绿色建筑和绿色施工绿色建筑技术样本.doc

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绿色建筑和绿色施工绿色建筑技术
1、 定义
从采用技术的层面考虑, 绿色建筑技术包涵:
①软技术: 即采用先进的设计理念和方法、 利用设计专用计算机模拟软件对热岛、 建筑热工、 风场、 日照、 采光、 通风等方面进行精细设计。
②硬技术: 采用高性能的围护结构部件、 节能的冷热源系统、 高效的暖通空调设备以及利用可再生能源利用技术, 例如: 太阳能集热器、 沼气、 地下蓄能(地下风道、 地下水直接利用); 海水供能、 污水废热利用; 太阳能光伏板、 光导管、 风能发电机等。
绿色/节能建筑应该采用: 产出投入比高的技术, 而不是盲目采用昂贵技术, 应重视软技术而不是偏重硬技术, 深入、 充分的方案论证, 精心仔细的设计是保证, 否则再昂贵的设备也无法发挥作用, 只是聋子的耳朵, 软技术比硬技术的成本低得多, 但作用却是决定性的。应因地制宜采用适宜技术, 而不应该盲目追求新奇。 ”先进”体现在适宜和高效, 不是”高新”。很多优秀的传统民居就是因地制宜的节能/绿色建筑的典型, 如土窑洞、 徽居。
对于关于太阳能利用技术问题, 如果需要低品位能源, 应该直接利用太阳能。生活热水: 太阳能热水器(平板热水器、 真空管热水器); 采暖: 直接利用太阳热( 保证日照、 太阳房等) 。太阳能光伏发电应保证高品位能源的需要。北京, 10m2最大输出功率1。2kW, 能瞬时带动1。5匹空调, 价格约6~8万元。建议用途: 室内(如楼梯间、 地下车库)照明、 路灯; 电视机、 电冰箱等家用电器; 水景与绿地浇灌水泵( 不需要蓄电池, 是最好的选择) 。
2、 绿色建筑设计
( 1) 改变传统设计流程

构想
总体设计
细节设计
建筑

事实证明, 这种接力棒式的设计流程弊病极大; 国外调研表明: 建筑能耗特性的30%以上决定于建筑设计阶段( 剑桥) 。
（1） 设计方法设计理念
模拟
设计
建筑师的主观控制
技术工程师的客观模拟
结果
重复深入过程
充分完善设计

建筑设计与技术的互动过程, 相互影响, 完美结合。
3、 新型围护结构介绍
新型围护结构分为非透光型围护结构( 各种新型结构体系、 各种可通风墙体) 和透光型围护结构( 各种玻璃产品、 各种型材、 双层皮、 各种遮阳形式) 。
( 1) 新型CL结构体系
CL结构体系(Composite Light-weight 复合轻型)是一种新型复合墙建筑结构体系, 同其它结构相比, 具有环保、 节能(不用黏土砖)、 抗震、 自重轻、 工业化生产等特点。CL结构体系的材料组成是CL网架板做主要承重构件的骨架(偏居中放置, 两侧浇筑混凝土), 以高压高强石膏板作为施工浇筑混凝土的永久性模板(替代了钢模板和抹灰层); 同时, 内隔墙采用高压高强石膏空心砌块砌筑而成。
CL建筑结构体系是一种由复合式外墙板、 复合式承重墙板、 复合式楼板(或普通楼板)、 轻骨料混凝土内隔板组成的全新结构体系。它是集建筑结构与保温功能为一体的新型复合钢筋混凝土剪力墙结构体系, 综合技术达到国际先进水平。CL建筑体系不但能够达到国家规定的节能65%以上技术标准要求, 还解决了当前普遍采用外墙粘贴、 外挂保温层技术产生的易裂缝、 空鼓、 渗漏、 脱落等隐患, 并集保温、 抗震、 环保、 施工周期短、 技术成熟先进、 造价低等众多优点于一身, 适用于城镇各种形式的住宅建设。CL建筑体系推广应用后, 可取代粘土砖制品, 是当前替代砖混结构的最佳体系。在施工中, 它具有以下特点:
