綠色建筑和綠色施工綠色建筑技術

《綠色建筑和綠色施工綠色建筑技術》由會員分享，可在線閱讀，更多相關《綠色建筑和綠色施工綠色建筑技術（41頁珍藏版）》請在裝配圖網(wǎng)上搜索。

1、 綠色建筑和綠色施工綠色建筑技術 1、定義 從采用技術的層面考慮，綠色建筑技術包 涵： ①軟技術：即采用先進的設計理念和方法、 利用設計專用計算機模擬軟件對熱島、 建筑 熱工、風場、日照、采光、通風等方面進行 精細設計。 ②硬技術：采用高性能的圍護結構部件、節(jié) 能的冷熱源系統(tǒng)、高效的暖通空調(diào)設備以及 利用可再生能源利用技術，例如：太陽能集 熱器、沼氣、地下蓄能 (地下風道、地下水 直接利用 )；海水供能、污水廢熱利用；太 陽能光伏板、光導管、風能發(fā)電機等。 綠色 /節(jié)能建筑應該采用：產(chǎn)出投入比 高的技術，而不是盲目采用昂貴技術，應重 視軟技術而不是偏

2、重硬技術，深入、充分的 方案論證，精心仔細的設計是保證，否則再 昂貴的設備也無法發(fā)揮作用，只是聾子的耳 朵，軟技術比硬技術的成本低得多，但作用 卻是決定性的。應因地制宜采用適宜技術， 而不應該盲目追求新奇。 “先進”體現(xiàn)在 適宜和高效，不是“高新”。很多優(yōu)秀的傳 統(tǒng)民居就是因地制宜的節(jié)能 /綠色建筑的典 型，如土窯洞、徽居。 對于關于太陽能利用技術問題，如果需 要低品位能源，應該直接利用太陽能。生活 熱水：太陽能熱水器 (平板熱水器、真空管 熱水器 )；采暖：直接利用太陽熱（保證日 照、太陽房等）。太陽能光伏發(fā)電應保證高 品位能源的需要。北

3、京，10m2最大輸出功率 1。2kW，能瞬時帶動 1。5匹空調(diào)，價格約 6~8萬元。建議用途：室內(nèi) (如樓梯間、地下 車庫 )照明、路燈；電視機、電冰箱等家用 電器；水景與綠地澆灌水泵（不需要蓄電池， 是最好的選擇）。 2、綠色建筑設計 （1）改變傳統(tǒng)設計流程 構想 總體設計 細節(jié)設計 建筑 事實證明，這種接力棒式的設計流程 弊病極大；國外調(diào)研表明：建筑能耗特性的 30%以上決定于建筑設計階段（劍橋）。 （1 ）設計方法 設計理念 技 術 工 程 師 的 建 筑 師 的 主 觀 模擬 反復深入過程

4、建筑設計與技術的互動過程，相互影響， 完美結合。 3、新型圍護結構介紹 新型圍護結構分為非透光型圍護結構 （各種新型結構體系、各種可通風墻體）和 透光型圍護結構（各種玻璃產(chǎn)品、各種型材、 雙層皮、各種遮陽形式）。 （1）新型 CL結構體系 CL結構體系 (Composite Light-weight 復合輕型 )是一種新型復合墻建筑結構體系， 同其他結構相比，具有環(huán)保、節(jié)能 (不用黏 土磚 )、抗震、自重輕、工業(yè)化生產(chǎn)等特點。 CL結構體系的材料組成是 CL網(wǎng)架板做主要 承重構件的骨架 (偏居中放置，兩側澆筑混 凝土 )，

5、以高壓高強石膏板作為施工澆筑混 凝土的永久性模板 (替代了鋼模板和抹灰 層)；同時，內(nèi)隔墻采用高壓高強石膏空心 砌塊砌筑而成。 CL建筑結構體系是一種由復合式外墻 板、復合式承重墻板、復合式樓板 (或普通 樓板 )、輕骨料混凝土內(nèi)隔板組成的全新結 構體系。它是集建筑結構與保溫功能為一體 的新型復合鋼筋混凝土剪力墻結構體系， 綜 合技術達到國際先進水平。 CL建筑體系不僅 可以達到國家規(guī)定的節(jié)能 65%以上技術標準 要求，還解決了目前普遍采用外墻粘貼、外 掛保溫層技術產(chǎn)生的易裂縫、空鼓、滲漏、 脫落等隱患，并集保溫、抗震、環(huán)保、施工

6、 周期短、技術成熟先進、造價低等眾多優(yōu)點 于一身，適用于城鎮(zhèn)各種形式的住宅建設。 CL建筑體系推廣應用后，可取代粘土磚制品， 是目前替代磚混結構的最佳體系。 在施工中， 它具有以下特點 : ①節(jié)約土地資源、節(jié)約能源 CL建筑體系不 用黏土磚，按每條生產(chǎn)線提供 50萬/年住宅 的材料計算，即相當于 1.2億塊黏土磚的產(chǎn) 量，每年可節(jié)約耕地 300畝。同時 CL體系 若在全國采用，每年僅燒磚取暖可節(jié)約 1億 噸煤，相當于全國煤炭年產(chǎn)量的 10%。 ②保護環(huán)境 節(jié)能的同時減少了大氣污染， 而且 CL

