這篇材料工程學論文發表了呼吸式幕墻資料，呼吸式幕墻由內外兩層玻璃幕墻組成，與傳統幕墻相比，它的最大特點是由內外兩層幕墻之間形成一個通風換氣層，由于此換氣層中空氣的流通或循環的作用，使內層幕墻的溫度接近室內溫度。、

　　關鍵詞：材料工程學論文,呼吸式幕墻

　　呼吸式幕墻，又稱雙層幕墻、雙層通風幕墻、熱通道幕墻等90 年代在歐洲出現，它由內、外兩道幕墻組成，內外幕墻之間形成一個相對封閉的空間，空氣可以從下部進風口進入，又從上部排風口離開這一空間，這一空間經常處于空氣流動狀態，熱量在這一空間流動。

　　呼吸式幕墻的原理與分類

　　呼吸式幕墻由內外兩層玻璃幕墻組成，與傳統幕墻相比，它的最大特點是由內外兩層幕墻之間形成一個通風換氣層，由于此換氣層中空氣的流通或循環的作用，使內層幕墻的溫度接近室內溫度，減小溫差因而它比傳統的幕墻采暖時節約能源42%-52%;制冷時節約能源38%-60%.另外由于雙層幕墻的使用，整個幕墻的隔音效果得到了很大的提高。呼吸式幕墻根據通風層的結構的不同可分為“封閉式內循環體系”和“敞開式外循環體系”兩種。

　　1.封閉式內循環體系呼吸式幕墻

　　封閉式內循環體系呼吸式幕墻，一般在冬季較為寒冷的地區使用，其外層原則上是完全封閉的，一般由斷熱型材與中空玻璃組成外層玻璃幕墻，其內層一般為單層玻璃組成的玻璃幕墻或可開啟窗，以便對外層幕墻進行清洗。兩層幕墻之間的通風換氣層一般為100-200毫米。通風換氣層與吊頂部位設置的暖通系統抽風管相連，形成自下而上的強制性空氣循環，室內空氣通過內層玻璃下部的通風口進入換氣層，使內側幕墻玻璃溫度達到或接近室內溫度，從而形成優越的溫度條件，達到節能效果。在通道內設置可調控的百頁窗或垂簾，可有效地調節日照遮陽，為室內創造更加舒適的環境。

　　根據英國勞氏船社總部大廈及美國西方化學中心大廈的使用來看，其節能效果較傳統單層幕墻相比達50%以上。

　　2.敞開式外循環體系呼吸式幕墻

　　敞開式外循環體系呼吸式幕墻與“封閉式呼吸式幕墻”相反，其外層是單層玻璃與非斷熱型材組成的玻璃幕墻，內層是由中空玻璃與斷熱型材組成的幕墻。內外兩層幕墻形成的通風換氣層的兩端裝有進風和排風裝置，通道內也可設置百頁等遮陽裝置。冬季時，關閉通風層兩端的進排風口，換氣層中的空氣在陽光的照射下溫度升高，形成一個溫室，有效地提高了內層玻璃的溫度，減少建筑物的采暖費用。夏季時，打開換氣層的進排風口，在陽光的照射下換氣層空氣溫度升高自然上浮，形成自下而上的空氣流，由于煙囪效應帶走通道內的熱量，降低內層玻璃表面的溫度，減少制冷費用。另外，通過對進排風口的控制以及對內層幕墻結構的設計，達到由通風層向室內輸送新鮮空氣的目的，從而優化建筑通風質量。

　　可見“敞開式外循環體系呼吸式幕墻”不僅具有“封閉內循環式體系”呼吸式幕墻在遮陽、隔音等方面的優點，在舒適節能方面更為突出，提供了高層超高層建筑自然通風的可能，從而最大限度地滿足了使用者生理與心理上的要求。

　　敞開式外循環體系呼吸式幕墻，在德國法蘭克福的德國商業銀行總行大廈、德國北萊因——威斯特法倫州魯爾河畔埃森市的“RWE”工業集團總部大樓采用。

　　呼吸式幕墻的優點

　　呼吸式幕墻與傳統的單層幕墻相比有如下突出的優點：

　　從原理上，呼吸式幕墻采用“煙囪效應”與“溫室效應”的原理，是從幕墻的功能上解決節能問題;單層幕墻則只是從材料的選用上，通過材料本身的特性來達到一定的節能效果。

　　從環保上，呼吸式幕墻由于其功能解決節能，外層玻璃選用無色透明玻璃或低反射玻璃，可最大限度地減少玻璃反射帶來的不良影響(“光污染”);單層玻璃幕墻為保證室內外效果與節能的考慮，玻璃一般選用有一定反射功能的鍍膜玻璃。