①节约土地资源、 节约能源　CL建筑体系不用黏土砖, 按每条生产线提供50万/年住宅的材料计算, 即相当于1.2亿块黏土砖的产量, 每年可节约耕地300亩。同时CL体系若在全国采用, 每年仅烧砖取暖可节约1亿吨煤, 相当于全国煤炭年产量的10%。
②保护环境　节能的同时减少了大气污染, 而且CL建筑体系建成后无辐射、 无污染, 属绿色环保型住宅。另一方面, 施工过程能够减少50%的建筑垃圾, 这对日益密集的城市空间来说, 更是求之不得。
③安全、 高效　在安全性能方面, CL体系抗震性能比砖混结构提高了2～3个地震烈度, 优于框架结构; 自重比砖混结构减轻50%; 保温隔热性能达到了国家规定50%的节能要求。CL体系还有效解决了墙体裂缝等建筑弊端, 质量稳定。另外, CL体系产品供应商为购买CL体系住宅的业主在华泰保险公司投保20年的质量保险。在经济效益方面, CL体系比框架及框剪类结构每平方米造价低100元左右; 按使用面积计算, 比砖混结构低5%左右, 带来了直接经济效益。由于住宅内外无外露梁柱, 扩大住房使用面积8%～10%。
② 符合建筑施工与城市发展的要求CL体系70%的构件均在工厂内完在, 减少了湿作业和施工占地, 缩短了工期, 实现了文明施工。由于城市框架的逐渐完善, 越来越多的建筑属”城中城”建设, 为施工提供的空间越来越有限, 因此减少施工占地, 集中加工建筑构件会日趋必要, 当前, 已有多个工程采用了CL建筑体系。

CL体系复合墙板
( 2) ASA板轻型钢框架镶嵌式体系
轻型钢结构ASA板镶嵌式集成节能建筑体系, 是指采用冷弯轻型方管、 矩形管及高频焊接轻型”H”型钢, 围护结构采用ASA系列板材进行巧妙的组合达到房屋强度高、 耐久性好、 且保温隔热的目的。建筑体系制冷、 供暖选用太阳能、 地热能( 清洁能源、 再生能源) , 根据地区不同也可选用海水发电、 沼气发电、 光伏发电等可再生能源。
ASA板以水泥、 粉煤灰、 发泡混凝土为主要原料, 中间嵌入保温材料聚苯板, ASA板内嵌轻型钢框架, 就构成了该建筑体系。
轻型钢结构ASA板建筑节能体系的优点:
①高效节能 具有良好的保温、 隔热性能。可根据不同地区的气候温度, 采用不同厚度和不同结构形式的组合外墙和屋面。节能效果超过80%以上。该建筑体系立足开发应用清洁能源、 再生能源, 废旧的ASA板粉碎后还可作原料重新投入新的ASA板生产, 属超低能耗建筑。
②节地、 节水、 节材 建房不用一块砖( 板材生产原材料是水泥、 粉煤灰) , 墙体薄, 在不增加土地面积的情况下可增加使用面积10%—15%。普通砖混建筑每平方米施工 用水3吨, 该体系属干法作业( 组装式) , 每平方米用水不到30kg。板材按用户需要尺寸加工, 没有边角余料; 镶嵌式集成节能建筑体系与传统钢结构住宅体系 比较可节省钢材30%—40%。
③建筑速度快 建设周期仅为同等建筑面积( 砖混结构) 的1/6。钢结构件、 板材都在工厂预制好, 现场施工快捷、 方便、 节省劳动力。板材可锯、 钉、 钻、 刨、 粘等作业。
④ 防火、 防腐、 抗震 此建筑体系克服了普通钢结构裸露在外面防火性能差的缺点。镶嵌式把钢构件包裹在板材中提高了防火性能, 耐火极限可达4小时, 并避免了钢构件裸露 在外面长期接触氧气、 水、 酸碱介质, 阻断了钢构件被腐蚀的条件, 钢构件还经特殊防腐处理, 防腐性能好, 房屋使用寿命为50年以上。经清华大学土木系检测, 经过九度大震房屋完好无损。八度地震设防区, 可建六至八层建筑; 七度地震设防区可建十二层以下建筑; 六度地震设防区, 可建十六层以下建筑。
⑤隔声 其板材采用专利发泡技术( 板材内部密闭微孔结构, 可高效阻隔声音的传递) , 加上采用隔断声桥的结构层, 隔音效果强, 16cm厚墙体隔声性能超过37cm厚墙砖, 外墙隔声在40dB以上。
