结合上海创智国际广场项目浅谈办公项目中呼吸式双层幕墙的设计

施展

【摘要】介绍了呼吸式双层幕墙在国内发展的社会背景，列举了在实际项目中的应用，阐述了呼吸式幕墙的原理，并对比了呼吸式幕墙与传统幕墙的区别，最后对呼吸式幕墙的发展趋势进行了讨论。

【关键词】绿色建筑；节能建筑；高层办公；呼吸式幕墙；建筑设计

1、社会背景

近20年来，办公建筑市场经历了史上最繁荣的发展期，现代风格的玻璃幕墙取代了厚重的石材外墙成为了格式公共建筑的主要的立面材料，也创造出了无数经典的现代建筑。但通透的建筑效果带来了巨大的建筑空调能耗，据有关报道，建筑用能已占全社会终端能耗的1/4以上。

2013年，国务院1号文件转发了国家发展改革委、住房和城乡建设部的《绿色建筑行动方案》，表明了党和国家对绿色建筑发展的高度重视。上海市作为国内最大的快速建设发展中的国际化都市，在绿色建筑推进方面也一直走在国内的前列。

2014年上海市发布了《上海市绿色建筑发展三年行动计划（2014～2016）》，计划明确：2014下半年起新建民用建筑，原则上全部按绿色建筑一星级及以上标准建设。其中：单体建筑面积2万平方米以上大型公共建筑和国家机关办公建筑按绿色建筑二星级及以上标准建设；八个低碳发展实践区、六大重点功能区域内新建民用建筑，按绿色建筑二星级及以上标准建设的建筑面积占同期新建民用建筑的总建筑面积比例不低于50%。

在各方积极推动绿色、节能建筑的社会大背景下，如何将绿色、节能有效的和公共建筑的建筑效果结合起来，并给建筑使用者带来实际的效益，是当前建筑设计的关键。

2、项目概况

上海创智国际广场坐落于上海市杨浦区五角场城市副中心北部，紧邻成熟办公板块创智天地，基地东北角是淞沪路和翔殷路主干道交接的交通节点，同时有另三条道路和两条地铁线路在此交汇。项目致力于创造一座优越的办公及服务综合体，面向外企、国内优秀企业、行业中领先的中小企业，提供高端建筑形象、高品质办公环境和服务设施。

项目基地总用地面积10609平方米，容积率2.7，总建筑面积为36328 平方米，其中地上计容建筑面积28645平方米，地下建筑面积7417平方米。建筑层数为地上18层地下2层，高度95.6米。

3、呼吸式双层幕墙在项目中的应用

在针对高端客户、打造五角场最高品质办公楼的项目定位情况下，项目结合本身条件，提出绿色建筑两星及LEED金奖的设计要求。立面考虑与周边地块的风格相协调，整体基调为现代风格的办公楼，塔楼采用双层幕墙体系，错位相间，划分极具中式韵味。

塔楼采用的双层呼吸式幕墙单元件4.5米高，2.4米宽，水平向采用1.2米的模数，整体厚度为0.4米。每个单元内通过设置气流控制阀，使幕墙系统出于一种可呼吸式的工作状态。室外气温较高时，控制阀门打开，两层幕墙间的空气在太阳辐射热的作用形成气流循环，带走幕墙表面热量。室外气温较低时，关闭控制阀门，两层幕墙间形成一个静态的空气腔，有效阻隔室内热量的流失，节能效果优越。单元中其中一扇为向内平开启扇，为室内提供自然通风条件，空腔处设置可电动遮阳帘。在夏天，可调整百叶帘的角度，减少太阳辐射热进入室内；在冬天，可调节百叶帘的角度，允许太阳辐射热进入室内。太阳辐射热的摄入为可控设计，提高了建筑室内空间的使用舒适度，强化了建筑外墙的节能效果。

同时为了节约造价的考虑，塔楼顶部出屋面部分幕墙和裙楼部分幕墙均采用單元式幕墙，采用与双层幕墙系统相类似的材料分配和尺寸进出关系，保证建筑外立面风格的整体协调。

夏季运行原理 冬季运行原理

4、呼吸式双层幕墙的原理

1） 寒冷季节，玻璃幕墙可以最大限度的吸收太阳辐射，通过调节进出风口的大小，可以控制适当的新风换气量，而进入两层玻璃幕墙之间的缓冲空间的空气，已经被阳光初步加热，再次送入室内时，可减少空调送暖量。

