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点支式玻璃幕墙与遮阳系统

发布时间:2019-10-13 06:24:20 编辑:笔名

  点支式玻璃幕墙与遮阳系统

  开放与交流、舒适与自然已成为欧洲公共建筑的发展趋势,点支式玻璃幕墙的特点顺应了这一趋势,越来越多的应用到建筑上。点支式玻璃幕墙进入中国建筑业的历史不长,在欧洲已近30年的历史。它是随着玻璃制造业、金属结构的加工技术、密封材料的发展而产生的现代建筑技术。这一体系的特点是限度的表现了玻璃的通透性、充分地显示金属材料的结构魅力。它可以按照不同的建筑空间形态,设计出独特的结构支撑体系,所以这种体系可以适应不同建筑的需要,用不同的方式表达建筑的语言。

  点支式玻璃幕墙是将玻璃的固定方式由传统的加接(明框或隐框)变为采用金属栓驳接。一般每块玻璃只需4个固定点,由不同形式的金属受力支撑体系固定金属栓。玻璃可以是单层或是中空的钢化玻璃,必须先钻孔再钢化;金属栓驳栓一般采用不锈钢,与玻璃固定有多种方式,必须考虑到装配的精度,驳接螺栓通常采用球状铰接螺栓,可在±10°范围内转动。当玻璃在承受风载产生挠度时,球铰对玻璃的约束力就会降低,可以大大减少连接处的附框弯距。根据气候需要还可以做成“热断桥”的节点;金属支撑结构体系是按照建筑师的要求,根据不同的高度和跨度,可以是桁架式的,也可以是拉索式的,千变万化。由于它的材料加工、安装特点,使得它具有很强的现代工业技术表现力,也使建筑工程的精度达到了机械加工的水平。

  由于它的高技术特点及制造加工难度,虽然这项技术在国外已很成熟,在国内的采用还是近几年的事。在一些重要工程中,均由国外设计、加工、制造和安装的(如上海歌剧院),而且造价很高,一般在1500美元/m2以上。随着国内建筑业的繁荣发展,点支式玻璃幕墙技术已受到国内建筑业的关注,一些企业已经较为全面地掌握了这一体系的设计技术、加工技术和安装技术,并已在国内有了一些工程实例。其实,就单项材料的加工制作技术而言,国内的水平并不低,就玻璃行业来说,玻璃原片的质量与国外名牌产品已没有多大差别;点式幕墙体系的机械加工以及爪件的精密铸造也已达到较高水平,难度较大的还是玻璃的钻孔合成以及中空合成的质量控制。目前国内企业已有从国外进口专门的加工设备,解决这一关键质量问题。实际上国内目前的应用水平来说,难逾越的问题还是设计技术,因为这种体系是一种“量体裁衣”的结构方式,每件产品都可能有不同的支撑体系,这才是点支式玻璃幕墙能否达到完美的“工业技术”表现力的真谛所在,也是点支式玻璃幕墙能否产生无穷魅力的关键。

  点支式玻璃幕墙技术虽然国内部分企业已经或正在掌握这门技术,但对于幕墙技术随之产生的其他技术和相关领域还没有研究或者说还没有深入研究,更没有实践经验。实际上点支式玻璃幕墙体系相关技术的研究,在国外已有20多年的历史了。通常点支式玻璃幕墙体系采用的都是大面积透明玻璃,只有透明才能使人们无论从室内还是室外都能够清楚地观察到幕墙的支撑体系,才能让人们感受它的魅力。然而普通透明玻璃的光线穿透率,容易吸收室外热量,也就是说,采用这种体系的建筑必须采用相应的技术手段进行节能控制。

  玻璃幕墙的保温热工性能受许多因素的影响,其中影响的指标就是传导系数和遮挡系数(遮阳系数)。一般来说,传热系数受构造和材料厚度的控制,遮挡系数则受到玻璃本身特性的控制,比如:采用丝印刷图案的玻璃、着色玻璃、镀膜玻璃、固定遮阳构件、百叶、室内窗帘、室外遮阳等等。

