双层皮玻璃幕墙技术分析 A Study on Double Skin Facades ■Ifigenia Farrou 耋己 霸Ifigenia Farrou Ji Yan [摘要】本文对欧洲应用较为广泛的双层皮玻璃幕墙技 术的定义和萤展过程僦了概要介绍,就双层皮玻璃幕墙 的分类和优链点进行了总结,同时结合5例运用双层皮玻 璃幕墙技术的欧洲设计实践进行了实例分析 随着人们对环境问题的日益关注作为新型建 璃其间的空腔宽度一般在O15m~2m并且空 筑立面技术之一的双层皮玻璃幕墙技术正在被越 腔内通常安装遮阳装置。 来越多的建筑师和工程师应用于实践 同时双层 根据克瑞斯波的研究,最早的双层皮玻璃幕墙 关键词】双层皮玻璃幕墙节能类型优缺 案例 【^bstract]This paper brie Y introduces the de nition and the development process ofDSF(double skinfacades)system which has been widely applied in Europe and summarizes the typology,advantages and disadvantages of DSF Taking the example of 5 buildings with DSF in Europe,this paper illustrate how the double skin facade systems can act as 皮玻璃幕墙也经常出现在一些前卫建筑上作为可 出现在1903年德国建造的Steif工厂使用这一技 持续建筑或绿色建筑设计的示范技术。 术的原因是为了阻挡当地的强风与寒冷天气同时 双层皮玻璃幕墙综合了高科技的技术手段和 最大限度地利用自然光照明。几年后由奥托瓦 建筑审美需求。根据建筑所处地点当地气候条 格纳设计的维也纳邮政储蓄银行大斤内的采光玻 件,建筑设计等因素运用双层皮玻璃幕墙技术能 璃顶也采用了该技术该项目从1904年~1912 够为建筑提供多种节能和环保效益然而不正确 年分两期实施。勒柯布西耶于1916年在家乡瑞 的设计也将带来能源浪费以及室内舒适度的降低。 士的拉乔克斯德芳兹镇设计的许沃布别墅里 目前.双层皮玻璃幕墙技术常被应用于大型的办公 也采用了双层皮玻璃幕墙系统。在这栋别墅里,勒 hc/ma1t buffer ZOne.enhance the noise insulation and cope w1m the naIutal ventilation 【Key words]Double Skin Facades,Energy Efficiency Typology,Advantages and Disadvantages,Cases 建筑 较少用于旅馆商店或者会议中心等主要 柯布西耶设计了非常大的窗户 有的甚至达到两 的因素是其应用所带来初期投资的增加.同时 层楼高度玻璃窗由两层表皮组成.在空腔内安装 相比于传统的幕墙.它也将提高建造和维护费用 了加热管道来防止向下的冷气流。当他设计法国 双层皮玻璃幕墙技术在欧洲已经得到了比较 的难民中心.巴黎的救世军收容所(1929)以及 广泛的应用。由欧盟支持的智能化能源欧洲计划 Immeuble Clarte(1930)时,也提到双层皮玻璃 框架下的 最佳立面欧洲研究项目已经对其进行 幕墙作为 自然通风墙壁 的作用。1929~1933 了非常详尽的研究。奥地利的MCE-Anlagenbau 年阿尔瓦阿尔托在帕米欧疗养院也运用了这种早 工程公司作为总协调主持整个研究项目。 期的技术 但较当时流行的系统稍有改进对这一 技术的运用完全是基于阿尔托对人性关怀的设计 一 双层皮玻璃幕墙的定义与发展历史 哲学。如今,双层皮玻璃幕墙技术已经有了很大的 双层皮玻璃幕墙在文献资料中有多种名称,包 发展对它的应用主要是基于对环境的重视。 括主动式立面、动态立面智能玻璃幕墙、第二层 幕墙、双层幕墙等等。哈里斯依波拉兹在2004 二、双层皮玻璃幕墙的优缺点 1优点 年出版的《通风双层幕墙办公建筑》一书中这样定 义双层皮玻璃幕墙系统是由相隔一段距离的内外 双层皮玻璃幕墙相比于传统的单层幕墙立面 两层玻璃幕墙组成,空气可以在两层玻璃之间的空 最大的优点是其隔声作用而与遮阳装置整合于一 腔中流动。空腔中的通风形式分为自然通风、由风 体的双层皮玻璃幕墙能够防止过多的太阳辐射同 机助力的通风和机械通风。