⑥调节湿度 墙体板材具有呼吸性能, 当室内潮气过大时, 墙体可吸收潮气; 室内空气干燥时墙体可释放水分, 起到调节室内空气湿度的作用。对人的呼吸系统起到保护作用。
⑦生产、 使用过程中无毒无害 放射性物质符合国家GB6566— 标准要求。经建设部及专家评审认定为”健康建筑推荐产品”。
⑦ 应用范围广 该建筑体系不但适合民用建筑( 别墅、 低层多层住宅) , 也适用于公共节能建筑及工业建筑( 医院、 学校、 商厦、 餐厅、 写字楼等) 。⑨低价位、 高品位 此建筑体系是以低价位、 低能耗建造高品位、 高舒适度房屋, 以高科技引领人居未来, 给房屋开发商带来新的亮点、 卖点; 给居住者带来低能耗消费, 给国家带来节能、 节地、 节水、 节材。创造更大的社会效益。

屋面板 钢板内嵌夹心保温外墙

楼板

（2） 通风墙体

干挂式背通风外墙保温隔热体系
外墙面设龙骨, 以多种增强板作面层装饰, 龙骨间填保温材料, 在龙骨上安装复合好的保温装饰板。
典型性能可调节围护结构的研究
经过对通风外墙保温、 隔热测试、 通风与隔热性能实验研究、 理论分析, 得出以下主要结论:
①与普通外墙相比, 通风外墙的隔热性能提高约20％;
②合理的夹层宽度为50mm~100mm; 外立面的开口面积约为0。05~0。10m2/ m 立面宽度;
③ 适用于不太注重保温的夏热冬冷、 夏热冬暖地区。

( 4) 新型透光型围护结构
利用真空玻璃--保温瓶原理( 1893年创造) 研制。
特点: 平板; 透明; 真空层0.1—0.2mm厚; 两片平板间有支撑物陈列; 支撑物直径0.3—0.6mm。

( 5) 太阳墙
由集热和气流输送两部分系统组成。集热系统为垂直墙板, 一般为金属板材, 覆于建筑外墙的外侧, 上面开有小孔, 与墙体的间距一般200mm左右。气流输送系统包括风机和管道。”太阳墙系统”可将50％－80％的太阳辐射能量转化为可用的热能。普通”太阳墙系统”可将空气加热至高于环境温度15℃至35 ℃。加玻璃的系统可提升温度高达60 ℃。”太阳墙”板一般安装在距外墙10~30cm处, 提供35~80立方米新风量/hr。
太阳墙系统( Solar Wall TM Systems) 是一项用于提供经济适用的采暖通风解决方案的太阳能高科技新技术。
　 其突出优点在于:
①造价低廉, 无需维护;
②微能耗, 从而降低运行费用;
③提供新鲜空气, 改进居民的室内环境, 预防疾病。由于不断的技术改良, 太阳墙系统的成本大大下降。它作为一种外装饰材料, 具有美观、 醒目的特点。
太阳墙的构成及工作原理

　　太阳墙全新风供暖系统核心组件是太阳墙板。
屋顶太阳墙系统:
太阳墙板是在钢板或铝板表面镀上一层热转换效率达80%的高科技涂层, 并在板上穿有许多微小孔缝, 经过特殊设计和加工处理制成的, 能最大限度地将太阳能转换成热能。太阳墙板组成太阳墙系统的外壳, 安装后与传统的金属墙面( 立面) 相似。太阳墙板有多种色彩选择, 易于融入建筑整体风格。太阳墙系统的工作原理: 室外新鲜空气经太阳墙系统加热后由鼓风机泵入室内, 置换室内污浊空气, 起到供暖和换气的双重功效。简单地说, 太阳墙能够最大限度地利用太阳能, 将其转换成热能, 以热空气的形式传递到室内。