7、建筑體系建成后無輻射、無污染， 屬綠色環(huán)保型住宅。另一方面，施工過程可 以減少 50%的建筑垃圾，這對日益密集的城 市空間來說，更是求之不得。 ③安全、高效在安全性能方面， CL體系抗 震性能比磚混結構提高了 2～3個地震烈度， 優(yōu)于框架結構；自重比磚混結構減輕 50%； 保溫隔熱性能達到了國家規(guī)定 50%的節(jié)能要 求。CL體系還有效解決了墻體裂縫等建筑弊 端，質量穩(wěn)定。另外， CL體系產(chǎn)品供應商為 購買 CL體系住宅的業(yè)主在華泰保險公司投 保 20年的質量保險。在經(jīng)濟效益方面， CL 體系比框

8、架及框剪類結構每平方米造價低 100元左右；按使用面積計算，比磚混結構 低 5%左右，帶來了直接經(jīng)濟效益。由于住宅 內(nèi)外無外露梁柱，擴大住房使用面積 8%～ 10%。 ②符合建筑施工與城市發(fā)展的要求 CL體 系 70%的構件均在工廠內(nèi)完在，減少了濕 作業(yè)和施工占地，縮短了工期，實現(xiàn)了文 明施工。由于城市框架的逐漸完善，越來 越多的建筑屬“城中城”建設，為施工提 供的空間越來越有限，所以減少施工占地， 集中加工建筑構件會日趨必要，目前，已 有多個工程采用了 CL建筑體系。 CL體系復合墻板 （2）ASA板輕型鋼框架鑲

9、嵌式體系 輕型鋼結構 ASA板鑲嵌式集成節(jié)能建 筑體系，是指采用冷彎輕型方管、矩形管 及高頻焊接輕型“ H”型鋼，圍護結構采用 ASA系列板材進行巧妙的組合達到房屋強 度高、耐久性好、且保溫隔熱的目的。建 筑體系制冷、供暖選用太陽能、地熱能（清 潔能源、再生能源），根據(jù)地區(qū)不同也可選 用海水發(fā)電、沼氣發(fā)電、光伏發(fā)電等可再 生能源。 ASA板以水泥、粉煤灰、發(fā)泡混凝土為 主要原料，中間嵌入保溫材料聚苯板， ASA 板內(nèi)嵌輕型鋼框架，就構成了該建筑體系。 輕型鋼結構 ASA板建筑節(jié)能體系的優(yōu)點： ①高效節(jié)能具有良好的保溫、隔熱性能。

10、 可根據(jù)不同地區(qū)的氣候溫度，采用不同厚度 和不同結構形式的組合外墻和屋面。 節(jié)能效 果超過 80%以上。該建筑體系立足開發(fā)應用 清潔能源、再生能源，廢舊的 ASA板粉碎后 還可作原料重新投入新的 ASA板生產(chǎn)，屬超 低能耗建筑。 ②節(jié)地、節(jié)水、節(jié)材 建房不用一塊磚（板 材生產(chǎn)原材料是水泥、粉煤灰），墻體薄， 在不增加土地面積的情況下可增加使用面 積 10%— 15%。普通磚混建筑每平方米施工 用水 3噸，該體系屬干法作業(yè)（組裝式）， 每平方米用水不到 30kg。板材按用戶需要尺 寸加工，沒有邊角余料；鑲嵌式集成節(jié)能建 筑體系

11、與傳統(tǒng)鋼結構住宅體系 比較可節(jié)省 鋼材 30%— 40%。 ③建筑速度快建設周期僅為同等建筑面積 （磚混結構）的 1/6。鋼結構件、板材都在 工廠預制好，現(xiàn)場施工快捷、方便、節(jié)省勞 動力。板材可鋸、釘、鉆、刨、粘等作業(yè)。 ④防火、防腐、抗震此建筑體系克服了普 通鋼結構裸露在外面防火性能差的缺點。 鑲 嵌式把鋼構件包裹在板材中提高了防火性 能，耐火極限可達 4小時，并避免了鋼構件 裸露在外面長期接觸氧氣、水、酸堿介質， 阻斷了鋼構件被腐蝕的條件，鋼構件還經(jīng)特 殊防腐處理，防腐性能好，房屋使用壽命為 50年以上。經(jīng)清華大學土木系檢測， 通過