　　從節能上，呼吸式幕墻由于換氣層的作用，比單層幕墻節能約50%.是解決建筑節能的一個新的方向。

　　從使用上，換氣層的出現，使呼吸式幕墻夏季節省制冷費用，冬季可節省取暖費用。同時遮陽百葉置于換氣層，能有效地防止日曬又不影響立面效果。

　　從舒適度方面，呼吸式幕墻的隔音性能可達到55dB，讓室內生活與工作的人們有一個清靜的環境;另一方面，無論天氣好壞，勿須開窗換氣層都可直接將自然空氣傳至室內，為室內提供新鮮空氣，從而提高室內的舒適度。并有效地降低高層建筑單純依賴暖通設備機械通風帶來的弊病。

　　呼吸式幕墻的上述優點，使之在國際上眾多發達國家得到了很大的發展，在我國已開始得到重視，并進入使用階段。

　　呼吸式幕墻的應用

　　由于“封閉式內循環體系呼吸式幕墻”與大廈的通風系統相連接，它的運行會增大通風系統的功率，從而需增大投入與消耗，因而其應用不多。“敞開式外循環體系呼吸式幕墻”作為一種更新形式的呼吸式幕墻得到了廣泛采用。下面將以“敞開式外循環體系呼吸式幕墻”為例，對呼吸式幕墻系統的應用作介紹。

　　1. 結構型式

　　呼吸式幕墻由于是雙層體系，在目前幕墻結構型式多樣化的今天，兩層幕墻可以根據建筑效果的需要有很多種組合，但是為了最大限度地突出呼吸式幕墻的通風、節能、環保的特點，一般采用如下幾種結構型式：

　　內外層結構一體式，即內外層幕墻做成一體或一個單元。構成通風層的內外兩層幕墻共用一根豎骨料，外層可做成明框或隱框形式，內層則做成可開啟窗或固定窗。當兩層幕墻一體地做成單元式，則每個單元猶如一個個玻璃箱子，因此也被稱為“箱體式幕墻”。

　　內外層結構分體式，即內外兩層幕墻各成體系，為形成通氣層通過其它方式進行隔斷。由于此種型式的兩層幕墻分別獨立，外層結構可選用明框、隱框或點式玻璃幕墻結構。內層結構可選用各種幕墻型式或推拉、平開窗的型式。

　　外層幕墻作為建筑物的外表，一方面直接反映的是建筑物的造型，另一方面作為外圍護結構，它還承受風荷載、防雨水等作用，因而其結構在強度與水密性方面應作為重點考慮。內層幕墻由于其主要是與外層結合形成換氣層，所以更應注意其與室內功能的配合，對其密封性能要求可適當降低。

　　2. 換氣層與材料

　　呼吸式幕墻換氣層是關鍵，其進出風口的設置、換氣層的寬度大小、材料的選用等直接影響到其性能的發揮。

　　一般來講，北方寒冷地區因采暖時間長，選用呼吸式幕墻時，主要是利用換氣層的“溫室效應”來減少室內熱量的散失。內層采用中空LOW-E玻璃、斷熱鋁型材，以及相對較大的換氣層寬度將會達到較好的節能效果。

　　南方溫暖地區，因冷氣使用時間較長，利用呼吸式幕墻換氣層的“煙囪效應”來降低內層玻璃表面的溫度可達到節能目的。因此外層采用熱反射玻璃，以及相對較小的換氣層寬度，將會增強煙囪效應的效果，來達到最佳的節能狀態。

　　重點與難點問題

　　呼吸式幕墻在我國剛剛起步，還會有很多具體問題需要解決，如：

　　換氣層的寬度(體積)確定。如何才能使其保溫節能與隔音降噪達到最佳，目前缺乏理論依據，只能依賴實驗，需從設計計算上找到理論依據。

　　進出風口的設計也是呼吸式幕墻的一個重點，選用不當時一方面會造成換氣層循環氣流的短路，降低節能效果;另一方面進風口會帶入大量的灰塵而影響建筑的外觀效果，尤其是西北風沙較大的地區更應慎重。

　　由于換氣層的煙囪效應會造成消防上的隱患，所以在通風換氣層的設計時應與大廈防火分區設計相結合。

　　成本問題，也是呼吸式幕墻的推廣使用的一大障礙。呼吸式幕墻由于結構雙層、技術含量高，較單層幕墻價格高，如果采用呼吸式幕墻，一次性投資會增加。

　　呼吸式幕墻的發展——智能幕墻

　　??當呼吸式幕墻在國內剛剛起步的時侯，在德國、美國等發達國家已將呼吸式幕墻與電子計算機系統結合在一起，發展了智能幕墻。采用智能幕墻系統的建筑其能耗只相當于傳統幕墻的30%，可見智能幕墻將是節能環保幕墻發展的又一新的目標。

