第一章、中海紫御公館簡(jiǎn)介紹
中海紫御公館位于北京崇文區(qū)陶然亭橋的東側(cè)，緊鄰南二環(huán)路，建筑高度71.35m，整個(gè)建筑以“英倫風(fēng)情”為主題，借用經(jīng)典英倫風(fēng)格建筑的“角塔”及“雙筒塔”建筑造型，結(jié)合現(xiàn)代表現(xiàn)手法，細(xì)節(jié)勻稱(chēng)而豐富，高層建筑（詞條“高層建筑”由行業(yè)大百科提供）的體量分布-通過(guò)戶型的凸窗及陽(yáng)臺(tái)的對(duì)稱(chēng)布局，自然而然地體現(xiàn)出英倫風(fēng)格的“雙筒塔”的構(gòu)圖關(guān)系。歷久彌新的全石材外立面，經(jīng)百年風(fēng)霜依然華麗莊重，精雕細(xì)琢之中，那份由內(nèi)而外的華貴雍容款款落座。建筑細(xì)部典雅且精致規(guī)整而有序，整體風(fēng)格含蓄典雅。同時(shí)本工程對(duì)外墻裝修上也提出更高的要求，采用先進(jìn)的節(jié)能環(huán)保幕墻體系，幕墻玻璃采用LOW-E充氬氣的配置，幕墻體系采用雙層外呼吸系統(tǒng)，屋頂采用BAPV光伏發(fā)電系統(tǒng)，因此可以說(shuō)，本工程是一座科技含量高、低碳環(huán)保的綠色建筑。本工程圖片效果圖如下：
工程施工中照片：
第二章、幕墻系統(tǒng)介紹
本工程幕墻類(lèi)型主要有：雙層熱通道外循環(huán)幕墻、隱藏式開(kāi)啟明框玻璃幕墻系統(tǒng)、屋頂BAPV光伏電站等系統(tǒng)、以下將分別介紹：
第一節(jié)、雙層熱通道外循環(huán)幕墻介紹:
雙層熱通道幕墻分為兩種，一種為封閉式內(nèi)通風(fēng)幕墻，也稱(chēng)作雙層熱通道內(nèi)循環(huán)幕墻。封閉式內(nèi)通風(fēng)幕墻從室內(nèi)的下通道吸入空氣，在熱通道內(nèi)上升至上部排風(fēng)口，從吊頂內(nèi)的風(fēng)管排出。這一循環(huán)在室內(nèi)進(jìn)行，外幕墻完全封閉。另一種為開(kāi)敝式外通風(fēng)幕墻，也稱(chēng)作雙層熱通道外循環(huán)幕墻。與內(nèi)通風(fēng)幕墻不同的是，開(kāi)敝式外通風(fēng)幕墻是在層間位置開(kāi)敝，在室內(nèi)可根據(jù)季節(jié)開(kāi)敝或封閉，內(nèi)層幕墻采用中空玻璃;外幕墻采用單層玻璃，設(shè)有進(jìn)風(fēng)口和排風(fēng)口，利用室外空氣進(jìn)入熱通道，并帶走熱量，從上部排風(fēng)口排出，減少太陽(yáng)輻射熱的影響，節(jié)約能源。它無(wú)須專(zhuān)用機(jī)械設(shè)備（詞條“機(jī)械設(shè)備”由行業(yè)大百科提供），完全靠自然通風(fēng)，維護(hù)和運(yùn)行費(fèi)用低，是目前國(guó)內(nèi)應(yīng)用最廣泛的形式。
由于考慮本工程位于二環(huán)邊上，噪音比較大，且根據(jù)立面的需要，將西立面設(shè)計(jì)為雙層幕墻。雙層幕墻的卓越性能突出在可以調(diào)節(jié)不同季節(jié)帶來(lái)的不同氣候條件下的室內(nèi)環(huán)境，比如對(duì)：光照、冷熱、空氣流動(dòng)、噪音等環(huán)境條件進(jìn)行調(diào)節(jié)而不需要特別復(fù)雜的高技術(shù)設(shè)備（詞條“設(shè)備”由行業(yè)大百科提供）或耗用額外的能源來(lái)達(dá)到同樣的目的。它對(duì)提高幕墻的保溫、隔熱、隔聲功能起很大的作用，比單層幕墻采暖時(shí)節(jié)能40%-50%。制冷時(shí)節(jié)能40%-60%。