統連接，對室內的溫度、濕度、空氣質量、通風、光線控制等實現智能化控制。可以有效的調節日照遮陽和采光，在室內營造更加舒適的環境。
　　1.2.2敞開式外循環雙層通風幕墻
　　與封閉式內循環雙層通風幕墻不同，敞開式外循環雙層通風幕墻的內幕墻是封閉的，而在外層玻璃幕墻上下兩端設有排風和進風裝置，與熱通道相連，將熱量經熱通道從上部排風口排出。這種形式完全靠自然通風，不需要借助于專門的設備，維護和運行費用較低，是目前應用比較廣泛的雙層通風幕墻形式。
　　敞開式外循環雙層通風幕墻的風口可以開啟和關閉。在夏季，將進、出風口打開，在陽光照射下，由于熱壓作用和煙囪效應，在內外兩層結構之間的通道中，形成自下而上的氣流，將通道內的熱量帶到室外，降低了內層幕墻的外表面溫度，從而降低空調負荷和能耗。
　　在冬季，不需要通風時，將外層通風口關閉。在陽光照射和室內熱輻射等條件作用下，通道內的空氣溫度升高，形成介于室內與室外之間的熱緩沖區。由于溫室效應有效地降低了內層幕墻（或窗）的外表面溫度，使室內熱量的散失大幅度減少，從而達到很好的保溫節能效果，減少了采暖運行費用和能耗。
　　另外，敞開式外循環雙層通風幕墻也可以根據需要在熱通道內設置可調控的鋁合金百葉窗簾或者電動卷簾，有效地調節陽光的照射。通過熱通道內上下兩端風口的調節，可在通道內形成負壓，利用內幕墻的氣壓差和開啟扇，可以在建筑物內形成氣流，進行通風換氣。
　　2．雙層通風幕墻的的傳熱方式
　　單層幕墻傳熱是在室內和室外之間直接進行，而雙層通風幕墻傳熱是在室內和熱通道、熱通道和室外之間進行。它的傳熱方式主要有以下四種，并綜合進行：
　　2.1對流傳熱
　　幕墻表面兩側由于溫度差產生的空氣介質的熱交換稱為對流傳熱。在對流傳熱中：幕墻表面溫度高于空氣介質，幕墻呈放熱狀態；反之呈吸熱狀態。幕墻表面的對流傳熱的流體介質主要是空氣，而且是自然對流，因此影響對流傳熱的因素有：空氣密度、導熱系數、氣流狀態、材料表面形態、粗糙度以及幕墻表面與空氣的溫度差等。幕墻表面傳熱量應為輻射傳熱和對流傳熱之和。
　　2.2熱輻射
　　熱的載體由其表面以電磁波的形態透過介質進行傳熱稱為熱輻射。太陽向地球的熱傳遞就是典型的熱輻射，幕墻接受的太陽輻射熱，一部分被反射，一部分被吸收，一部分透過幕墻進入室內，相對應的熱能分配率稱之為反射率、吸收率和透射率，三者的和為一。幕墻的熱輻射取決于玻璃和材料的表面溫度、表面粗糙度及表面黑度，可以通過技術加以控制。
　　2.3導熱
　　幕墻材料由其結構表面接受熱能，因此兩側存在穩定的溫度差，從而材料內部分子和原子產生微觀運動引起的傳熱稱為導熱。幕墻結構材料的導熱量與其兩側溫度差、材料導熱系數成正比，與材料厚度成反比。鋁的導熱系數是玻璃導熱系數的270倍，因此熱量集中通過鋁框傳導，形成了“冷橋”（也有稱為“熱橋”）。“冷橋”的能耗大，幕墻表面溫度低，容易結露，室內熱環境差，因此雙層通風幕墻的內層結構都采用斷熱鋁型材，防止“冷橋”。
　　2.4換氣傳熱
　　由漏氣傳熱和通風傳熱兩部分構成：氣流穿過幕墻結構縫隙而產生兩側空氣流通引起的傳熱，稱為漏氣傳熱。它取決于兩側的氣壓差、溫度差以及空氣容積比熱、空氣密度、幕墻結構縫隙漏氣量等因素。如果幕墻的氣密性不好，縫隙漏氣量大，漏氣傳熱多，盡管傳熱系數小，但仍達不到節能的目的。外層結構也需要良好的氣密性，無論在的冬季，還是夏季夜晚，雙層通風幕墻的外層進、出風口都要關閉，維持內外幕墻間接傳熱，如果外層幕墻氣密性差、漏氣量大，或者熱通道內的環境與室外環境差異很小，其節能效果和單層幕墻就差異很小。為了保持室內空氣的新鮮度，雙層幕墻要進行必要的通風，這種通風傳熱，控制在符合標準和合理要求的范圍。
　　3．敞開式外循環雙層通風幕墻的氣流組織
　　由于敞開式外循環雙層通風幕墻應用較廣泛，現從通風空調的角度分析敞開式外循環雙層通風幕墻的氣流組織。
　　3.1氣流組織方式一
　　這種方式以水平方向柱間為單元，豎直方向以一層為一個單元，每個單元單獨組織進風與排風。一般從樓板面進風，在頂棚下面出風口排風，直上直出，氣流簡捷阻力小，相應地氣流過于強烈，如下圖1所示：
　　            
　　
　　3.2氣流組織方式二
　　這種方式是以垂直方向柱間為單元，一個柱間全高打通，成為排風豎井，從建筑頂部排風到室外，相鄰柱間則各層隔開，從本層下部進風口進風，在上部排風口向相鄰排風豎井排風，如下圖2所示：
　　
　　                                
　　3.3氣流組織方式三
　　這種氣流組織方式有效避免了直上直下方向風速過大，氣流過于激烈。因此，采用各層錯開進風口和排風口，使氣流轉向相鄰柱間排風口的組織方式，如下圖3所示：
　　                                  
　　
　　3.4氣流組織方式四
　　這種方式打破一層作為一個通風單元的格局，從各層進風口來的新風，全部匯集至頂層頂部總排風口排出。借助于房屋全高產生的壓差，可以形成強烈的通風氣流，如下圖4所示：
　　                          　　
　　4、改善室內空氣品質
　　由于敞開式外循環雙層通風幕墻可以通過通道為室內更換新鮮空氣，通道的存在為改善更換空氣的質量提供了條件。例如影響北方空氣質量的污染物主要是可吸入顆粒物，可在通道的進氣口安置靜電濾塵網，也可在通道進氣口的下方對空氣進行噴霧，既使得進入室內的空氣清新，同時又改善了室內空氣的濕度，提高了人體的舒適度，如下圖5：
　　
　　                            
　　5、結束語
　　雙層通風幕墻與普通單層幕墻相比，更好的利用空調通風的原理，不僅有效地改善了室內空氣品質，而且由于保溫隔熱效果的增強，極大地節約了能源。據統計在采暖季可以節約能源42%～52%，在制冷季可節約能源38%～60%，有著良好的發展前景和應用空間。
　　
　　
　　參考文獻：
　　《建筑幕墻行業技術標準規范匯編》
　　《玻璃幕墻工程質量檢驗標準》
　　《暖通空調》，陸亞俊，中國建筑工程出版