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引言
20世纪70年代，玻璃幕墙随着现代建筑的发展在全世界得到普及。近年来随着世界范围内环境、能源问题突显，人们对于玻璃幕墙由于保温性差而造成的能源过度消耗等种种弊端更加重视起来。正是基于以上原因，我国建设部新出台的公共建筑节能设计标准中提出，外窗可开启面积不大于30％，玻璃幕墙最多只能占墙面70％，并鼓励使用自然风降温，幕墙也应具有可开启部分或设通风换气装置等，所有公共建筑的幕墙不能使用普通玻璃，必须使用节能玻璃。参照国外玻璃幕墙建筑发展的历程与经验，我国的玻璃幕墙建筑设计只能也必须向环保、节能与智能化发展。近年来我国双层玻璃幕墙的应用就是我国建筑逐步走向节能化、智能化的一个体现。
双层玻璃幕墙一般被称为智能型玻璃幕墙系统，严格说来是指它主要应用于建筑外墙，可随天气变化自动改变自身特性。实际上，在多种双层玻璃幕墙当中，只有少数装有感应控制系统并且能够智能运行。尽管如此，只要经过精心设计，充分利用自然能源和可再生能源，满足楼内人群在供热、制冷和照明等方面的需求，都可以说这种双层玻璃幕墙是节能型、智能型的。
1 呼吸式双层玻璃幕墙的原理
呼吸式双层玻璃幕墙由内、外两层玻璃幕墙组成，外层幕墙一般采用隐框、明框和点式玻璃幕墙，内层幕墙一般采用明框幕墙或铝合金门窗。内外幕墙之间形成一个相对封闭的空间通风间层，空气可以从下部进风口进入，从上部排风口排出，空间内经常处于空气流动状态，热量在其间流动，形成热量缓冲层，从而调节室内温度。
2 呼吸式双层幕墙的分类及特点
2.1 封闭式内循环体系呼吸式幕墙
封闭式内循环体系呼吸式幕墙一般在冬季较为寒冷的地区使用，外层玻璃幕墙原则上是完全封闭的，一般由断热型材与中空钢化玻璃组成，内层一般为单片钢化玻璃组成的玻璃幕墙或可开启窗。两层幕墙之间的通风间层厚度一般为12cm～20cm。通风间层与吊顶部位设置的暖通系统排风管相连，形成自下而上的强制性空气循环。室内空气通过内层玻璃下部的通风口进入通风间层，在夏季的白天将室内热空气排出室外; 在冬季将温室效应蓄积的热量通过管道回路系统传到室内，达到节能效果。通风间层内设置可调控的百页窗或垂帘，可有效地调节日照遮阳，
创造更加舒适的室内环境。
2.2 敞开式外循环体系呼吸式幕墙
敞开式外循环体系呼吸式幕墙外层是单层玻璃与非断热型材组成的玻璃幕墙，内层幕墙是隔热或断热明框幕墙或者隔热或断热单元幕墙。内外两层幕墙形成的通风间层的两端装有进风和排风装置，可根据需要在热通道内设置可调控的铝合金百叶窗帘或者电动卷帘，有效地调节阳光的照射。内外两层幕墙之间热通道的距离一般为50cm～60cm。冬季时，关闭通风层两端的进排风口，换气层中的空气在阳光的照射下温度升高，形成一个温室，有效地提高了内层玻璃的温度，减少建筑物的采暖费用。夏季时，打开换气层的进排风口，在阳光的照射下利用烟囱效应带走通风间层内的热量，降低内层玻璃表面的温度，节省空调能耗。另外，通过对进排风口的控制以及对内层幕墙结构的设计，达到由通风层向室内输送新鲜空气的目的，从而优化建筑通风质量。
3 呼吸式双层幕墙的应用
下面以敞开式外循环体系呼吸式幕墙为例，介绍呼吸式幕墙系统的应用。
3. 1 敞开式外循环体系呼吸式玻璃幕墙的分类
3. 1. 1 箱式双层玻璃幕墙
箱式双层玻璃幕墙由外层幕墙和向内开启的窗扇组成。内外层之间的通风间层在水平方向上沿建筑轴线或以房间为单元进行分隔，在垂直方向上一般按层划分，因而可阻止噪声和废气在各房间传播。每一单元的顶部和底部都开有通风口，室外新鲜空气从底部开口进入，同时室内废气从上方开口排出，获得自然通风。
3.1.2 井箱式双层玻璃幕墙
井箱式可视为箱式双层玻璃幕墙的一种特殊构造，包括一组箱式单元和一个与单元以通风口相通的贯通几层的竖井。由于竖井相对较深，井内上下温差较大，加速了空气循环流动，形成了具有较高通风效率的竖向垂直通风系统，在夏季炎热地区尤其适用。由于利用了竖井的烟窗效应，外层幕墙开窗较少，有利于隔绝外部噪声，但由于对竖井的高度有一定的限制，因此多用于低、多层建筑。
3.1.3 走廊式双层玻璃幕墙