12、九度大震房屋完好無損。八度地震設防區(qū)， 可建六至八層建筑；七度地震設防區(qū)可建十 二層以下建筑；六度地震設防區(qū)，可建十六 層以下建筑。 ⑤隔聲其板材采用專利發(fā)泡技術（板材內(nèi) 部密閉微孔結構，可高效阻隔聲音的傳遞）， 加上采用隔斷聲橋的結構層，隔音效果強， 16cm厚墻體隔聲性能超過 37cm厚墻磚，外 墻隔聲在 40dB以上。 ⑥調(diào)節(jié)濕度墻體板材具有呼吸性能，當室 內(nèi)潮氣過大時，墻體可吸收潮氣；室內(nèi)空氣 干燥時墻體可釋放水分，起到調(diào)節(jié)室內(nèi)空氣 濕度的作用。對人的呼吸系統(tǒng)起到保護作用。 ⑦生產(chǎn)、使用過程中無毒無害 放射性物質 符合國家 GB6566— 2

13、001標準要求。經(jīng)建設 部及專家評審認定為“健康建筑推薦產(chǎn)品”。 ⑦應用范圍廣該建筑體系不僅適合民用 建筑（別墅、低層多層住宅），也適用于 公共節(jié)能建筑及工業(yè)建筑（醫(yī)院、學校、 商廈、餐廳、寫字樓等）。⑨低價位、高 品位此建筑體系是以低價位、低能耗建 造高品位、高舒適度房屋，以高科技引領 人居未來，給房屋開發(fā)商帶來新的亮點、 賣點；給居住者帶來低能耗消費，給國家 帶來節(jié)能、節(jié)地、節(jié)水、節(jié)材。創(chuàng)造更大 的社會效益。 屋面板 鋼板內(nèi)嵌夾 心保溫外墻 樓板 （2 ）通風墻體 干掛式背通風外墻保溫隔熱體系 外墻面設龍骨，以多種增強板作面層裝

14、 飾，龍骨間填保溫材料，在龍骨上安裝復合 好的保溫裝飾板。 典型性能可調(diào)節(jié)圍護結構的研究 通過對通風外墻保溫、隔熱測試、通風 與隔熱性能實驗研究、理論分析，得出以下 主要結論： ①與普通外墻相比，通風外墻的隔熱性能提 高約 20％； ②合理的夾層寬度為 50mm~100mm；外立面的 開口面積約為 0。05~0。10m2/ m立面寬度； ③適用于不太注重保溫的夏熱冬冷、夏熱 冬暖地區(qū)。 （4）新型透光型圍護結構 利用真空玻璃 --保溫瓶原理（1893年發(fā) 明）研制。 特點：平板；透明；真空層 0.1— 0.2mm

15、 厚；兩片平板間有支撐物陳列；支撐物直徑 0.3— 0.6mm。 （5）太陽墻 由集熱和氣流輸送兩部分系統(tǒng)組成。 集 熱系統(tǒng)為垂直墻板，一般為金屬板材，覆于 建筑外墻的外側，上面開有小孔，與墻體的 間距一般 200mm 左右。氣流輸送系統(tǒng)包括風 機和管道?！疤枆ο到y(tǒng)”可將 50％－ 80％ 的太陽輻射能量轉化為可用的熱能。普通 “太陽墻系統(tǒng)”可將空氣加熱至高于環(huán)境溫 度 15℃至 35℃。加玻璃的系統(tǒng)可提升溫度 高達 60℃。“太陽墻”板一般安裝在距外墻 10~30cm處，提供 35~80立方米新風量 /hr。 太陽墻系統(tǒng)（ S

16、olar Wall TMSystems） 是一項用于提供經(jīng)濟適用的采暖通風解決 方案的太陽能高科技新技術。 其突出優(yōu)點在于： ①造價低廉，無需維護； ②微能耗，從而降低運行費用； ③提供新鮮空氣，改善居民的室內(nèi)環(huán)境，預 防疾病。由于不斷的技術改良，太陽墻系統(tǒng) 的成本大大下降。它作為一種外裝飾材料， 具有美觀、醒目的特點。 太陽墻的構成及工作原理 太陽墻全新風供暖系統(tǒng)核心組件是太 陽墻板。 屋頂太陽墻系統(tǒng)： 太陽墻板是在鋼板或鋁板表面鍍上一 層熱轉換效率達 80%的高科技涂層，并在板 上穿有許多微小孔縫，經(jīng)過特殊設計和加工 處理制成的，能

17、最大限度地將太陽能轉換成 熱能。太陽墻板組成太陽墻系統(tǒng)的外殼，安 裝后與傳統(tǒng)的金屬墻面（立面）相似。太陽 墻板有多種色彩選擇，易于融入建筑整體風 格。太陽墻系統(tǒng)的工作原理：室外新鮮空氣 經(jīng)太陽墻系統(tǒng)加熱后由鼓風機泵入室內(nèi)， 置 換室內(nèi)污濁空氣，起到供暖和換氣的雙重功 效。簡單地說，太陽墻可以最大限度地利用 太陽能，將其轉換成熱能，以熱空氣的形式 傳遞到室內(nèi)。 為了體現(xiàn)政府在可再生能源使用中的 表率作用，德國 Erlangen市政廳建設項目 使用了太陽墻空氣采太陽墻暖系統(tǒng)為建筑 提供采暖安裝在建筑正立面的太陽墻充分 表明了 Erlangen市政府正

