論文關健詞：雙層玻璃幕牆 節能設計 輔助方法 設計階段
論文摘要：與傳統玻璃幕牆相比，雙層玻璃幕牆在一定程度上可改善建築的熱工效能然而，其優勢能否發揮，還取決於建築和幕牆的設計是否合理.目前世界上時雙層玻璃幕牆節能設計的研究進展仍以基礎研究為主，相對於直接指導工程設計仍有距離該文在綜述國內外理論和實驗研究現狀的基拙上，根據國內目前該類建築設計的合作方式和流程，提出根據方案設計、初步設計和施工圖設計三個階段的不同任務採取相應的輔助設計方法，強調應加強時以往設計經驗的總結，以指導建築師在方案設計階段正確把握雙層玻璃幕牆和建築設計的結合，實現有效節能
1背景
當今玻璃幕牆在現代建築，特別是高層辦公建築中的風靡程度有增無減，它幾乎是世界各大城市辦公樓立面的一致選擇。主要原因之一是人們的審美傾向仍然受現代主義風格的影響，而玻璃幕牆不僅外觀簡潔、通透、富有現代感，甚至可以象徵企業實力和形象.因而受到眾多業主和建築師的青睞。然而，人們為了這種獨特的外觀也付出了沉重的代價，由於傳統玻璃幕牆的保溫、隔熱效能均遠不及傳統牆體，又缺乏合理減少夏季太陽過熱的措施，大大增加了該類建築的空調和採暖能耗。最近我國推出公共建築設計節能標準，對玻璃幕牆提出了更嚴格的熱工要求。
與傳統玻璃幕牆相比，雙層玻璃幕（Double Skin Falade，以後簡稱DsF)獨特的夾層設計，不僅為提高幕牆的保溫隔熱效能上提供了更多可能，更重要的是，為遮陽構件提供了一個棲身之地，使之既能有效遮陽，又不破壞建築外觀。此外，它還可以通過強化通風降溫來降低建築能耗，因而倍受建築師的推崇。然而，採用DSF不僅會增加初投資，犧牲可觀的建築面積，同時其維修費用也高出一般幕牆。而且，不能簡單地認為DSF一定具有更好的保溫、隔熱、通風等熱工效能，目前“大多數型別的DSF都不能同時減少採暖和製冷負荷，只有根據具體情況把不同型別結合起來或改變系統設定，才可能比傳統的隔熱玻璃加外遮陽方案有實質性進步””’。例如，最突出的問題是如何合理地設計夾層的尺寸，因為其空間過小將直接影響DSF夏季和過渡季的通風降溫效果過大則降低了空間使用效率。而如果完全依靠機械通風，雖然可以減小夾層寬度，但也存在著如何在通風降溫效果和風機能耗之間作優化的問題此外，夾層自然通風還受室外風速和風向的影響較大，目前還沒有令人滿意的整套方法可以指導選擇設計條件，預測執行效果，並指導節點構造設計。在世界各國的實踐當中也不乏有許多不太成功的例子。可見，DSF的選用、設計的決策過程受到審美、熱舒適和節能二方面因素的影響(圖l)，不是簡單的“用了就好”。
2國外相關研究現狀
DSF的節能研究在國外，特別是歐洲已經開展了有二十餘年，主要集中在只個方面傳熱過程研究、和建築執行模式結合的研究以及全生命週期分析.其中前兩個方面取得了較多研究成果。作為指導工程決策最有力的依據，全生命週期分析是整個研究的最終目標，而和建築執行模式結合的研究正是把微觀的傳熱研究成果與巨集觀的聯合了幕牆系統、建築及空調系統的大模型連線起來的紐帶，對實現建築的全年能耗模擬至關重要。
傳熱過程研究主要包括理論和實驗兩方面的研究。其中理論研究又分為節點控制容積方法和計算流體動力學模擬法，實驗研究的目的則在於探討傳熱係數或者對流換熱係數的經驗公式，。這些研究結果可以輔助建立數值模型，例如Grabe研究發現，夾層中的自然流動阻力系數不能採用手冊中給出的機械流動下的阻力系數玻璃表面對流換熱係數和整個窗戶的傳熱係數均隨著內外層玻璃溫差呈線性變化，但是前者變化顯著，在溫和氣候地區後者的變化可以忽略。
和建築執行模式結合的研究包括在特定建築佈局條件下的自然通過改果研究和結合空調系統的研究。計算方法主要有利用商業能耗模擬軟體和根據網路法計算原理二次開發兩種。荷蘭學者Paassen的研究結果表明，簡單的夜間機械通風能降低40%的裝機容量和能耗，如果考慮採用可控窗戶以及天氣預測系統，節能潛力達到70%以比利時的Gratia模擬發現，只有當幕牆間距小於40cm才會存在明顯的壓力損失，在大多數幕牆中，主要壓力損失出現在空氣出口;對於南面幕牆，自然通風開口大小對夾層內溫度影響很大，但是在前面則影響很小.在夜間利用穿堂風非常可行，但是在白天要非常慎重，防止熱空氣進人室內。採用拔風煙囪則可以保證即使沒有風壓作用，頂層建築也能達到通風效果，但是需要調節開口大小以平衡各層通風量。李保峰在其博士論文中對中國冬冷夏熱氣候條件下DsF的熱工效能做了大量實驗研究，提出外迴圈式更適宜這種氣候，而夾層寬度以400mm為宜，夏季通風應以風壓為主而不是熱壓，遮陽百葉以及內外幕牆比較理想的材料分別是穿孔的鋁合金和高透玻璃。
同時，一些建築的實測結果為設計者提供了寶貴的經驗。Pasquav在德國西門子大樓的測試結果表明，