摘 要：双层表皮因其丰富的美学效果和生态节能的功能逐渐引起人们关注，本文简述了双层表皮的的构造特点和功能特点，结合典型建筑案例分析了双层表皮的优势和其局限性，并指出在设计运用时应充分考虑环境、气候、经济等等条件，使其更好的发挥效用，为人们提供健康舒适的生活环境。
关键词：双层表皮 ；优势；局限性；生态节能；经济性
Abstract:Due to its aesthetic effects and energy saving function, double-skin is attracting more and more attentions. This essay outlines a brief account about both the construction and function characteristics of double-skin exterior wall, analyzes the advantages and limitations of double-skin with the help of typical cases, and points out that the environment, climate and economic factors should be concerned in practice, in order to make a better effectiveness and provide a more comfortable life environment to people.
Keywords:double-skin facade; advantages; limitation; ecological energy-saving; economic
中图分类号：TU227
文献标识码：A
文章编号：1008-0422（2009）06-0095-02
当代建筑设计中，双层表皮已经被越来越广泛地使用在各类建筑中，因为其丰富创造的可能性逐渐成为关注的热点。一方面它具有独特的视觉美感，为建筑立面带来丰富的表情。另一方面它作为建筑的外围护结构，拥有独特的复合特征的构造方式，这种可变化的构造，可以实现有组织通风、设置遮阳、引入阳光等等目标，具有改变建筑室内外声、光、热等物理环境的功能。双层表皮，因为这些优良的特性，在欧美国家广为流行，在我国也越来越多地使用。
双层表皮有优势，也有它的局限性，所以我们在设计运用时要充分考虑环境、气候、经济等等条件，并不能把它当成建筑师施展时尚设计手法的载体随意随处使用。
1双层表皮外墙的局限
1.1节能性
原则上双层表皮是节能的。尽管如此，它在节能方面的功效却经常被错误地估计。在很多专业文章中都有讨论关于供暖、节能的问题，其中双层表皮经常被与单层表皮做比较。双层表皮节能效果取决于其原始的第一层表皮。第一层表皮的节能效果越差，附加了第二层表皮后的节能效果越明显。因此，对于“高隔热外墙”低能耗建筑或是“被动建筑”来说，增设双层表皮的节能效果是有限的。
在此基础上，通风则成为了决定性的节能因素，如果双层表皮使通过窗的自然通风成为可能或者明显增加自然通风量，则双层表皮的节能优势则得以体现。而且以自然通风或半机械式通风取代全机械式通风可以节约电能，使节能效果更加明显。
1.2经济性
增设第二层的表皮自然要有它的开销。对于已经采用外墙节能设计的建筑来说，增加了均摊到每平方米建筑面积的这部分双层表皮花费，无疑是不经济的。而相反的，由于双层表皮减弱窗透光率，而反而要增加一笔额外的照明费用。这笔费用在有些情况下可以通过大面积开窗来部分抵消，但对于洞型窗的外立面而言，则要大大的增加人工照明的时间，由此产生的电能开销在某些条件下会超过节省下的那一部分供暖与制冷的开销。
双层表皮相对于单层表皮而言多出来的开销需要有一个更好的表皮功能和更有效的运作来弥补。以下是一个相关的例子，一栋处于70到75分贝的环境噪声中的办公楼，如果设计使用单层表皮，则需要采用密封的隔声材料，隔声等级较高，并因此必须长期使用空调设备。然而如果采用双层表皮，则可以通过窗户进行间歇性自然通风，或以每小时两次的机械通风和冷却系统代替空调系统，内表皮的隔声等级也可降低。两种方式相比较来看，一个双层的表皮加上与之对应的通风系统比单层表皮和空调系统要更经济。