除空腔中的通风形式不 时也可以起到建筑室内外的热缓冲作用。 作者单位1 National and Kapodestriarl Unlverslty of Athens Group BuidilngErwironrr ̄ntalStudies 同之外.根据不同的气候条件、建筑的不同使用功 (1】隔声作甩对建造于高噪声都市环境中的 2同济大学建筑与城市空间研究所 上海泛格建筑设计咨询有限公司 {上海2000921 能建筑所处的位置建筑使用的时间以及集中供 建筑如何隔声是设计要考虑的首要因素。双层皮 暖和制冷的方式等,气流的进八和排出方式也可以 玻璃幕墙可以为建筑提供更好的隔声性能.尤其在 不同。内外两层玻璃幕墙可以是单层玻璃或双层玻 内外层玻璃上均不开窗的双层皮玻璃幕墙能够将 收稿日期.2006・10・15 1O ■市越I主题专栏IUN^ND^R。lrIE n脏IFE THEME 噪声传递降低到最少 除立面开窗外,幕墙之间的 (约在0 2m左右)并且在通风不好的情况下,有 f3)室内送风型.双层皮玻璃幕墙的外层立面 空腔宽度也会对隔声性能起到关键性的影响。 可能出现冷凝问题。 底部和内层立面的顶部设有进风口。空气从外层立 (2)减少太阳辐射热结台遮阳装置的双层皮 (3)噪声传递.立面空腔有可能造成房间之间 面底部进风口进入空腔然后上升至内层立面顶部 玻璃幕墙能够使建筑减少太阳辐射热的获得.而双 或楼层之间的噪声传递 进风口进入室内f图1・C)。 层皮玻璃幕墙的两层表皮可以使安装于空腔内的 f4)维护和清洁的问题当立面空腔宽度有 (4)室内排风型:双层皮玻璃幕墙的外层立面 遮阳系统免受室外天气.雨和风的影响。 限.人们不能在空腔内通行时 安装在空腔内的遮 顶部和内层立面底部设有出风口。空气从内层立面 (3)保温隔热作甩双层皮玻璃幕墙能够达到 阳设施无法清洁将带来室内可视度的降低 底部出风口排出至空腔并通过外层立面顶部排风 很小的u值(即透过材料的热传导量)。在冬季, (5)防火问题许多文献里提到双层皮玻璃幕 口排出室外(图1-d)。 将两层表皮间的空腔密闭可以提高整个立面系统 墙可能带来防火问题.但目前尚未有确凿的证据。 f5)缓冲区型双层皮玻璃幕墙密闭使空腔内 的保温隔热性能.缓慢的气流速度以及空腔内升高 没有气流空腔作为室内外的热缓冲区f图1・e)。 的温度减少了玻璃表面的热交换速度.从而减少了 三、双层皮玻璃幕墙的类型 2根据空腔内的水平或垂直分隔划分 热损先在夏季空腔完全开放进行通风.热气流 双层皮玻璃幕墙有许多不同的构造方式,根据 (1)窗盒式.是最古老的双层皮玻璃幕墙形 通过空腔被排出室外。需要注意的是幕墙采用的玻 进入空腔气流的进风和排风位置以及空腔内的几 式由一层单层玻璃或另一扇窗户在原有窗户的内 璃类型、可开启窗户的设计以及遮阳装置的使用。 何分隔方式双层皮玻璃幕墙可以划分为几种典型 或外组成第二层表皮(图2・a)。 f4)自然通风及夜间通风双层皮玻璃幕墙系 的类型在一些建筑中也可采用综台类型 (2)单层式这种双层皮玻璃幕墙被楼层水平 统可以与不同的自然通风形式相结台而且,在晴 1根据进入空腔内气流的进风和排风位置划分 分隔成上下并列的单元因此这种立面单元的高度 朗的冬天以及春秋两季,通过双层皮玻璃幕墙中内 (1)室外气流幕墙型.双层皮玻璃幕墙的外层 受层高的(图2・b)。 立面的窗户进行通风基本上可以不受室外风和气 立面底部有进风口.顶部设有出风口。空气从室外 f3)走廊式即双层皮玻璃幕墙的空腔宽到可 候的影响 同时 利用内立面的窗户能够为夜间通 通过底部进风口吸人后 经过空腔上升至顶部排风 以作为廊道供人通行。空腔内的廓道作为每层楼面 风带来可能性,相比于传统立面夜间开窗.双层皮 口排出室外f图1・a)。 的延伸,将空腔水平分隔因此上下两层的空腔是 玻璃幕墙有安全与不受气候影响的优点。 (2)室内气流幕墙型内层立面底部有出风口. 各自的系统(图2-c)。 (5)改善室内环境及建筑节能.适应于当地气 顶部设有进风口。空气从底部出风口排出进入空 (4)竖井式这种空腔划分方式是为了创造自 候条件的双层皮玻璃幕墙能为建筑提供良好的室 腔然后上升至上部进风口再进入室内(图1・b)。 然通风的 烟囱效应.由水平分隔的双层皮玻璃 内空气质量.减少建筑的能源消耗,同时保证室内 可接受的热舒适度。 2缺点 l ● 双层皮玻璃幕墙相比于传统的单层幕墙立面 所带来的不利因素主要是更高的造价更高的运行 以及维护费用。