走廊式双层玻璃幕墙是利用通风间层形成的外挂式走廊来达到保温和通风目的。通风间层在竖向上每层都被隔断，形成外挂式走廊，外层幕墙的进气口与排气口位于每层的楼板与天花板部位，由通风调节盖板控制通风量。冬季走廊内受到阳光照射而温度升高的空气，在对流作用下流动到未受阳光照射的一侧，使建筑在各个朝向上温度比较接近，形成温度缓冲，达到适宜的温度。此系统外层玻璃幕墙上下层的进排气口要错开设置，以防下层排出的部分空气通过上层进气口进入上层通风间层，造成上层空气质量下降和温度缓冲效果减弱，另外由于走廊一般连通数个房间，可能会造成相邻房间的声音干扰。
3.1.4 多层式双层玻璃幕墙
多层式的通风间层在水平方向上与数个房间相连，在竖直方向上也覆盖数个楼层，有时幕墙间的通风间层既无水平分隔也无竖向分隔，仅通过外层幕墙在底层和屋顶处的通风口形成通风。在冬季，外层幕墙通风口关闭，利用通风间层形成的温室效应保证室内温度，减少建筑物能量消耗。此系统由于外层玻璃幕墙开口很少，十分适用于外部噪声较大的环境，但建筑内部各房间的声音易通过通风间层进行传播，造成内部声音干扰。
3.1.5 可开启式双层玻璃幕墙
该幕墙的外层玻璃幕墙可以完全开启，无明确进风与排风口，难以利用烟窗效应形成自然通风。夏季，外层幕墙完全打开，可作为遮阳装置，降低内层幕墙所受的太阳辐射冬季，外层幕墙关闭，形成空气缓冲层，增强建筑的保温性能。可开启的外层玻璃幕墙减少了内层玻璃幕墙的风压，有助于阻挡雨水进入内层玻璃幕墙，因此内层玻璃幕墙的窗户可以始终敞开，有利于自然通风。
3.2 通风间层与材料
呼吸式幕墙的通风间层进出风口的设置、宽度大小、材料的选用等直接影响到幕墙性能的发挥。一般来说，北方寒冷地区选用呼吸式幕墙时，主要是利用通风间层的温室效应来减少室内热量的散失。内层采用保温性能好的材料和较宽的通风间层会达到较好的节能效果。南方温暖地区利用呼吸式幕墙换气层的
烟囱效应来降低内层玻璃表面的温度，达到节能目的。另外，采用热反射玻璃以及宽度较小的通风间层，将会增强烟囱效应的效果，达到最佳的节能状态。
4 智能玻璃幕墙双层玻璃幕墙的发展趋势
智能玻璃幕墙是指幕墙以一种动态的形式，根据外界气候环境的变化，自动调节幕墙的保温、遮阳、通风系统，最大限度地降低建筑物的能源消耗，同时最大限度地创造出宜人的室内环境，其主要通过双层幕墙的形式得以实现。其内层幕墙通常由中空保温玻璃构成，外侧玻璃通常由单层钢化玻璃构成。外侧玻璃主功能是承受风载，防雨水、风沙、噪声以及形成两层玻璃之间一个相对稳定的、可以调节的空气缓冲层。外侧玻璃幕墙上有可调节的进风口和出风口。两层玻璃之间的空间里，通常设置遮阳百叶等装置。
智能幕墙是呼吸式幕墙的延伸，在智能化建筑的基础上将建筑配套技术( 暖、热、光、电) 适度控制，通过计算机网络有效地调节室内空气、温度和光线，从而节省了建筑使用中能源的消耗，降低了生产和建筑物使用过程中的费用。它包括呼吸式幕墙、通风系统、遮阳系统、空调系统、环境监测系统、智能化控制系统等。采用智能幕墙系统的建筑其能耗只相当于传统幕墙的30％，可见智能幕墙将是节能环保幕墙发展的又一新的目标。
5 实例分析北京公馆项目的幕墙系统
该建筑的幕墙分内外两层，中空可上人，两层幕墙中设有特别设计的遮阳系统，上下各有一个通风口。夏季温度高，两层幕墙之间形成了一个温室效应，而两个通风口之间的高度差自然形成了烟囱效应，较冷的空气不断补入，并把热空气抽走，这样就加速了中空层中的空气流动，从而有效降低了内层幕墙内表面的温度，达到了降温效果冬季将进风口和出风口全部关闭，通风间层的温室作用将会温暖整个楼宇。由于双层玻璃幕墙的使用，一方面，可以减少极端环境对居住者带来的不适另一方面，由于建筑本体的主动效能，极大减少了能源消耗，节能环保给社会带来的收益就更加高远。经测算，北京公馆项目，整个建筑通过幕墙系统节省下来的能源开销，5年～8年便可收回所有幕墙系统的投入。
6 结语
现在建筑的表皮在当前愈来愈受到关注，但一般只是作为设计手法的重要对象，而忽视了建筑表皮是影响室内热舒适度和建筑能耗的重要因素和关键部位。只有在掌握呼吸式双层玻璃幕墙的运行原理及幕墙各元素之间的复杂关系的基础上，对建筑与幕墙系统和建筑与环境之间的关系进行全面的了解，才能设计出高效的双层玻璃幕墙。双层可呼吸玻璃幕墙的应用，已经为建筑幕墙节能技术的发展翻开了崭新的一页。
参考文献
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