18、以實際行動來響 應歐盟提出的“綠色采曖”號召。把大樓的 節(jié)能和減少運行費用作為考慮的頭等大事 之一。建筑師關注的問題不僅僅是如何在建 筑中使用可再生能源，而是還要更多地考慮 如何能將太陽能系統(tǒng)與建筑立面有機的結 合起來。對建筑師來說，建筑的外觀設計是 極其重要的，但也要充分兼顧建筑運行維護 的需要。最終，綜合各方因素，太陽墻系統(tǒng) 被選中作為新建大樓的可再生能源系統(tǒng)。 除 了具有供熱量大、二氧化碳減排量大的優(yōu)點， 還具有無需維護和無運動部件等特點。 這一 點對于安裝在建筑正立面上的太陽能系統(tǒng) 來說尤其重要，因為一旦安裝后，很難在建 筑立面上對太陽能系統(tǒng)進行

19、維護。 解決方案： 建筑師在這棟高層建筑的第 6～14層之間設 置了 150m的太陽墻。這一大膽的設計非常 吸引人，在保證充足得熱量的同時對建筑立 面起到了非常好的裝飾作用。該系統(tǒng)每周平 均工作 60小時，每分鐘可以為建筑供應 85.12m。的新鮮空氣。據(jù)計算，該系統(tǒng)每年 減少的二氧化碳排放量達 6噸。太陽墻系統(tǒng) 的技術指標：經(jīng)過測試，每平方米太陽墻板 在冬季日照正常情況下可向建筑物內(nèi)提供 40m/h高于室外空氣 17～35℃的新鮮空氣， 每年可減少標準煤耗 150kg，切實地為環(huán)保 做出責獻。太陽墻新風系統(tǒng)在夏季可以為建 筑起到遮

20、蔭的作用，相比沒有太陽墻覆蓋的 墻面低 5℃左右，間接地為空調(diào)節(jié)約了能源。 由于太陽墻系統(tǒng)增加了墻面的隔熱系數(shù)， 可 使室內(nèi)冬暖夏涼，這是其他采暖設施無法比 擬的。太陽墻技術目前巳廣泛使用于加拿大、 美國、歐洲及日本的住宅、廠房、學校、辦 公樓等不同用途的建筑上。它已榮獲多項國 際大獎，并被美國能源部評為先進節(jié)能供暖 技術發(fā)明。設于科羅拉多州的美國國家可再 生能源研究所將其稱為迄今為止最為先進 的太陽能供暖技術。 2005年 3月，太陽墻技 術應用在中國大陸的典型工程“山東建工學 院梅園一號學生公寓”已被中國建設部評為 國家科技示。 2005年

21、 9月，太陽墻系統(tǒng)在北 京奧運村實驗房上安裝完畢并投入使用， 得 到了奧運村項目業(yè)主國奧投資有限公司的 高度重視，將在奧運設施建設上大規(guī)模推開。 太陽墻技術同時也在農(nóng)產(chǎn)品及食品干燥領 域廣泛使用。 2005年 5月，太陽墻農(nóng)用干燥 的大型工程竣工并投入生產(chǎn)，節(jié)能效果十分 顯著。 經(jīng)濟，環(huán)保和社會效益 ①經(jīng)濟效益分析 以青島地區(qū)為例：每平方米的太陽墻板 在冬季日照正常情況下每天可向室內(nèi)提供 17.6MJ的熱量，為業(yè)戶節(jié)約可觀的采暖費用。 ②造價及回報分析 安裝 1m太陽墻板需要 1600元（包括框 架材料），安裝 lm玻璃幕墻需要 8

22、00元左右 (高檔的玻璃幕墻造價可達 1000元以上 )， 那么用太陽墻板代替玻璃幕墻只需要多花 800元。而太陽墻板在冬季會以每天 3.9元 的回報速度來回饋用戶，以此速度來計算只 需要 205天便能收回太陽墻板的投資。太陽 墻板的使用壽命在 30年以上，無須維護， 梭每年能源價格上漲幅度為 3%、通貨膨脹率 為 2 5%、銀行折現(xiàn)率（長期）為 9%來計算， 太陽墻系統(tǒng)在 30年內(nèi)給業(yè)主帶來的平均投 資回報率為 17.5%。太陽墻對環(huán)保和社會的 效益貢獻巨大。根據(jù)測算，在中國華北地區(qū) 每百平方

