雙層通風(fēng)幕墻節(jié)能性研究

潘博文 鄭文亨

DOI：10.16661/j.cnki.1672-3791.2015.36.135

摘 要：雙層玻璃幕墻作為新型的建筑外圍護(hù)結(jié)構(gòu)，對(duì)于建筑內(nèi)部的通風(fēng)、隔熱起著非常重要的作用。該文綜合考慮熱壓、風(fēng)壓、幕墻開口邊界條件以及輻射等影響因素，利用CFD模擬軟件通過(guò)數(shù)值模擬計(jì)算，得到幕墻出入風(fēng)口風(fēng)速風(fēng)溫和壁面溫度等參數(shù)的相關(guān)數(shù)據(jù)。進(jìn)一步通過(guò)改變幕墻內(nèi)空氣層的設(shè)計(jì)厚度，研究幕墻出入風(fēng)口風(fēng)速風(fēng)溫和壁面溫度等參數(shù)對(duì)建筑節(jié)能性的影響。

關(guān)鍵詞：雙層通風(fēng)幕墻 節(jié)能 CFD 太陽(yáng)輻射

中圖分類號(hào)：TU11 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-3791（2015）12（c）-0135-03

雙層通風(fēng)幕墻被稱作“可呼吸的幕墻”，從其構(gòu)造和內(nèi)部氣流形式可分為兩種，內(nèi)呼吸幕墻與外呼吸幕墻。內(nèi)呼吸幕墻又稱“封閉式內(nèi)通風(fēng)幕墻”，外層幕墻封閉，內(nèi)層幕墻上下設(shè)有進(jìn)出風(fēng)口，需要依靠機(jī)械通風(fēng)系統(tǒng)從下部進(jìn)風(fēng)口吸入空氣，通過(guò)兩層玻璃幕墻間的空氣層，經(jīng)上部出風(fēng)口和吊頂內(nèi)的風(fēng)管排出，形成室內(nèi)空氣的循環(huán)。由于從進(jìn)風(fēng)口進(jìn)入的是室內(nèi)空氣，玻璃幕墻間的空氣層中空氣溫度與室內(nèi)基本相同，這就減少了供暖和供冷的能耗[1]，但是在保證房間正壓的情況下，出風(fēng)量等于進(jìn)風(fēng)量，出風(fēng)溫度基本等于室內(nèi)溫度，這就導(dǎo)致在夏季，可能會(huì)增加新風(fēng)負(fù)荷，所以該內(nèi)呼吸形式多用于供暖地區(qū)。外呼吸幕墻又稱開敞式外通風(fēng)幕墻，與內(nèi)呼吸幕墻相反，內(nèi)幕墻是封閉的，外幕墻設(shè)有進(jìn)風(fēng)口和出風(fēng)口，將室外新風(fēng)引入，在雙層幕墻通道內(nèi)經(jīng)過(guò)太陽(yáng)輻射作用，以風(fēng)壓和熱壓為共同動(dòng)力，帶走兩層幕墻間空氣層的熱量后從上部出風(fēng)口排出，可減少太陽(yáng)輻射熱對(duì)室內(nèi)的影響，節(jié)約能源。此種幕墻結(jié)構(gòu)不需要專用機(jī)械設(shè)備，完全靠自然通風(fēng)與熱壓通風(fēng)實(shí)現(xiàn)空氣流動(dòng)，維護(hù)和運(yùn)行費(fèi)用低，是目前應(yīng)用最廣泛的形式。在夏季，開啟上、下風(fēng)口，進(jìn)行自然通風(fēng)，降低空氣層內(nèi)的溫度在冬季，關(guān)閉風(fēng)口，形成溫室，起到保溫作用[2-3]。文章針對(duì)辦公建筑的外呼吸幕墻分析幕墻間距對(duì)建筑節(jié)能性的影響。

1 物理模型的建立

1.1 通風(fēng)幕墻結(jié)構(gòu)及其參數(shù)

采用的通風(fēng)幕墻結(jié)構(gòu)形式如圖1所示，外層幕墻采用鋼化玻璃，內(nèi)層幕墻采用LOW-E玻璃，內(nèi)外幕墻間距D分別取值200 mm、500 mm、800 mm、1 100 mm，建筑層高（單層幕墻高度）為3.8 m。其中鋼化玻璃與LOW-E玻璃參數(shù)定義見表1。

1.2 室內(nèi)模型結(jié)構(gòu)參數(shù)

辦公室模型選取單個(gè)房間作為分析對(duì)象，按照6 m×8 m×2.8 m建立，南面外墻開通風(fēng)幕墻可開啟窗2扇開啟部分大小均為1.2 m×1.5 m，北面為2扇門，每扇門大小0.9 m×2.2 m。

1.3 室內(nèi)熱源分布情況

按照相關(guān)研究與規(guī)定[4-5]，辦公室內(nèi)負(fù)荷見表2，其中人員采用靜坐時(shí)的63 W[6]，人員密度、照明采光負(fù)荷，以及設(shè)備負(fù)荷（包括電腦、打印機(jī)等）均按照一般辦公室取值，物理模型圖如圖2、圖3所示。

4 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)改變內(nèi)外幕墻間距即其內(nèi)部空氣層的設(shè)計(jì)厚度，以D200、D500、D800、D1100為例，綜合考慮熱壓、風(fēng)壓、幕墻開口邊界條件以及輻射等影響因素，研究分析不同幕墻間距對(duì)整體建筑節(jié)能性影響。通過(guò)分析發(fā)現(xiàn)，單位時(shí)間雙層玻璃幕墻間的空氣換熱量Q隨著D的增加呈現(xiàn)指數(shù)性增長(zhǎng)。幕墻間距D1100的節(jié)能性方面表現(xiàn)最為優(yōu)良，在單位時(shí)間內(nèi)的換熱量Q值最大。雖然隨著幕墻間距增大，節(jié)能性呈現(xiàn)指數(shù)性增長(zhǎng)，但在實(shí)際情況中還應(yīng)綜合考慮幕墻的隔聲性能、冬季保溫性能、工藝制作、清潔維護(hù)的方便、成本等因素合理設(shè)計(jì)。

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