　　为了体现政府在可再生能源使用中的表率作用, 德国Erlangen市政厅建设项目使用了太阳墙空气采太阳墙暖系统为建筑提供采暖安装在建筑正立面的太阳墙充分表明了Erlangen市政府正以实际行动来响应欧盟提出的”绿色采暧”号召。把大楼的节能和减少运行费用作为考虑的头等大事之一。建筑师关注的问题不但仅是如何在建筑中使用可再生能源, 而是还要更多地考虑如何能将太阳能系统与建筑立面有机的结合起来。对建筑师来说, 建筑的外观设计是极其重要的, 但也要充分兼顾建筑运行维护的需要。最终, 综合各方因素, 太阳墙系统被选中作为新建大楼的可再生能源系统。除了具有供热量大、 二氧化碳减排量大的优点, 还具有无需维护和无运动部件等特点。这一点对于安装在建筑正立面上的太阳能系统来说特别重要, 因为一旦安装后, 很难在建筑立面上对太阳能系统进行维护。解决方案: 建筑师在这栋高层建筑的第6～14层之间设置了150m的太阳墙。这一大胆的设计非常吸引人, 在保证充分得热量的同时对建筑立面起到了非常好的装饰作用。该系统每周平均工作60小时, 每分钟能够为建筑供应85.12m。的新鲜空气。据计算, 该系统每年减少的二氧化碳排放量达6吨。太阳墙系统的技术指标: 经过测试, 每平方米太阳墙板在冬季日照正常情况下可向建筑物内提供40m/h高于室外空气17～35℃的新鲜空气, 每年可减少标准煤耗150kg, 切实地为环保做出责献。太阳墙新风系统在夏季能够为建筑起到遮荫的作用, 相比没有太阳墙覆盖的墙面低5℃左右, 间接地为空调节约了能源。由于太阳墙系统增加了墙面的隔热系数, 可使室内冬暖夏凉, 这是其它采暖设施无法比拟的。太阳墙技术当前巳广泛使用于加拿大、 美国、 欧洲及日本的住宅、 厂房、 学校、 办公楼等不同用途的建筑上。它已荣获多项国际大奖, 并被美国能源部评为先进节能供暖技术创造。设于科罗拉多州的美国国家可再生能源研究所将其称为迄今为止最为先进的太阳能供暖技术。 3月, 太阳墙技术应用在中国大陆的典型工程”山东建工学院梅园一号学生公寓”已被中国建设部评为国家科技示。 9月, 太阳墙系统在北京奥运村实验房上安装完毕并投入使用, 得到了奥运村项目业主国奥投资有限公司的高度重视, 将在奥运设施建设上大规模推开。太阳墙技术同时也在农产品及食品干燥领域广泛使用。 5月, 太阳墙农用干燥的大型工程竣工并投入生产, 节能效果十分显著。
　　经济, 环保和社会效益
①经济效益分析
　　以青岛地区为例: 每平方米的太阳墙板在冬季日照正常情况下每天可向室内提供17.6MJ的热量, 为业户节约可观的采暖费用。
②造价及回报分析
　　安装1m太阳墙板需要1600元( 包括框架材料) , 安装lm 玻璃幕墙需要800元左右(高档的玻璃幕墙造价可达1000元以上), 那么用太阳墙板代替玻璃幕墙只需要多花800元。而太阳墙板在冬季会以每天3.9元的回报速度来回馈用户, 以此速度来计算只需要205天便能收回太阳墙板的投资。太阳墙板的使用寿命在30年以上, 无须维护, 梭每年能源价格上涨幅度为3%、 通货膨胀率为2 5%、 银行折现率( 长期) 为9%来计算, 太阳墙系统在30年内给业主带来的平均投资回报率为17.5%。太阳墙对环保和社会的效益贡献巨大。根据测算, 在中国华北地区每百平方米太阳墙每年可节能折合人民币3~5万元, 同时减少二氧化碳排放约40吨。
( 6) 膜结构
膜结构( Membrane) 是20世纪中期发展起来的一种新型建筑结构形式, 是由多种高强薄膜材料( PVC或Teflon) 及加强构件( 钢架、 钢柱或钢索) 经过一定方式使其内部产生一定的预张应力以形成某种空间形状, 作为覆盖结构, 并能承受一定的外荷载作用的一种空间结构形式.膜结构可分为充气膜结构和张拉膜结构两大类.充气膜结构是靠室内不断充气, 使室内外产生一定压力差( 一般在10㎜～30㎜水柱之间) , 室内外的压力差使屋盖膜布受到一定的向上的浮力, 从而实现较大的跨度.张拉膜结构则经过柱及钢架支承或钢索张拉成型, 其造型非常优美灵活.