  采用镀膜玻璃、着色玻璃以及印刷图案等方法,都能到达遮挡太阳辐射和室外光线的作用,但这种方法不论春夏秋冬,将室外能量一概拒之窗外。其实在冬季,人们需要阳光的热量,尽可能使室外能量传入室内。在早晨、傍晚或阴天的时候,人们需要室外光线尽可能传入室内。尽管在建筑材料研究者的一再努力下,对于玻璃的选择有所进展,但既能透过自然光又能避免热损失的理想材料还是难以找到。

  透明玻璃加遮阳体系是合理解决节能和有效利用日光能源的理想途径。也就是说,由遮阳体系为幕墙提供遮挡系数,在需要阳光的时候收起遮阳装置,使在建筑内部的人能够享受阳光。根据法国Eletric de france 对此类建筑的研究,对一座具有32%直接受光面的建筑物,从太阳所获得的热量,占其所吸收各种热量总和的28%左右。而采用遮阳装置对于缓解太阳负荷十分有效。简单地说,内遮阳系统可减少这种热负荷的50%左右,而外遮阳系统可减少这种热负荷的75%左右,可以看出外遮阳比内遮阳有效地多。这是由于内遮阳在玻璃窗内所引起温室效应,不可避免的使室内热量积聚,而外遮阳则不受这种效应的制约,因此欧洲建筑界的认识,已经把外遮阳系统作为一种活跃的立面元素,加以利用,甚至称之为双层立面形式。一层是建筑物本身的立面,另一层则是动态的遮阳状态的立面形式。这种具有“动感”的建筑物形象不是因为建筑立面的时尚需要,而是现代技术解决人类对建筑节能和享受自然需求而产生的一种新的现代建筑形态。

  建筑幕墙的外遮阳系统常用的是电动垂卷式帘幕系统,这种垂卷式帘幕系统,与点式幕墙的设计结合在一起,其电动机构性能稳定,体积小,帘幕全部收回时,完全隐藏在幕墙的框架内,完全感觉不到它的存在。这种电动机构具有自动调平功能,特别适用于大面积整体联动遮阳系统,这种功能保证了同一水平线上的每个帘幕每次收回时自动对齐,以使每次下落时各帘幕之间的整齐联动。其帘幕也是一种高技术产品,由织物经过特殊处理,耐候且避免积灰即使帘幕完全下落,也不会完全遮挡视线,通过它的微孔人们可以朦胧地感受室外的景色。

  这种遮阳体系,与传统的遮阳体系和窗帘有着本质上的区别。实现节能的目的,主要靠它的智能控制系统,这种智能化控制系统是一套较为复杂的系统工程,是从功能要求到控制模式到信息采集到执行命令到传动机构的全过程控制系统。它涉及到气候测量、制冷机组运行状况的信息采集、电力系统配置、楼宇控制、计算机控制、外立面构造等多方面的因素。一般大厦采用的遮阳控制优先权顺序是:

  风力——雨——Ⅰ阶段—— Ⅱ阶段

  其中,风雨是由智能控制系统的气候测量装置采集信息的。当室外风力或降雨超过设定允许值时,气候测量装置将采集到的信息传给计算机,计算机发出指令给控制中心,操纵传动机构,以保证在恶劣气候下,强行收回帘幕,以保证设施安全性。第Ⅰ阶段是指大厦空调系统根据运行状况,选择经济的方式,依靠遮阳系统利用或遮挡太阳辐射热,来保持室内温度。这个过程也依靠智能控制系统的空调运行状况监控装置采集信息;从而对遮阳系统做出强制性动作要求来完成。第Ⅱ阶段是阳光测量装置采集信息后对遮阳系统的控制过程。主要作用是通过窗帘降低强光和刺眼光,给人们视觉上一个舒适的空间。研究遮阳对建筑物艺术与建筑技术,尤其是国内注重建筑节能与智能化方面,有很大影响和效果。同时也希望国内企业在掌握和学习国外新技术的同时,能够全面地研究其相关技术的发展和配套产品的开发,真正使国内的建筑业跟上时代步伐。

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