23、米太陽墻每年可節(jié)能折合人民幣 3~5萬元，同時減少二氧化碳排放約 40噸。 （6）膜結構 膜結構（ Membrane）是 20世紀中期發(fā) 展起來的一種新型建筑結構形式， 是由多種 高強薄膜材料（ PVC或 Teflon）及加強構件 （鋼架、鋼柱或鋼索）通過一定方式使其內(nèi) 部產(chǎn)生一定的預張應力以形成某種空間形 狀，作為覆蓋結構，并能承受一定的外荷載 作用的一種空間結構形式 .膜結構可分為充 氣膜結構和張拉膜結構兩大類 .充氣膜結構 是靠室內(nèi)不斷充氣，使室內(nèi)外產(chǎn)生一定壓力 差（一般在 10㎜～ 30㎜水柱之間），室內(nèi)外 的壓力差使

24、屋蓋膜布受到一定的向上的浮 力，從而實現(xiàn)較大的跨度 .張拉膜結構則通 過柱及鋼架支承或鋼索張拉成型， 其造型非 常優(yōu)美靈活 . A．材質：膜結構所用膜材料由基布和涂層 兩部分組成 .基布主要采用聚酯纖維和玻璃 纖維材料；涂層材料主要聚氯乙烯和聚四氟 乙烯。常用膜材為聚酯纖維覆聚氯乙烯（PVC） 和玻璃纖維覆聚聚四氟乙烯（ Teflon）。PVC 材料的主要特點是強度低、彈性大、易老化、 徐變大、自潔性差，但價格便宜，容易加工 制作，色彩豐富，抗折疊性能好。為改善其 性能，可在其表面涂一層聚四氟乙烯涂層， 提高其抗老化和自潔能力，其壽命可

25、達到 15 年左右。 Teflon材料強度高、彈性模量大、 自潔、耐久耐火等性能好，但它價格較貴， 不易折疊，對裁剪制作精度要求較高，壽命 一般在 30年以上，適用于永久建筑。 B．膜結構特點：用于膜結構中的高強度柔 韌薄膜稱膜材，它是一種耐久用、高強度的 涂層織物，由織物和涂層復合而成，具有質 地柔韌、厚度小、重量輕、透光性好的特點。 對自然光吸收和透射能力、阻燃，具有良好 的耐久、防火、氣密等特性；表面經(jīng)過氟素 處理或二氧化鈦處理的膜材料抗老化性能 好，具有較高的自清潔性能。 ①建筑造型優(yōu)美 膜結構建筑是 21世紀最具代表性與充

26、滿前途的建筑形式。它打破了純直線建筑風 格的模式，以其獨有的優(yōu)美曲面造型，簡潔、 明快、剛與柔、力與美的完美組合，呈現(xiàn)給 人以耳目一新的感覺，同時給建筑設計師提 供了更大的想象和創(chuàng)造空間。 ②具有良好的環(huán)保性、透光性、自清潔性， 膜材表面采用 PVDF（聚偏二氟乙烯）涂層、 或二氧化鈦涂層，具有較好的隔熱效果，對 太陽熱能可反射掉 70%，膜材本身吸收了 17%， 傳熱 13%，而透光率卻在 20%以上，經(jīng)過 10 年的太陽光直接照射，其輝度仍能保留 70%。 ③適合覆蓋大跨度空間 膜結構中所使用的膜材料每平方壹公 斤左右

27、，由于自重輕，加上鋼索、鋼結構高 強度材料的采用，與受力體系簡潔合理—— 力大部分以軸力傳遞，故使膜結構適合跨越 大空間而形成開闊的無柱大跨度結構體系。 ④防火性與抗震性 膜結構建筑所采用的膜材具有卓越的 阻燃性和耐高溫性，故能很好的滿足防火要 求。由于結構自重輕，又為柔性結構且有較 大變形能力，故抗震性能好。 ⑤工期短：膜材裁剪。拼合成型及骨架的鋼 結構、鋼索均在工廠加工制作，現(xiàn)場只需組 裝，施工簡便，故施工周期比傳統(tǒng)建筑短。 C．膜結構體系： 膜結構體系由膜面、邊索和脊索、谷索、 支承結構、錨固系統(tǒng)，以及各部分之間的連 接節(jié)點等組成。 膜結構按支

28、承分類： 膜結構按支承條件分類為：柔性支承結 構體系、剛性支承結構體系、混合支承結構 體系。 膜結構建筑按結構分類： 膜結構按結構可分為：骨格式膜結構、 張拉式膜結構、充氣式膜結構。 D．膜結構建筑形式的分類： 從結構上分可分為：骨架式膜結構，張 拉式膜結構，充氣式膜結構 3種形式 ①骨架式膜結構（ Frame Supported Structure） 以鋼構或是集成材構成的屋頂骨架， 在 其上方張拉膜材的構造形式，下部支撐結構 安定性高，因屋頂造型比較單純，開口部不 易受限制，且經(jīng)濟效益高等特點，廣泛適用