A．材质: 膜结构所用膜材料由基布和涂层两部分组成.基布主要采用聚酯纤维和玻璃纤维材料; 涂层材料主要聚氯乙烯和聚四氟乙烯。常见膜材为聚酯纤维覆聚氯乙烯( PVC) 和玻璃纤维覆聚聚四氟乙烯( Teflon) 。PVC材料的主要特点是强度低、 弹性大、 易老化、 徐变大、 自洁性差, 但价格便宜, 容易加工制作, 色彩丰富, 抗折叠性能好。为改进其性能, 可在其表面涂一层聚四氟乙烯涂层, 提高其抗老化和自洁能力, 其寿命可达到 左右。Teflon材料强度高、 弹性模量大、 自洁、 耐久耐火等性能好, 但它价格较贵, 不易折叠, 对裁剪制作精度要求较高, 寿命一般在30年以上, 适用于永久建筑。
B．膜结构特点: 用于膜结构中的高强度柔韧薄膜称膜材, 它是一种耐久用、 高强度的涂层织物, 由织物和涂层复合而成, 具有质地柔韧、 厚度小、 重量轻、 透光性好的特点。对自然光吸收和透射能力、 阻燃, 具有良好的耐久、 防火、 气密等特性; 表面经过氟素处理或二氧化钛处理的膜材料抗老化性能好, 具有较高的自清洁性能。
①建筑造型优美
　　膜结构建筑是21世纪最具代表性与充满前途的建筑形式。它打破了纯直线建筑风格的模式, 以其独有的优美曲面造型, 简洁、 明快、 刚与柔、 力与美的完美组合, 呈现给人以耳目一新的感觉, 同时给建筑设计师提供了更大的想象和创造空间。
②具有良好的环保性、 透光性、 自清洁性, 膜材表面采用PVDF( 聚偏二氟乙烯) 涂层、 或二氧化钛涂层, 具有较好的隔热效果, 对太阳热能可反射掉70%, 膜材本身吸收了17%, 传热13%, 而透光率却在20%以上, 经过 的太阳光直接照射, 其辉度仍能保留70%。
③适合覆盖大跨度空间
　　膜结构中所使用的膜材料每平方壹公斤左右, 由于自重轻, 加上钢索、 钢结构高强度材料的采用, 与受力体系简洁合理——力大部分以轴力传递, 故使膜结构适合跨越大空间而形成开阔的无柱大跨度结构体系。
④防火性与抗震性
　　膜结构建筑所采用的膜材具有卓越的阻燃性和耐高温性, 故能很好的满足防火要求。由于结构自重轻, 又为柔性结构且有较大变形能力, 故抗震性能好。
⑤工期短: 膜材裁剪。拼合成型及骨架的钢结构、 钢索均在工厂加工制作, 现场只需组装, 施工简便, 故施工周期比传统建筑短。
C．膜结构体系:
　　膜结构体系由膜面、 边索和脊索、 谷索、 支承结构、 锚固系统, 以及各部分之间的连接节点等组成。
膜结构按支承分类:
　　膜结构按支承条件分类为: 柔性支承结构体系、 刚性支承结构体系、 混合支承结构体系。
膜结构建筑按结构分类:
膜结构按结构可分为: 骨格式膜结构、 张拉式膜结构、 充气式膜结构。
D．膜结构建筑形式的分类:
　　从结构上分可分为: 骨架式膜结构, 张拉式膜结构, 充气式膜结构3种形式
①骨架式膜结构( Frame Supported Structure)
　　以钢构或是集成材构成的屋顶骨架, 在其上方张拉膜材的构造形式, 下部支撑结构安定性高, 因屋顶造型比较单纯, 开口部不易受限制, 且经济效益高等特点, 广泛适用于任何大, 小规模的空间。
骨格式膜结构
②张拉式膜结构( Tension Suspension Structure)
　　以膜材、 钢索及支柱构成, 利用钢索与支柱在膜材中导入张力以达安 定的形式。除了可实践具创意, 创新且美观的造型外, 也是最能展现膜结构精神的构造形式。近年来, 大型跨距空间也多采用以钢索与压缩材料构成钢索网架来支撑上部膜材的形式。因施工精度要求高, 结构性能强, 且具丰富的表现力, 因此造价略高于骨架式膜结构。