本項(xiàng)目采用的是雙層熱通道外循環(huán)幕墻，外層為明框玻璃幕墻，內(nèi)層隱框玻璃幕墻，并留有檢修門(mén)，中間形成600mm寬熱通道，外層玻璃采用12mm鋼化玻璃，內(nèi)層玻璃采用6T+12A+6T(LOW-E)鋼化中空（詞條“中空”由行業(yè)大百科提供）玻璃。外層幕墻的上兩端，設(shè)有電動(dòng)控制進(jìn)風(fēng)和排風(fēng)裝置。冬天：關(guān)閉外通風(fēng)幕墻系統(tǒng)的進(jìn)出風(fēng)裝置，雙層幕墻中間的雙層換氣(熱通道內(nèi)的空氣)由于陽(yáng)光的照射，溫度升高，像一個(gè)溫室，形成溫室效應(yīng)。這樣有利于提高內(nèi)側(cè)幕墻的表面的溫度，減少了建筑物用于冬季采暖的設(shè)備運(yùn)行費(fèi)用;夏天，雙層幕墻中間的熱通道內(nèi)溫度很高，這時(shí)可打開(kāi)通道內(nèi)上下兩端的排氣、系統(tǒng)的進(jìn)出風(fēng)裝置，熱通道內(nèi)的空氣內(nèi)由于熱煙囪效應(yīng)產(chǎn)生自下而上的氣流，從下進(jìn)氣口進(jìn)入的氣流，在熱通道內(nèi)通過(guò)熱量交換后從上出氣口排出，這種自下而上的氣流運(yùn)動(dòng)，帶走了通道內(nèi)的熱量，這樣可以降低內(nèi)側(cè)幕墻的外表面溫度，減少空調(diào)制冷的負(fù)荷，節(jié)約了能源，降低了能耗�？梢酝ㄟ^(guò)控制熱通道中的自動(dòng)遮陽(yáng)百葉角度來(lái)控制通道內(nèi)接受太陽(yáng)光的強(qiáng)弱，在夏季，自動(dòng)遮陽(yáng)百葉關(guān)閉，把陽(yáng)光阻擋在內(nèi)層幕墻外，其遮陽(yáng)效果要優(yōu)于室內(nèi)遮陽(yáng)措施。
循環(huán)式雙熱通道玻璃幕墻氣流動(dòng)效果如下：
1、雙層熱通道外循環(huán)幕墻工作原理：
夏天通過(guò)電動(dòng)控制系統(tǒng)開(kāi)啟進(jìn)出風(fēng)口的電動(dòng)百葉，利用通道內(nèi)煙囪效應(yīng)產(chǎn)生的壓力差使通道內(nèi)的空氣快速流通，帶走室外太陽(yáng)的輻射熱量，形成一道阻止室外熱空氣傳入室內(nèi)的屏蔽墻，降低室內(nèi)溫度;冬天通過(guò)電動(dòng)控制系統(tǒng)關(guān)閉進(jìn)出風(fēng)口的電動(dòng)百葉，利用溫室效應(yīng)，使通道內(nèi)的空氣通過(guò)吸收室外太陽(yáng)輻射熱量，溫度升高，形成一道阻止室外冷空氣傳入室內(nèi)的屏蔽墻，提高室內(nèi)溫度;同時(shí)可以通過(guò)開(kāi)啟內(nèi)層推拉門(mén)，實(shí)現(xiàn)向室內(nèi)輸送新鮮空氣或向室外排除污濁空氣的目的，完成室內(nèi)外的通風(fēng)換氣。春天和秋天，將層間百葉與內(nèi)層門(mén)開(kāi)啟，將室內(nèi)與外界面溝通。運(yùn)行圖示如下：
2、雙層熱通道外循環(huán)幕墻防水設(shè)計(jì)：
本工程為雙層外呼吸式幕墻，外層幕墻是防水的主要屏障，所以外層幕墻的防水設(shè)計(jì)由為關(guān)鍵，外層幕墻為單元式系統(tǒng)，利用雨幕和等壓原理實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)防水，由多道密封膠條構(gòu)成等壓腔并通過(guò)迂回渠道與外界連通，保持腔內(nèi)外空氣壓力趨于均衡，滲入幕墻內(nèi)部的少量水能通過(guò)積水膠墊在每一層順暢排出。變傳統(tǒng)的密封膠堵水為導(dǎo)水，能有效保證氣密性和水密性。