除此之外 内外两层表皮之间的空 腔宽度通常大于0 15m.甚至达到几米,虽然适当 f ●\ l 地增宽空腔可使建筑周边的室内区域获得更好的 1根据进八空腔a内气流的进风和排风位-划b分的双层皮玻璃幕墙类型。‰nf。gu哪}。ns。f d。uble 8dkl几倍cad日s日cc。 lng t。t品。r。gln 热舒适度.但会因此带来可使用建筑面积的减少。 and de lnaHOn ofthe supplied airintothe cav1~ 2根据空腔内的水平或垂直分隔划 Con ̄gumtions of double skinfacades accordingtothe partitioning ofthe 因此 在设计双层皮玻璃幕墙时要力求实现最佳的 空腔宽度 达到既不浪费使用空间.同时保证空间 的舒适度。 双层皮玻璃幕墙的其他缺点包括 (1)过热现氟在夏季.双层皮玻璃幕墙可能 导致使用空间和立面空腔过热,因此设计双层皮玻 璃幕墙的正确通风方式以及遮阳措施非常重要。 (2)冷凝问题冬季 当立面空腔的宽度有限 幕墙单元以及竖向垂直贯通的通风井道组成.气流 五 案例分析 被通风井道自然吸人再通过几层楼高的排风口排 建筑名称 出室外{图2・d) 建筑类型 建筑地点 GSW总部夫崖(圈3) 办公楼 柏林 Sauerbruch Hutton Architects 自然通风 1 O00mm (5)多层整体式这种形式的双层皮玻璃幕墙 建筑师 在空腔中没有任何水平或垂直划分沿建筑高度全 立面通风麦型 部开敞空腔的宽度通常也达到可以使人通行 在 空雕宽度 观层皮玻璃箨墙朝向 双层麈玻璃幕括类型c根据空腔内的分隔) 竖井式 西向 西向为20层栏高的坚井式双层皮垃璃幕墙通过空腔接受煮阳辐射使 流因热浑力 垂直铝台金百 生烟囱效应驱动气流垂直上升 疑空腔宽1m 内{ 完全展开可以遮挡整个西立面 空腔内安装的金属隔栅状的楼板主要是出于清洁 与维护目的 这种形式的双层皮玻璃幕墙通常采用 自然通风.而且多层整体式双层皮玻璃幕墙对隔声 有非常好的效果(图2-e) l6)多层整体百叶式层皮i瞄璃革墙构造 可手动或鱼动控 睦筑名称 光电研究中心(圈4) 瞳筑类型 办公楼/实验楼 柏林 Sauerb ruch HunOn Architects 与多层整体式非常相 建筑地点 建筑师 似.二者的区别在于多层整体百叶式的外层立面由 双层皮玻璃幕墙类型 日据空腔内的分隔) 竖井盘 自然通风 700mm 空腔宽麈 垂直或水平可旋转的百叶组成无法完全密闭.因 立面通风类型 此即便是外层百叶在关闭状巷下也能进行自然通 风c图2~ 图2一g) 办公实验楼的外立面是中距0 7m的双层虚玻璃幕墙 使得沿建筑周 的办公室能够进行自然通风也起到了热缓: 区的作用外屡立面为{ 层玻璃疆层皮璃璃幂墙构造 在距楼地面0 02m高的位置开有小狭槽 空气从这个小获槽 在内层立茴上布置有可滑动的上1 然后从顶部 使空气能够从较低的水平位置进^办公室诎吸人双层皮玻璃幕墙中间韵空腔开启的窗户四、使用双层皮玻璃幕墙的气候条件 气候条件对建筑的通风方式及立面设计有非 出 这些空气选人立面空腔中 穿过两侧预制混凝土柱上成对的 L洞 沿双柱形成的于}筒上升从井筒顶部的百叶窗排出室外 鞍E 叶卷帘安装在理层皮玻璃幕墙的中问来遮挡太阳与鲢免睦光 常大的影响。目前双层皮玻璃幕墙技术在欧洲许多 国家被采用如瑞典.奥地利德国 葡萄牙和希 建筑名称 建筑娄型 l雅典中心区某商店(阁5l 1商店 腊等等这些国家代表了三种不同的气候区域中 建筑地点 立面通风类型 l稚典中心 区 l自然通风 l 1 O00mm l北向与商向 4}式 欧型气候区型气候区厦地中海型气候区气 双晨皮垃璃幕墙类型¨日据空腔内的 隔ll多晨整体百r候变化范围从严寒的冬季到温和的冬季从降雨充 空腔宽度 沛的雨季到炎热的夏季 双层皮玻璃幕墙朝向 通过对欧洲不同国家应用双层皮玻璃幕墙技 术的调查研究发现 在气候允许采用自然通风并且 必须控制太阳辐射热的获取的地区如地中海型气 候区 优先选用多层整体式和多层整体百叶式的双 层皮玻璃幕墙.对利用窗户进行自然通风并没有很 大需求而是经常采用机械通风的地区例如在中 欧和太陆型气候区可以选用单屠式廊道式以及 窗盒式双层皮玻璃幕墙 需要指出的是气候条件并不是设计双层皮玻 璃幕墙时惟一的衡量因素采取何种类型的双层皮 玻璃幕墙应根据建筑的使用情况所在地区的气候 特征、对采光的要求、当地的法律法规造价要求、 有针对性的设计策略及十目应的建筑技术等变化 因 此在决定使用哪种双层皮玻璃幕墙技术的时 候很难隔离其中的某一项考虑因素来做决定.