③充气式膜结构( Pneumatic Structure)
　　充气式膜结构是将膜材固定于屋顶结构周边, 利用送风系统让室内气压上升到一定压力后, 使屋顶内外产生压力差, 以抵抗外力, 因利用气压来支 撑, 及钢索作为辅助材, 无需任何梁, 柱支撑, 可得更大的空间, 施工快捷, 经济效益高, 但需维持进行24小时送风机运转, 在持续运行及机器维护费用的成本上较高。
　　现今, 城市中已越来越多地能够见到膜结构的身影。膜结构已经被应用到各类建筑结构中, 在我们的城市中充当着不可或缺的角色:
PTFE膜( 聚四氟乙烯涂层覆盖玻璃纤维织物) : PTFE膜材是在超细玻璃纤维织物上涂以聚四氟乙烯树脂而成的材料, 颜色多为白色。这种膜材有较好的焊接性能, 有优良的抗紫外线、 抗老化性能和阻燃性能。另外, 其防污自洁性是所有建筑膜材中最好的, 但柔韧性差, 施工较困难, 成本也十分惊人。在盖格公司领导下, 美国的杜邦公司、 康宁玻纤公司、 贝尔德建筑公司、 化纤织布公司共同开发永久性膜材。其加工方法是把玻纤织物多次快速放入特氟隆熔体中, 使织物两面皆有均匀的特氟隆涂层, 使永久性的PTFE膜正式诞生。此后永久性膜结构正式在美国风行, 许多学者对膜结构进行了深入的研究。20年后跟踪检测结果表明, 这种膜材的力学性能与化学稳定性指标只下降了20%~30%, 颜色也几乎没变, 膜的表层光滑, 具有弹性, 大气中的灰尘、 化学物质微粒极难附着与渗透, 经雨水冲刷建筑膜可恢复其原有的清洁面层与透光性, 这足以显示出PTFE膜材的强大生命力和广阔的市场前景。当前国外对这种膜材的开发和应用比较成熟, 生产厂家也很多, 如德国Mehler公司、 Verseidag公司, 日本Taiyoko-gyo公司、 中兴化成工业株式会社、 美国Chemfab公司、 沙特阿拉伯ObeiKan公司等。
PTFE 膜材刚安装时略微呈黄色, 随着太阳光的照射, 一般在3～6个月变为纯白色, 透光率在10 %～15 %之间。尽管PTFE能够降低太阳辐射得热, 可是由于透光率较小, 会影响室内自然采光效果。
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不但具有优良的抗冲击性能、 电性能、 热稳定性和耐化学腐蚀性, 而且机械强度高, 加工性能好。近年来, ETFE膜材的应用在很多方面能够取代其它产品而表现出强大的优势和市场前景。这种膜材透光性特别好, 号称”软玻璃”, 质量轻, 只有同等大小玻璃的1%; 韧性好、 抗拉强度高、 不易被撕裂, 延展性大于400%; 耐候性和耐化学腐蚀性强, 熔融温度高达200℃; 可有效的利用自然光, 节约能源; 良好的声学性能。自清洁功能使表面不易沾污, 且雨水冲刷即可带走沾污的少量污物, 清洁周期大约为5年。另外, ETFE膜可在现成预制成薄膜气泡, 方便施工和维修。ETFE也有不足, 如外界环境容易损坏材料而造成漏气, 维护费用高等, 可是随着大型体育馆、 游客场所、 候机大厅等的建设, ETFE更突显自己的优势。当前生产这种膜材的公司很少, 只有ASAHI( 日本旭硝子) ( AGC) 、 德国科威尔等少数几家公司能够提供ETFE膜材, 这种膜材的研发和应用在国外发达国家也不过十几年的历史。