　　??智能幕墻是呼吸式幕墻的延伸，是智能化建筑的基礎上將建筑配套技術(暖、熱、光、電)的適度控制，在幕墻材料、太陽能的有效利用，通過計算機網絡進行有效的調節室內空氣、溫度和光線，從而節省了建筑物使用過程的能源，降低了生產和建筑物使用過程的費用。它包括以下幾個部分：呼吸式幕墻、通風系統、遮陽系統、空調系統、環境監測系統、智能化控制系統等。

　　??智能幕墻的關鍵在智能控制系統，這種智能化控制系統是一套較為復雜的系統工程，是從功能要求到控制模式，從信息采集到執行指令傳動機構的全過程控制系統。它涉及到氣侯溫度濕度空氣新鮮度照度的測量，取暖、通風空調遮陽等機構運行狀態信息采集及控制，電力系統的配置及控制，樓宇計算機控制等多方面因素。

　　結束語和實例

　　建筑的表皮在當前愈來愈受到關注，但一般只是作為設計手法的重要對象，忽視了建筑表皮是影響室內熱舒適度和建筑能耗的重要因素和關鍵部位。夏熱冬冷地區建筑同時面對冬、夏兩種極端氣候，單一的材料無法同時滿足對冬季保溫和夏季防熱、隔熱的要求。在極端氣候共存的地區，“雙層皮”玻璃幕墻更加需要適應性、復合性的概念。

　　雙層皮表皮在當前生態建筑技術領域成為重要的關注話題，并且在大多數歐洲國家得到了廣泛的推廣和運用。但針對性地從“雙層皮玻璃幕墻的表皮氣候適應性”角度進行研究或是節能設計在中國尚處在萌芽階段。僅有的幾座在國內建成的雙層皮建筑只是走“雙層皮”時髦概念的路線，缺乏對雙層皮的生態層次的理解和掌握。

　　但是隨著我國國民經濟的快速發展，建筑業的發展也突飛猛進，建筑節能也得到相關部門的高度重視，《民用建筑節能管理規定》的出臺，對建筑節能提出了明確的要求。通風節能幕墻的應用，為建筑幕墻節能技術的發展翻開了暫新的一頁。

　　1.由中遠房地產傾力打造的“長安街收官王座”——世界頂級寫字樓凱晨廣場終于浮出水面，而由瑞士旭密林公司(SCHMIDLIN)擔當技術總顧問，價值2億人民幣、中國最大的環樓雙層呼吸式玻璃幕墻即將落戶凱晨廣場，人們將得以見識到由世界幕墻技術的絕對領先者——瑞士旭密林公司帶來的尖端科技。作為北京西區規模最大、西長安街最后一個可供大面積對外租售的頂級純寫字樓，凱晨廣場位于國家領導人和國際友人往返于中南海和釣魚臺之間必經的國賓道旁，其建筑立面無疑將對長安街的景觀產生重大影響。為賦予凱晨廣場豐富的文化底蘊和高水準的完美品質，給國家第一街——長安街留下一個頂級精品建筑，中遠房地產不惜重金聘請世界最大的建筑設計事務所之一的SOM公司為凱晨廣場精心設計。自立項以來，中遠房地產與SOM公司就凱晨廣場的立面方案最終決定采用超大型高科技環保玻璃幕墻，以映襯“中華第一街”的磅礴氣勢。

　　2.北京新源大廈幕墻在保持了傳統幕墻性能的基礎上，更注重環保節能，其保溫和隔聲性能均達到二級，室內更加安靜舒適。其雙層幕墻采用了建筑幕墻節能技術中的動態節能技術，屬于生態建筑幕墻中節能幕墻中的動態節能幕墻，在設計中采用了完善的斜對位模式箱體式雙層幕墻系統，在系統選型、材質配置和遮陽技術方面均屬于國內最高檔次，是中國目前在建或建成的高層建筑幕墻中頂尖產品，它在中國的幕墻行業發展歷程中具有特殊的、標志性的、里程碑式的重要地位。

　　雖然，在中國廣泛應用這一新技術的我們任重而道遠，但我們堅信，作為建筑幕墻的“綠色”產品離我們不遠了。

　　推薦期刊：《材料導報》創刊于1987年，是一本以導向性、研究性為辦刊宗旨的綜述性期刊，也是國內唯一一本以報道綜述性文章為特色的材料科學類期刊。