而 应是一种综台考虑的结果 12 城市建筑 u…^ ^一一 F…£丁H £ 4光电研究中心的波蔼 i回 厦 井式 屠皮玻璃搏墙的轴测 意目 Facade of Phof0nics Center and isemetric sketch of Shaft-box type DSE Photography:Ma rina Vie[ra d8 Silva 5雅典中心 某商店的多 俸 叶式 皮玻璃幕 Mult isto ̄y louver type DSF of a ta【l 7基尔基斯菜办0楼的多层整体式 皮艘璃磷墙 Mult ̄sto rey type DSF 0f a office building in Kilkis Photog raphy: ̄fgeniia Fa ̄rou 建筑名称 建筑类型 雅典中心区某旅馆{圈6) 旅馆 建筑地点 立面通风类型 空腔宽度 雅典中心城区 密闭北向 旅馆硅任雅 中 城区 崮 乒 槊,‘ 双层皮玻璃幕墙娄型”B据空腔内的分隔) 窗盅式 没有通风 双层皮玻瑞幕墙朝向 双层皮玻璃幕墙建造目的 熏双层密嗣的窗户为旅馆的客房提供 更好的隔声效果 建筑名称 建筑类型 l基尔基斯某办公楼{圈7) l办公楼 建筑地点 立面通风类型 空腔宽度 l基尔摹斯(希腊北部l自然通风 l_50ram 冬季寒冷) 双层度璃瑞幕墙娄掣f根据空脏内的分隔?f多层整肄式 蚁詹皮玻璃幕墙朝向 T Z ’ {刊 i J i1东句 J 睫 = 蚜 : ㈠. i导…jⅡ 僻 i I {^ )13 —市眦l主题专栏lu…D^阳1n c ⅡlF… IEME walk lnsIde the cavI on coⅢdors The cavl ls a pe 5.Ca8e 8tudIe8 GSW HO pe of bulldlng LocatlOn 0 Ice bulldlng Be n of ex怡nslon of each floor(FIg 2・c) (4)shaft-bo type,when the cavity conslsts of luxIa0OsltIOn Of facade mOdules ln Order tO enhance什1e naturaI v曰 atlon and s协ck e忏ed(FIg 2・d) (5)Mu…-sto rey。type.when the re Is no any Ve rtlcal O r hO rlzOntal pa rtⅢOnlng Of the cavlty and the gap ls cOntlnuOus alOng a¨3tOreys Of the buiIding TypoIogy of DsF(panltl0nl g of the gap) West:‘Shan-bo 婶pe Facade ventiIatlon婶pe avitv wldth 0rlen协tIOn Of DSF N u阻l ventlIatlOn West:1 00omm West TO mlnlmlse heat IOss,the west facade ls deslgned tO be dOubh facade,acts as a 20・stOrey hlgh shan lnduclng venlcal al lOw thrOug} stack e ect and thermal buOyanc The space b ~Veen glass Iayers I l(FIg 2・e) ln general,thls type of facade ls natu ra¨y ventllated _acade cOnstructlOn (6)Multl_sto rey louve type.when the externaI skm Of the svstem cOnsIsts Of venlcal O r hOnzOntal 1 m deep,venlcal pe o rated alumlnum louve阽Ioc ed ln the cavm space are also automatIca¨y depIoyed and manua¨y adius协ble plvotlng louve rs(Flg 2-f,g) Thls type of facade ls Photonic8 Center natu ral vent¨ated and never alnIaht even ln the case when the exte rnal lOuve rs a re l兀clOsed OOsltlOn rype of bu¨dIng .O lce bulldlng/LabO ratO吖 Be川n OcatlOn rypoIogy DsF(panltlonlng of the gap) 。