经过改进了的一种粉式聚合树脂, 具有张拉强度大, 质轻、 透明等特点。由于ETFE薄膜自身很薄, 单层薄膜厚度不超过0.5mm, 因此可忽略膜材本身的热阻。在多层膜之间形成多个空气夹层, 利用空气层的热阻来实现结构的保温。当采用5层ETFE薄膜的结构, 其传热系数K值能够降至1.0 W/m2。K左右。白色膜材透光率为50~55%, 既能降低太阳辐射得热, 控制温差传热得热, 同时能提高室内采光效果。
工程应用:
北京奥运会场馆 ”水立方”膜结构采用ETFE膜材, 是当前国内最大的ETFE膜材结构建筑, 膜材采用进口产品。”鸟巢”采用双层膜结构, 外层用ETFE防雨雪防紫外线, 内层用PTFE达到保温、 防结露、 隔音和光效的目的。”水立方”采用双层ETFE充气膜结构, 共1437块气枕, 每一块都仿佛一个”水泡泡”, 气枕能够经过控制充气量的多少, 对遮光度和透光性进行调节, 有效地利用自然光, 节省能源, 而且具有良好的保温隔热、 消除回声, 为运动员和观众提供温馨, 安逸的环境。

张膜充气: 四氟乙稀( ETFE) 薄膜, ( Bubble Wall) 。
( 7) 典型性能可调节围护结构－双层皮幕墙DSF
双层皮玻璃幕墙( Double-Skin Façade, 简称DSF) 的构造形式最早出现在20世纪70年代的欧洲, 其目的是为了解决大面积玻璃幕墙建筑在夏季出现过热的问题、 高层通风可控的需求以及单纯外遮阳维修、 清洗困难等问题。主要做法是, 在原有的玻璃幕墙上再增设一层玻璃幕墙, 在夏季利用夹层百叶的遮挡与夹层通风将过多的太阳辐射热排走, 从而减少建筑物的空调能耗; 冬季时打开百叶, 关闭通风, 形成温室效应。
   双层皮幕墙作为一种较新的幕墙形式, 近20年来在欧洲办公建筑中应用较多, 据统计已建成的各种类型的DSF建筑在欧洲就有100座以上, 分布于德国、 英国、 瑞士、 比利时、 芬兰、 瑞典等国家。近几年来, 国内一些高档建筑也开始了使用各类DSF的尝试, 国内最近5年间陆续出现的双层皮幕墙建筑如下表所示。双层皮幕墙种类繁多, 最为常见的是根据通风方式的不同, 分为外循环式和内循环式两种。其中外循环式还可分为外循环自然通风式和外循环机械通风。如下图所示。另外还能够根据夹层空腔的大小、 通风口的位置、 玻璃组合及遮阳材料等不同分为其它类型, 如”外挂式”、 ”箱式”、 ”井－箱式”和”廊道式”。但其实质是在两层皮之间留有一定宽度的空气间层, 经过不同的空气间层方式形成温度缓冲空间。由于空气间层的存在, 因而可在其中安置遮阳设施( 如活动式百叶、 固定式百叶或者其它阳光控制构件) ; 经过调整间层设置的遮阳百叶和利用外层幕墙上下部分的开口的辅助自然通风, 能够获得比普通建筑使用的内置百叶较好的遮阳效果, 同时能够实现良好的隔声性能和室内通风效果。
国内双层皮幕墙工程一览

对于外循环自然通风幕墙, 其内层幕墙一般由保温性能良好的玻璃幕墙组成, 主要起到冬季保温, 夏季隔热的作用。而外层幕墙一般为单层玻璃幕墙, 主要起到防护的作用, 保护夹层内的遮阳装置不受室外恶劣气候的损坏, 同时, 设置在外层立面的开口能够调节夹层的通风。这种幕墙的主要特点就是利用夹层百叶吸收太阳辐射热后形成的烟囱效益, 驱动夹层空间与室外进行换气, 从而达到减少太阳辐射得热的目的。为了获得较好的自然通风效果, 其夹层的宽度一般不小于400mm。与自然通风的外循环双层皮幕墙相比, 外循环的机械通风幕墙为了减少幕墙结构对建筑面积的占用而缩小了两层幕墙之间的间距, 夹层间距一般小于200mm, 由于夹层较窄, 加上夹层百叶的设置, 使得夹层通道的流动阻力增大, 为了减少太阳辐射得热, 一般采用机械的方式对夹层进行辅助通风。当夹层有效通风宽度小于100mm时, 单纯依靠烟囱效应进行通风已经不可行, 这时需要采用辅助机械通风的方式来强化夹层的通风, 一般通风量不宜小于100m3/h。考虑到增加通风量直接影响风机能耗, 因此存在一个最佳的机械通风量范围。