夏季炎热时期，位于两层玻璃空腔间的遮阳设施被放下，绝大部分太阳辐射能量在这里被挡住，并通过精心组织的自然通风排到建筑之外。由于外层玻璃具有遮风避雨及防盗作用，夜间室外冷空气可通过开启内侧的窗户冷却建筑。楼板等高蓄热体，次日上午气温上升时，楼板、墙体等将会有效的冷却室内温度。

在春秋季节双层幕墙的开启部分可以完全打开，使室内达到完全的自然通风。

5、呼吸式双层幕墙与传统幕墙的比较

2） 拥有传统幕墙系统无法比拟的热工性能。

其幕墙传热系数可达到1.0～1.5 w/（㎡.k），远低于上海最新节能规范的最优等级数值2.2 w/（㎡.k），幕墙节能效果显著。

设置电动遮阳系统，可根据需要自动调节用户对室外可见光的摄入要求。在夏天，可调整百叶帘的角度，减少太阳辐射热进入室内；在冬天，可调节百叶帘的角度，允许太阳辐射热进入室内。太阳辐射热的摄入为可控设计，提高了建筑室内空间的使用舒适度，强化了建筑外墙的节能效果。

3） 拥有传统幕墙系统无法比拟的舒适性。

开启扇设置于内层幕墙，室外新风间接进入室内，不管室外自然条件如何（雨雪天气），一年四季大部分时间都可以实现自然通风，提高了室内空间使用的舒适感。

通过设置气流控制阀，使幕墙系统出于一种可呼吸式的工作状态。室外气温较高时，控制阀门打开，两层幕墙间的空气在太阳辐射热的作用形成气流循环，带走幕墙表面热量。室外气温较低时，关闭控制阀门，两层幕墙间形成一个静态的空气腔，有效阻隔室内热量的流失。

4） 初期投入大，运营中能节约大量空调能耗

目前，双层幕墙在结构上必须采取双层的构造，因此在材料方面比单层幕墙高一倍以上，再加上对内部遮阳帘和五金料的高要求，使得造价很高。若采用全进口的原装幕墙（德国旭格），造价约为7000元/平方米，若采用国产幕墙，部分材料采用进口采购，造价也在3000-4000元/平方米。

但是由于呼吸式幕墙的节能效率远高于传统幕墙，有计算表明，呼吸式幕墙使用6年后，考虑节约的空调能耗，它的造价仅等同于1800元/平方米的普通幕墙，使用10年后，加上折旧率，可以等于1200元/平方米的普通幕墙。因此从节能、环保及提高品质的角度来说，初期的高投入是非常合算的。

6、呼吸式双层幕墙的发展趋势

1） 研究和优化出适合国内的特点的双层呼吸式幕墙

由于国内各个城市的环境和空气质量的特殊性、用地的紧张性及防火问题的特殊性，国外的大通道的双层幕墙在国内较难发展，因此需要研究和优化出适合国内的特点的双层呼吸式幕墙。

2） 节能趋势为呼吸式幕墙发展提供主要动力。

建筑节能是一个复杂的系统工程，具体可包括外墙子系统、屋面子系统、地面子系统、门窗子系统等各项节能应用。以重要程度而言，65%的建筑节能主要由外墙子系统承担，采用节能效率高的建筑幕墙可大大节约资源和能耗。节能降耗政策为建筑幕墙，尤其是呼吸式双层幕墙的发展提供了强大的契机。

3） 国内企业成为市场主导力量，有利于加大双层幕墙的普及

目前我国建筑幕墙行业骨干企业在研发、设计、生产与施工等技术方面已经接近或达到国外先进水平。依托先进的制造优势、原材料集中优势和人力资源成本优势，国内企业成为我国建筑幕墙市场的主导力量，对双层呼吸式幕墙的价格也会带来较大的回落，使得普及率能大大的加强。

结束语

随着各地现代式的公共建筑的建造量与日俱增，幕墙做为建筑表皮的使用也越来越广泛，但是往往设计师只将幕墙做为一种设计手法，而忽视了幕墙是影响室内舒适度与建筑能耗的重要因素。双层幕墙做为一种更加节能的幕墙形式，较传统幕墙对建筑师的专业知识提出了更高的要求。双层幕墙的应用，必将会为建筑幕墙的节能发展翻开崭新的一页。

参考文献：

[1] 双层幕墙（建筑标准图集）-建筑专业，中国计划出版社，07J103-8

[2] 双层热通道玻璃幕墙结构总体设计浅析 作者 莫英光 魏东海

[3] 幕墙设计 西萨·佩里及其合伙人事务所最新作品 --迈克尔·克罗斯比 编著

[4] 通风双层幕墙 办公建筑--哈里斯·波依拉兹 编著

[5] 雙层幕墙--厄斯特勒·利布·卢茨·霍伊斯勒 编著