在進(jìn)風(fēng)口處，經(jīng)由開(kāi)啟百葉進(jìn)入通道內(nèi)的少量水分可以直接排出室外;在出風(fēng)口處，經(jīng)由開(kāi)啟百葉進(jìn)入通道內(nèi)的少量水分掉落到與之相對(duì)應(yīng)的下層出進(jìn)風(fēng)口頂封板上，由頂封板向兩側(cè)通過(guò)進(jìn)風(fēng)口排出室外。
進(jìn)入熱通道少量雨水排水組織路線圖如下：
3、雙層幕墻防火設(shè)計(jì)：
因?yàn)闊嵬ǖ纼?nèi)有自然空氣的流動(dòng)而使得雙層幕墻的防火成為系統(tǒng)設(shè)計(jì)的重點(diǎn)和難點(diǎn)，防火系統(tǒng)除了必須考慮內(nèi)層幕墻的層間防火以外，還必須考慮熱通道的防火分區(qū)，使得某一個(gè)區(qū)域失火以后，進(jìn)入到熱通道內(nèi)部的煙霧不會(huì)隨意蔓延至整個(gè)外幕墻。內(nèi)層幕墻的防火采用了常規(guī)做法：采用1.5mm鍍鋅鐵板承托和100mm厚的防火保溫棉共同組成一條連續(xù)的層間防火帶，滿足1小時(shí)耐火極限要求。而熱通道的防火分區(qū)則必須考慮豎向和水平向兩個(gè)方向，使得每一個(gè)防火區(qū)在整個(gè)立面上與其它防火區(qū)完全分離，并盡可能的減小防火區(qū)的面積。在水平方向我們以9.8m的柱間距為水平防火分區(qū)，該位置的豎向龍骨和支撐系統(tǒng)全部保護(hù)在鍍鋅鋼板和防火巖棉中間(如下圖)。
而豎向一般是以一層為一個(gè)防火區(qū)，但由于該項(xiàng)目采用的是交錯(cuò)式進(jìn)、出風(fēng)的氣流導(dǎo)向設(shè)計(jì)方式，同一層間其進(jìn)出風(fēng)口間隔布置，進(jìn)氣時(shí)，防火鋼板布置在排氣口的下端，如下圖：
出氣時(shí)，防火鋼板布置在排氣口的上端，如下圖：
因此，熱通道處的層間防火帶呈上下凹凸?fàn)睢挥谶M(jìn)風(fēng)口的下部、出風(fēng)口的上部，支座位置全部被鍍鋅鋼板和防火巖棉包裹。這樣嚴(yán)密的防火系統(tǒng)設(shè)計(jì)既保證內(nèi)外層幕墻均層層防火，又確保失火情況下層與層、柱與柱之間不出現(xiàn)“串煙”的現(xiàn)象。
4、雙層熱通道外循環(huán)幕墻防雷設(shè)計(jì):
本項(xiàng)目的建筑物防雷設(shè)計(jì)，不僅考慮頂層雷擊，由于外立面出現(xiàn)金屬裝飾線條，還要考慮側(cè)向雷擊。合理的防雷措施將使建筑維護(hù)結(jié)構(gòu)免受雷擊，達(dá)到安全使用功能。按照GB50057-94《建筑物防雷設(shè)計(jì)規(guī)范》中防雷分類(lèi)等級(jí)，本工程按二類(lèi)防雷標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行設(shè)計(jì)。
a、 本工程幕墻橫向每隔三層設(shè)計(jì)置一道φ12鋼筋均壓環(huán)，縱向每個(gè)軸線(軸距為9.8m)處幕墻立柱上下連通;
b、 兼作避雷網(wǎng)的豎向立柱的室外裝飾線與外層幕墻的鋁立柱保證導(dǎo)電連接暢通;
c、 橫縱避雷通路交叉處通過(guò)幕墻與主體的連接鋼角碼及鋼支座連通，形成9.8mx11.61米避雷網(wǎng);
d、 在幕墻避雷網(wǎng)節(jié)點(diǎn)處，用￠12鋼筋把幕墻避雷網(wǎng)與主體避雷鋼筋引出點(diǎn)連通，使幕墻避雷網(wǎng)通過(guò)主體避雷網(wǎng)實(shí)現(xiàn)接地;
e、 幕墻龍骨與連接件接觸面除去粉末層,且加設(shè)1mm不銹鋼墊片，防止電化腐蝕（詞條“腐蝕”由行業(yè)大百科提供）;
f、 幕墻φ12鋼筋均壓環(huán)與支座鋼板以及主體避雷引出鋼筋通過(guò)焊接連接;
g、 焊接時(shí)要求雙面施焊、焊接長(zhǎng)度不少于100mm,焊接處刷兩道防銹漆（詞條“防銹漆”由行業(yè)大百科提供），形成幕墻均壓環(huán)與建筑物主體防雷體系的有效連接。