29、于任何大，小規(guī)模的空間。 骨格式膜結構 ②張拉式膜結構（ Tension Suspension Structure） 以膜材、鋼索及支柱 構成，利用鋼索與支柱在膜材中導入張力以 達安定的形式。除了可實踐具創(chuàng)意，創(chuàng)新 且美觀的造型外，也是最能展現(xiàn)膜結構精神 的構造形式。近年來，大型跨距空間也多采 用以鋼索與壓縮材料構成鋼索網(wǎng)架來支撐 上部膜材的形式。因施工精度要求高，結構 性能強，且具豐富的表現(xiàn)力，所以造價略高 于骨架式膜結構。 ③充氣式膜結構（ Pneumatic Structure ） 充氣式膜結構是將膜材固定于屋頂結 構

30、周邊，利用送風系統(tǒng)讓室內(nèi)氣壓上升到一 定壓力后，使屋頂內(nèi)外產(chǎn)生壓力差，以抵抗 外力，因利用氣壓來支 撐，及鋼索作為輔 助材，無需任何梁，柱支撐，可得更大的空 間，施工快捷，經(jīng)濟效益高，但需維持進行 24小時送風機運轉，在持續(xù)運行及機器維護 費用的成本上較高。 現(xiàn)今，城市中已越來越多地可以見到膜 結構的身影。膜結構已經(jīng)被應用到各類建筑 結構中，在我們的城市中充當著不可或缺的 角色： PTFE膜（聚四氟乙烯涂層覆蓋玻璃纖維 織物）：PTFE膜材是在超細玻璃纖維織物上 涂以聚四氟乙烯樹脂而成的材料， 顏色多為 白色。這種膜材有較好的焊接性能，有優(yōu)良 的抗紫外

31、線、抗老化性能和阻燃性能。另外， 其防污自潔性是所有建筑膜材中最好的， 但 柔韌性差，施工較困難，成本也十分驚人。 在蓋格公司領導下，美國的杜邦公司、康寧 玻纖公司、貝爾德建筑公司、化纖織布公司 共同開發(fā)永久性膜材。其加工方法是把玻纖 織物多次快速放入特氟隆熔體中， 使織物兩 面皆有均勻的特氟隆涂層，使永久性的 PTFE 膜正式誕生。此后永久性膜結構正式在美國 風行，許多學者對膜結構進行了深入的研究。 20年后跟蹤檢測結果表明，這種膜材的力學 性能與化學穩(wěn)定性指標只下降了 20%~30%， 顏色也幾乎沒變，膜的表層光滑，具有彈性， 大氣中的灰塵、化

32、學物質微粒極難附著與滲 透，經(jīng)雨水沖刷建筑膜可恢復其原有的清潔 面層與透光性，這足以顯示出 PTFE膜材的 強大生命力和廣闊的市場前景。目前國外對 這種膜材的開發(fā)和應用比較成熟， 生產(chǎn)廠家 也很多，如德國 Mehler公司、 Verseidag 公司，日本 Taiyoko-gyo公司、中興化成工 業(yè)株式會社、美國 Chemfab公司、沙特阿拉 伯 ObeiKan公司等。 PTFE膜材剛安裝時略微呈黃色，隨著 太陽光的照射，一般在 3～6個月變?yōu)榧儼? 色，透光率在 10 %～15 %之間。盡管 PTFE

33、可以降低太陽輻射得熱，但是由于透光率較 小，會影響室內(nèi)自然采光效果。 ETFE膜(聚四氟乙烯 )：由 ETFE（乙烯 - 四氟乙烯共聚物）生料直接制成。 ETFE不僅 具有優(yōu)良的抗沖擊性能、電性能、熱穩(wěn)定性 和耐化學腐蝕性，而且機械強度高，加工性 能好。近年來， ETFE膜材的應用在很多方面 可以取代其他產(chǎn)品而表現(xiàn)出強大的優(yōu)勢和 市場前景。這種膜材透光性特別好，號稱“軟 玻璃”，質量輕，只有同等大小玻璃的 1%； 韌性好、抗拉強度高、不易被撕裂，延展性 大于 400%；耐候性和耐化學腐蝕性強，熔融 溫度高達 200℃；可有效的利

34、用自然光，節(jié) 約能源；良好的聲學性能。自清潔功能使表 面不易沾污，且雨水沖刷即可帶走沾污的少 量污物，清潔周期大約為 5年。另外， ETFE 膜可在現(xiàn)成預制成薄膜氣泡，方便施工和維 修。ETFE也有不足，如外界環(huán)境容易損壞材 料而造成漏氣，維護費用高等，但是隨著大 型體育館、游客場所、候機大廳等的建設， ETFE更突顯自己的優(yōu)勢。目前生產(chǎn)這種膜材 的公司很少，只有 ASAHI（日本旭硝子）（AGC）、 德國科威爾等少數(shù)幾家公司可以提供 ETFE 膜材，這種膜材的研發(fā)和應用在國外發(fā)達國 家也不過十幾年的歷史。 經(jīng)過改進了的一種粉式聚合樹脂，