Shan-bOx。lype 4 ClImatIc cond…on8●o r u8Ing doubIe 8kIn ●ecede _acade v曰 atlon婶pe :avhv wldth Natural veⅢl llOn 7o0mm The facade Of the lh ree-stO rev b uIl nq}s dOubIe-skl几ned wlth{ CllmatIc cOndltlOns haVe a slgn…cant lmpact On the ven川atlOn cOncepts and bu¨d}nq facade des日n ln Eu rO0e dOuble s n facades are met ln a number 7o0mm cavl~between the twO lave qIass,whlch enables natura of counlr B Oe sweden,Au la,Ge 州.Ponuga1. G reece etc1.these countrles represent 3 maIn cI}matIc =acade cOnstrud}On reglOns:ce n1 ral Eu rOpean a reas.COntInental and Med怕rranean a怕as,wlth cllma怕s va吖l几g f m ve吖 cOld wlnters and abundant阻} a¨s tO mIld wln怕rs and excesslve hot perIods respedlve The typOlOgy Of the dOuble skln facades va rles accOr口l几g tO many pa ramete rs l}ke as什1e bulldlng usage.the requl rements lmpOsed by the cllmatlc characterlstlcs,the day¨ght req rements,the cu r怕nt leglslatiOn,the cOst.the knOw hOw.the|mpO rtlng 伯chnOIOgy,etc Usually It ls nOt easy tO lsOl乱e One Of the parameters as the deslgn a dOuble skl兀facade ls nOt a slmple declslOn and ls almlng at a cOm binatlOn Of ta ets ven“latlOn把r the layer Of 0 l∞s at the perlmeter whiIst alsO prOvldlnc a thermal bu e Alr ls drawn lntO e sOace Of the facade vla a 20m sI ln the outer lave r of qIass(slnqIe qlazed1 at each fIoor level Slldlnc 8ash wlndows on the lnne r lave r(double gIazed)enable the al r t‘ be d rawn ln怕the O lces lOw level and the exhaust al r leaves th E O lces at the tOO Of the sash w}ndOws Th}s a}r ls then dr丑wn s}dewav{ wlthIn the depth Of the dOuble facade lh rOuqh hOles l兀the pal re c cOncrete columns and here l1 nses ln 1he shan b een the cOlum n! 