5、雙層幕墻灰塵清理設(shè)計(jì)：
考慮到北京風(fēng)沙比較大，除了考慮外層幕墻的清潔方案還需要考慮通道內(nèi)的灰塵清理，設(shè)計(jì)時(shí)需要在室內(nèi)設(shè)置平開(kāi)門(mén)，一方面作為春、秋兩季自然通風(fēng)的開(kāi)啟扇，另一方面作為清潔檢修門(mén)以便人可以進(jìn)入通道內(nèi)清洗，另外考慮了通道內(nèi)層間構(gòu)件可拆卸的需求，可快速、方便進(jìn)行裝卸、清洗，室內(nèi)圖片如下：
第二節(jié)、隱藏式開(kāi)啟明框幕墻系統(tǒng)
南北主立面采用明框幕墻系統(tǒng)，豎向外挑550mm寬130mm裝飾扣蓋，為了保證建筑的立面效果，外幕墻的開(kāi)啟扇采用了隱藏式開(kāi)啟，即將常規(guī)的開(kāi)啟框與鋁龍骨一體化設(shè)計(jì)而開(kāi)啟扇則內(nèi)陷，使開(kāi)啟扇位置與固定扇位置的室內(nèi)外可見(jiàn)面效果一樣，看不到附加的窗框和窗扇，建筑效果非常簡(jiǎn)潔、美觀。裝飾線位置開(kāi)啟做法如下：
裝飾線的設(shè)計(jì)需要考慮不影響開(kāi)啟扇的開(kāi)閉功能、確保所有膠縫寬度一致，同時(shí)滿足建筑的美觀和安全要求——尺寸大小不變、不露釘。因此，我們用鋼板做主傳力結(jié)構(gòu)，根部與龍骨螺栓連接，端部與擠壓成型的鋁合金裝飾線螺栓連接，確保每一個(gè)連接部位的安全可靠。然后用鋁板遮住連接鋼板，使得從外觀看，整條550mm長(zhǎng)的裝飾線同一種顏色和材質(zhì)，形成整體。即滿足建筑裝飾效果，不影響開(kāi)始功能，同時(shí)又兼作建筑豎向遮陽(yáng)系統(tǒng)。
考慮到施工的方便性，本系統(tǒng)還采用了小單元的做法，玻璃的板塊與鋁合金（詞條“合金”由行業(yè)大百科提供）副框在加工廠粘接（詞條“粘接”由行業(yè)大百科提供）組成小單元，到現(xiàn)場(chǎng)只要進(jìn)行掛接、打膠就可以，大大的提高施工的速度，保證工程工期。
第三節(jié)、屋頂光伏幕墻發(fā)電系統(tǒng)介紹
為了響應(yīng)北京市建設(shè)綠色、生態(tài)、低碳城市的要求，本項(xiàng)目按照綠色建筑設(shè)計(jì)概念，不僅僅考慮了熱工性能絕佳的雙層外呼吸幕墻系統(tǒng)、豎向外遮陽(yáng)系統(tǒng)用以減低建筑空調(diào)能耗，還設(shè)計(jì)了屋面光伏發(fā)電（詞條“光伏發(fā)電”由行業(yè)大百科提供）系統(tǒng)，用以補(bǔ)充建筑自身電力消耗，在夏季，建筑處于強(qiáng)日照環(huán)境時(shí)，由于大量制冷設(shè)備的使用形成電網(wǎng)用電高峰，而這時(shí)也是光伏陣列發(fā)電最多的時(shí)候。因此，在公共辦公大樓中使用太陽(yáng)能光伏發(fā)電可以有效地削減建筑高峰用電，從而緩解高峰電力需求，起到削峰填谷的作用。
北京太陽(yáng)能資源處于我國(guó)第三類(lèi)地區(qū)，太陽(yáng)能日照資源適合太陽(yáng)能光伏（詞條“太陽(yáng)能光伏”由行業(yè)大百科提供）項(xiàng)目實(shí)施及推廣。本項(xiàng)目利用了330平米的空置的建筑屋頂面積，安裝了225塊240Wp的單晶硅光伏組件，形成發(fā)電總功率為54.0kWp的光伏系統(tǒng)，按照北京環(huán)境條件，設(shè)計(jì)電池板朝向?yàn)檎�，按照并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)考慮最佳傾角為35度，此條件下年均日照輻射量為1536.65kWh/m2，為避免自身遮擋，根據(jù)計(jì)算前后排相距為3052mm。