35、 具有 張拉強度大，質輕、透明等特點。由于 ETFE 薄膜自身很薄，單層薄膜厚度不超過 0.5mm， 因此可忽略膜材本身的熱阻。在多層膜之間 形成多個空氣夾層，利用空氣層的熱阻來實 現(xiàn)結構的保溫。當采用 5層 ETFE薄膜的結 構，其傳熱系數(shù) K值可以降至 1.0 W/m2。K 左右。白色膜材透光率為 50~55%，既能降低 太陽輻射得熱，控制溫差傳熱得熱，同時能 提高室內(nèi)采光效果。 工程應用： 北京奧運會場館 “水立方”膜結構采 用 ETFE膜材，是目前國內(nèi)最大的 ETFE膜材 結構建筑，膜材采用進口

36、產(chǎn)品。“鳥巢”采 用雙層膜結構，外層用 ETFE防雨雪防紫外 線，內(nèi)層用 PTFE達到保溫、防結露、隔音 和光效的目的?！八⒎健辈捎秒p層 ETFE充 氣膜結構，共 1437塊氣枕，每一塊都好像 一個“水泡泡”，氣枕可以通過控制充氣量 的多少，對遮光度和透光性進行調(diào)節(jié)，有效 地利用自然光，節(jié)省能源，并且具有良好的 保溫隔熱、消除回聲，為運動員和觀眾提供 溫馨，安逸的環(huán)境。 張膜充氣：四氟乙?。‥TFE）薄膜，（Bubble Wall）。 （7）典型性能可調(diào)節(jié)圍護結構－雙層皮 幕墻 DSF 雙層皮玻璃幕墻（Double-Skin

37、 Fa?ade， 簡稱 DSF）的構造形式最早出現(xiàn)在 20世紀 70年代的歐洲，其目的是為了解決大面積玻 璃幕墻建筑在夏季出現(xiàn)過熱的問題、 高層通 風可控的需求以及單純外遮陽維修、 清洗困 難等問題。主要做法是，在原有的玻璃幕墻 上再增設一層玻璃幕墻，在夏季利用夾層百 葉的遮擋與夾層通風將過多的太陽輻射熱 排走，從而減少建筑物的空調(diào)能耗；冬季時 打開百葉，關閉通風，形成溫室效應。 雙層皮幕墻作為一種較新的幕墻形式， 近 20年來在歐洲辦公建筑中應用較多，據(jù) 統(tǒng)計已建成的各種類型的 DSF建筑在歐洲就 有 100座以上，分布于

38、德國、英國、瑞士、 比利時、芬蘭、瑞典等國家。近幾年來，國 內(nèi)一些高檔建筑也開始了使用各類 DSF的嘗 試，國內(nèi)最近 5年間陸續(xù)出現(xiàn)的雙層皮幕墻 建筑如下表所示。雙層皮幕墻種類繁多，最 為常見的是根據(jù)通風方式的不同， 分為外循 環(huán)式和內(nèi)循環(huán)式兩種。其中外循環(huán)式還可分 為外循環(huán)自然通風式和外循環(huán)機械通風。 如 下圖所示。此外還可以根據(jù)夾層空腔的大小、 通風口的位置、玻璃組合及遮陽材料等不同 分為其他類型，如“外掛式”、“箱式”、“井 －箱式”和“廊道式”。但其實質是在兩層 皮之間留有一定寬度的空氣間層， 通過不同 的空氣間層方式形成溫度緩沖空間。

39、 由于空 氣間層的存在，因而可在其中安置遮陽設施 （如活動式百葉、固定式百葉或者其他陽光 控制構件）；通過調(diào)整間層設置的遮陽百葉 和利用外層幕墻上下部分的開口的輔助自 然通風，可以獲得比普通建筑使用的內(nèi)置百 葉較好的遮陽效果，同時可以實現(xiàn)良好的隔 聲性能和室內(nèi)通風效果。 國內(nèi)雙層皮幕墻工程一覽 編號 項目名稱 地點 北京 用途 辦公 建成時間 DSF類型 朝向 南 內(nèi)循環(huán)式 清華大學超低能耗 示范樓 1 2005 交互式 走廊式 南 東 清華大學環(huán)境節(jié)能 樓 外循環(huán)走廊 式 南、東、 西 2 北京 辦公 2006

40、 對于外循環(huán)自然通風幕墻，其內(nèi)層幕墻一 般由保溫性能良好的玻璃幕墻組成， 主要起 到冬季保溫，夏季隔熱的作用。而外層幕墻 通常為單層玻璃幕墻，主要起到防護的作用， 保護夾層內(nèi)的遮陽裝置不受室外惡劣氣候 的損壞，同時，設置在外層立面的開口可以 調(diào)節(jié)夾層的通風。這種幕墻的主要特點就是 利用夾層百葉吸收太陽輻射熱后形成的煙 囪效益，驅動夾層空間與室外進行換氣，從 而達到減少太陽輻射得熱的目的。 為了獲得 較好的自然通風效果，其夾層的寬度一般不 小于 400mm。與自然通風的外循環(huán)雙層皮幕 墻相比，外循環(huán)的機械通風幕墻為了減少幕 墻結構對建筑面積的占用而縮