怕escape vla lOuvres at the tOp Of the shan SlmpIe venet}an bl|nds fO sOIar shad}nq and p rOtectlOn frOm qla怕are hunq l几什1e space Of th E dOuble facade Reta_ lShoD In the∞nt怕o.^.hen8 HOweve r Obse rvat}On Of dOuble skl兀facades l几 dl忏erem Eu rO0ean cOuntnes has shOwn that l几a怕as whe怕the use Of natu阻l ven川atlOn Is encOu raged by the c¨matlc cOnd…Ons and the cOntrOl Of sOlar aalns}s necessa l兀Order怕p怕v曰nt excesslve怕mperatures HOteI ln the cent怕o●Athen8 rype of bulIdlng .HOtel Cent怕OfAthens Ocat}On rypology of DsF(panItion}ng =acade ventllatlOn~0e :avl ̄wldth 3rlent lOn Of DSF Ot}v曰 e gap) ‘DOubIe wlndOw fnOn ventIlated1 NO ventlatlIOn sealed 170mm NOnh The hOtel ls sltuated ln a centraI area Of A什1ens wlth hlqh levels O nOlse DOuble sealed wlndOws were used tO the r0Oms Of the h eI k Orovlde e日阻sOund Insul lOn (I e Medlte rranean a reas)the p refe rred typology 0f dOuble sk|n facades}s the multl stO rev facade and the multl-stOrev lOuver佰cades that cOmblne exter兀al shadlng systems and n u阻l Ⅲ¨ lOn On the Other hand fO r areas whe re the wlndOw vent¨atiOn ls nOt O Ice bu¨dIng ln K¨kI8 desl rable and mechanIcal ven“latlOn ls Often used (central European c¨mates,Contlnen协l cllmates1 the p怕fer怕d poIogy ls the double skl几facade pa删oned per storey wIth Iu日aposed modules.the coⅢdor pe dOuble facade pa r1ltlOned pe r stO rey and dOubIe windOws HOwever l1 shOul口be nOted that cllmatlc condltlOns are nOt the Onlv 0arame怕r tO协ke lntO cOnslderatlOn when de s}anlna a dOuble s kIn facade ll1u s a g rOupansatlOn Of dOuble sk1n facades accOrdlng b the dl忏erent cllmatlc areas mav nOt be eas t0 the I…f Graau 0 s删10s Texas A&M uⅢv0rsI吼May 1 Day n1&A }ljtedumlssu日01 ,M g一0 by v0lux,Autumr 2005 2o04 Lln}【l 1 Cr0sp0,A M L HIstOry 0f DOubl0 SkIn Facad0s http+ 2 Ha Is PoIr 日2Is Doub}0 Skm Facaa0s f计0 Ice BuⅧngs. 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