使用5臺(tái)容量為11KW的高效單相并網(wǎng)逆變器，接入小區(qū)八號(hào)樓低壓配電柜，向小區(qū)八號(hào)樓用戶交流負(fù)載輸送電能，最佳年發(fā)電量約為每瓦每年發(fā)電1.23度電，整個(gè)系統(tǒng)年發(fā)電量為6.642萬(wàn)度電。每年可省燃油1.73萬(wàn)升或節(jié)省標(biāo)準(zhǔn)煤23.9噸，這也意味著少排放66.2噸的二氧化碳，0.784噸的二氧化硫和0.286噸氮氧化物。同時(shí)減少因火力發(fā)電產(chǎn)生的18噸粉塵，節(jié)約26.57萬(wàn)升凈水。工程完工后整體圖片如下：
本系統(tǒng)終端設(shè)計(jì)成具有友好的人機(jī)互動(dòng)功能，采用LCD液晶顯示屏，可監(jiān)測(cè)和顯示系統(tǒng)直流工作電壓和電流、交流輸出電壓和電流、功率、功率因數(shù)、頻率、故障信息以及環(huán)境參數(shù)(如輻射照度、環(huán)境溫度等)，統(tǒng)計(jì)和顯示日發(fā)電量、總發(fā)電量等信息，并可打印報(bào)表。另外，系統(tǒng)還具有過(guò)壓、失壓、過(guò)載過(guò)流、漏電、短路保護(hù)功能，并網(wǎng)逆變器內(nèi)置的電網(wǎng)保護(hù)裝置具有防孤島保護(hù)單元(MSD)，能有效地防止孤島效應(yīng)。作為建筑屋頂光伏電站專(zhuān)項(xiàng)設(shè)計(jì)，不僅要滿足光伏電站外觀效果和建筑效果的統(tǒng)一、電站本身承受外荷載（詞條“荷載”由行業(yè)大百科提供）的抗傾覆和抗變形（詞條“變形”由行業(yè)大百科提供）能力，還需要對(duì)建筑自身混凝土屋面的結(jié)構(gòu)、防水、保溫等功能影響以及系統(tǒng)本身的清潔維修、耐久性等細(xì)節(jié)問(wèn)題加以重視。同時(shí)最大限度的優(yōu)化我們的設(shè)計(jì)方案，合理選用各種材料，把不必要的浪費(fèi)消除在設(shè)計(jì)階段，降低工程造價(jià)，為業(yè)主節(jié)約投資。
未來(lái)10年中國(guó)要以每年1%-2%的城市化進(jìn)程增長(zhǎng)率來(lái)完成發(fā)展中國(guó)家的城市化進(jìn)程，而建筑作為城市的血肉，正不斷消耗著土地和資源。同時(shí)由于人們對(duì)生活條件和居住舒適度的要求不斷增加，導(dǎo)致建筑變成一只長(zhǎng)著大嘴不斷吞噬自然環(huán)境資源排泄污水垃圾有害氣體的怪物。綠色建筑已成為未來(lái)新建建筑的設(shè)計(jì)目標(biāo)，全面推行勢(shì)在必行。提高建筑物維護(hù)結(jié)構(gòu)自身的保溫隔熱的能力和使用可再生能源是降低建筑使用能耗的最要途徑。研究越來(lái)越低的系統(tǒng)傳熱系數(shù)是高檔門(mén)窗幕墻的重要考核指標(biāo)，而光伏發(fā)電已成為可再生能源利用的主要發(fā)展趨勢(shì)，常規(guī)電站包括荒漠光伏電站遠(yuǎn)離能源消費(fèi)，往往需要長(zhǎng)距離輸送電力，造成資源的多重浪費(fèi)。而利用屋頂發(fā)電，可以實(shí)現(xiàn)“屋面上產(chǎn)電、屋面下用電”的零距離理想狀態(tài)，避免長(zhǎng)距離輸電的成本和損失;同時(shí)也易于化解大電網(wǎng)的電力供應(yīng)安全問(wèn)題。我國(guó)已建建筑的建筑面積大約400 億m2，其屋頂面積約40 億m2，而新建建筑以每年8%至10%的比例增長(zhǎng)，建筑屋面將是光伏系統(tǒng)應(yīng)用最適宜的最巨大的場(chǎng)地，不僅可有效利用屋頂資源，而且簡(jiǎn)單易行。愿新技術(shù)的應(yīng)用給越來(lái)越多的建筑披上綠衣。