41、小了兩層幕 墻之間的間距，夾層間距一般小于 200mm， 由于夾層較窄，加上夾層百葉的設置，使得 夾層通道的流動阻力增大，為了減少太陽輻 射得熱，通常采用機械的方式對夾層進行輔 助通風。當夾層有效通風寬度小于 100mm時， 單純依靠煙囪效應進行通風已經(jīng)不可行， 這 時需要采用輔助機械通風的方式來強化夾 層的通風，一般通風量不宜小于 100m3/h。 考慮到增加通風量直接影響風機能耗， 因此 存在一個最佳的機械通風量范圍。 對于內(nèi)循環(huán)機械通風 DSF幕墻，在構造上 與前面兩種幕墻有較大的區(qū)別。它把保溫性 能好的幕墻設置在

42、外層，而內(nèi)層幕墻為普通 單層玻璃。它主要是依靠機械的方式將室內(nèi) 的空氣抽進夾層，利用溫度相對較低的室內(nèi) 空氣來冷卻吸收太陽輻射后升溫的夾層， 減 少太陽輻射得熱。對于內(nèi)循環(huán)式 DSF，適當 減少機械通風量和提高通風啟動溫度可以 節(jié)省電耗，不會增加房間負荷和裝機容量。 雙層皮幕墻進出風口的大小尺寸以及所 處立面的位置也會不同程度的影響空氣流 通通道的阻力，從而影響通風量。一般而言， 在不影響立面美觀的前提下，開口面積越大 越好。對于孔板開口，開孔率不宜小于 0.3； 對于懸窗開口，其開啟角度不宜小于 30。 遮陽百葉位置對于雙層皮幕墻的夾層通

43、風 量也有一定影響。實驗和理論計算表明，百 葉位置在夾層中間偏外 10%～20%的寬度位 置，有可能獲得最佳的隔熱和通風效果。 盡管雙層皮幕墻有一定的節(jié)能效果，但是 由于其使用會增加 1500～2000元/m2（立面 面積計算）的成本，同時會浪費一定的使用 面積，因此是否有必要采用需要慎重。 目前我國存在盲目推廣雙層皮幕墻的 問題，認為雙層皮幕墻就是節(jié)能法寶，忽略 了其氣候適應性特點以及設計構造的高要 求，應用中出現(xiàn)比較多的問題，包括不考慮 氣候特征和建筑類型，盲目采用單一類型 “不節(jié)能”的雙層皮幕墻形式。 例如，南方炎熱地區(qū)辦公建筑盲目

44、采用 內(nèi)呼吸雙層皮幕墻，不考慮與外界通風，結 果消耗量風機能耗、利用室內(nèi)低溫空氣帶走 空腔熱量，節(jié)能效果有限。對于這種情況事 實上完全用遮陽系數(shù)在 0.3以下的 Low-e遮 陽型玻璃或淺色玻璃就可以，因為繼續(xù)降低 外窗的遮陽性能后其節(jié)能效果相對很有限， 或者直接就減少建筑的窗墻比、避免采用全 玻璃幕墻建筑。又如，現(xiàn)在比較多的高檔住 宅也采取雙層皮幕墻形式，有時候完全沒有 必要。因為對于住宅而言，完全可以直接采 用固定外遮陽的方式，節(jié)能效果和技術經(jīng)濟 性更好。 大型透光圍護結構設計總結 設計中構造錯誤，甚至違背雙層皮幕墻 設計基本原理。

45、問題 1：分不清外呼吸、內(nèi)呼吸幕墻系 統(tǒng)對內(nèi)、外層玻璃的不同性能要求，比較常 見的問題就是無論內(nèi)呼吸、外呼吸方式，外 層玻璃均為采用單玻、內(nèi)層玻璃為中空玻璃。 事實上，對于內(nèi)呼吸幕墻而言，高性能的玻 璃置于外層節(jié)能效果更好。 問題 2：無法通風，或者無法有效通風。 主要原因包括夾層空間面積不夠， 或者上下 多層連通通風，實際通風效果有限。通風效 果不佳，無法帶走夾層的太陽輻射熱量，有 的時候空調(diào)能耗還會增加（特別對于公建而 言，這種雙層皮幕墻方式會增強保溫性能， 反而不利于過渡季或夏季夜間散熱）。 問題 3：夾層不設置遮陽百葉，或采用 簡單的絲網(wǎng)印刷或彩釉百葉，或者遮陽百葉 設置在室外（如北京某建筑）。夾層不設遮 陽百葉，整體遮陽系數(shù)的降低不過 10%左右， 完全沒有必要采取雙層皮構造方式。 而對于 既采用雙層皮幕墻，如果僅僅是在外層或內(nèi) 層多鍍上一層彩釉層或增加絲網(wǎng)印刷， 圍護 結構的可調(diào)節(jié)性能十分有限（只能依賴通 風），也沒有必要采用雙層皮幕墻方式。