1.3对地域气候的适应性
双层外皮，具有优良的保温特性。特别是双层玻璃幕墙，利用其温室效应所加热的空气层，能达到保温节能的效果。它对于寒冷气候条件的地区更为适合。例如位于德国科隆的维多利亚剧团。这个建筑位于市中心一条主干道边上，建筑采用双层外表皮，房间采用机械通风，所以表皮可以完全为了保温隔热设计（图1）。外表皮的上端和下端各设置一个阀门，它可根据需要关闭或开启。当室外温度低时，可以将阀门关闭，形成一个相对静止的空气层，形成一个气体隔热层。当室外气温上升时，则打开空气层阀门，防止中间空气层多度升温。同时，外表皮下端的进风口通过一个地沟与外界相连，这样既可略微减低夏季的进风湿度，又能很好地隔声。
适应寒冷气候的双层表皮，在温热气候就不太合适。由于长期处于高日射热负荷，双层表皮会滞留大量的太阳辐射热，再采用机械设备将温室效应带来的热负荷排除，增加了制冷成本，是不利于夏季节能的。
1.4外层皮的结构安全性
外层皮由于受到的风载较大，再加上自然因素的侵蚀，如阳光中的紫外线、酸雨、较大的温差波动幅度，其耐腐及防老化能力要求较高，尤其在外层皮为金属龙骨结构时需要在结构及构造的安全及耐久上仔细考量。
2双层表皮外墙的优势
2.1隔热保温
当建筑在一年中较长时间通过窗户自然通风的时候，双层表皮的优势更加明显。加强建筑自身的、自然的调节功能，实现低能耗。例如德国杜塞尔多夫的“城市大门”（图2），这个门形的建筑由两个16层的塔楼，中间50m高的中庭和上面三层阁楼层组成。双层表皮中的中间空气层在竖直方向上被以楼层为单位隔开，水平方向只有在有隔声、防火或排风等技术要求需要时才会被隔断。外立面的送、排风口布置在地板和天花板的位置。以避免上下层之间的通风气流混杂（图3）。冬季则可将送、排风口酌情关闭，形成封闭的空气间层保温。
2.2隔噪音
在受到外界噪声强烈影响的时候，建筑使用双层表皮是合适的。它对于高层或多层建筑同样适用。特别适用于开窗要求较少，对隔声要求较高的建筑。双层表皮的隔声效果主要取决于外层表皮开窗的大小和位置，同时也受中间层可吸声装置的影响，当外立面10%的面积开窗时，由于增设一层表皮隔声效果可提高3~6分贝。
2008年奥运会射击馆就是对隔噪声有着特殊要求的建筑（图4）。对于射击馆的比赛来说，对噪声的控制格外重要。双层幕墙的采用使隔音效果十分显著，在外层幕墙上下端口分别设置了通风口以进行对流排热，也减少了空调制冷和取暖的耗能。
2.3变化遮阳
可以利用可调节的遮阳构件，在不同时段和不同季节进行调节，来实现能耗的最小化。这种可控性的遮阳构件也为建筑立面带来丰富的动态变化。例如位于德国符兹堡的艺术中心（图5）。
2.4立面的复合性
双重外皮造成立面造型上的层次感、光影感及虚实感。再加上表皮的材质、颜色和形状的合理配置。增加了建筑的细部表现力，能形成典雅时尚的造型语言。我们在湖南株洲农业科技创新中心设计中采用了此手法，有一定的效果。（图6）
3结语
正如没有放之四海而皆准的道理一样，双层表皮有优势也有局限性，建筑师在运用这一设计手段时应充分考虑其特性，扬长避短。目前，国内一些使用双层表皮的建筑，更多地是关注视觉意向，考虑的是建筑单体本身的艺术效果。随着对表皮认识的深入，我们应关注生态理念使表皮设计更具有意义，除了具有独特的视觉美感，还是建筑的一个动态的多功能外壳，能够为人们提供健康舒适的环境。
参考文献：
[1] 王雪松.生态技术策略——双层皮外墙类型分析研究，重庆建筑大学学报，2003，（12）：5-9.
[2] 林宪德.绿色建筑：生态·节能·减废·健康，中国建筑工业出版社，2007.
[3] Harris Poirazis,Double Skin Facades for office Buildings,Lund Institute of Technology,2004.