   对于内循环机械通风DSF幕墙, 在构造上与前面两种幕墙有较大的区别。它把保温性能好的幕墙设置在外层, 而内层幕墙为普通单层玻璃。它主要是依靠机械的方式将室内的空气抽进夹层, 利用温度相对较低的室内空气来冷却吸收太阳辐射后升温的夹层, 减少太阳辐射得热。对于内循环式DSF, 适当减少机械通风量和提高通风启动温度能够节省电耗, 不会增加房间负荷和装机容量。
   双层皮幕墙进出风口的大小尺寸以及所处立面的位置也会不同程度的影响空气流通通道的阻力, 从而影响通风量。一般而言, 在不影响立面美观的前提下, 开口面积越大越好。对于孔板开口, 开孔率不宜小于0.3; 对于悬窗开口, 其开启角度不宜小于30°。遮阳百叶位置对于双层皮幕墙的夹层通风量也有一定影响。实验和理论计算表明, 百叶位置在夹层中间偏外10%～20%的宽度位置, 有可能获得最佳的隔热和通风效果。
   尽管双层皮幕墙有一定的节能效果, 可是由于其使用会增加1500～ 元/m2( 立面面积计算) 的成本, 同时会浪费一定的使用面积, 因此是否有必要采用需要慎重。
当前中国存在盲目推广双层皮幕墙的问题, 认为双层皮幕墙就是节能法宝, 忽略了其气候适应性特点以及设计构造的高要求, 应用中出现比较多的问题, 包括不考虑气候特征和建筑类型, 盲目采用单一类型”不节能”的双层皮幕墙形式。
例如, 南方炎热地区办公建筑盲目采用内呼吸双层皮幕墙, 不考虑与外界通风, 结果消耗量风机能耗、 利用室内低温空气带走空腔热量, 节能效果有限。对于这种情况事实上完全用遮阳系数在0.3以下的Low-e遮阳型玻璃或浅色玻璃就能够, 因为继续降低外窗的遮阳性能后其节能效果相对很有限, 或者直接就减少建筑的窗墙比、 避免采用全玻璃幕墙建筑。又如, 现在比较多的高档住宅也采取双层皮幕墙形式, 有时候完全没有必要。因为对于住宅而言, 完全能够直接采用固定外遮阳的方式, 节能效果和技术经济性更好。
大型透光围护结构设计总结
设计中构造错误, 甚至违背双层皮幕墙设计基本原理。
问题1: 分不清外呼吸、 内呼吸幕墙系统对内、 外层玻璃的不同性能要求, 比较常见的问题就是无论内呼吸、 外呼吸方式, 外层玻璃均为采用单玻、 内层玻璃为中空玻璃。事实上, 对于内呼吸幕墙而言, 高性能的玻璃置于外层节能效果更好。
问题2: 无法通风, 或者无法有效通风。主要原因包括夹层空间面积不够, 或者上下多层连通通风, 实际通风效果有限。通风效果不佳, 无法带走夹层的太阳辐射热量, 有的时候空调能耗还会增加( 特别对于公建而言, 这种双层皮幕墙方式会增强保温性能, 反而不利于过渡季或夏季夜间散热) 。
问题3: 夹层不设置遮阳百叶, 或采用简单的丝网印刷或彩釉百叶, 或者遮阳百叶设置在室外( 如北京某建筑) 。夹层不设遮阳百叶, 整体遮阳系数的降低不过10%左右, 完全没有必要采取双层皮构造方式。而对于既采用双层皮幕墙, 如果仅仅是在外层或内层多镀上一层彩釉层或增加丝网印刷, 围护结构的可调节性能十分有限( 只能依赖通风) , 也没有必要采用双层皮幕墙方式。