夏季井箱式雙層皮玻璃幕墻的優(yōu)化設(shè)計(jì)

1、夏季工況井箱式雙層皮玻璃幕墻優(yōu)化設(shè)計(jì)鄒惠芬，袁軍團(tuán)，馬躍林，王雪峰（沈陽建筑大學(xué)市政與環(huán)境工程學(xué)院，110168，沈陽）摘要：目的目的對(duì)井箱式雙層皮玻璃幕墻進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，減少建筑能耗，以獲取良好的室內(nèi)環(huán)境。方法方法采用了FLUENT模擬分析了夏季工況下沈陽地區(qū)無遮陽井箱式雙層皮玻璃幕墻的傳熱現(xiàn)象，分別從幕墻的南立面、西立面、豎井高度選擇上，比較了不同熱通道間距及通風(fēng)口尺寸的條件下井箱式雙層皮玻璃幕墻的排熱性能。結(jié)果結(jié)果綜合考慮夏季沈陽地

2、區(qū)室內(nèi)外氣象參數(shù)，在建筑南立面上，筆者建議選擇豎井高度為40m熱通道間距為0.4m通風(fēng)口尺寸為(0.6m0.6m)的井箱式雙層皮玻璃幕墻，不僅能夠降低幕墻的初投資，而且可以提供良好的室內(nèi)舒適性，還可起到建筑節(jié)能的效果。結(jié)論結(jié)論在綜合考慮建筑經(jīng)濟(jì)和節(jié)能的角度上，適宜的選擇熱通道間距、通風(fēng)口尺寸和豎井的高度，不僅能夠獲得良好的室內(nèi)環(huán)境，還可以減少能源的消耗。關(guān)鍵字：井箱式雙層皮玻璃幕墻排熱量豎井節(jié)能井箱式雙層玻璃幕墻是由箱式雙層玻璃幕墻結(jié)構(gòu)

3、演化而來的。與箱式雙層玻璃幕墻不同的是：井箱式雙層玻璃幕墻在豎向有規(guī)律的設(shè)置了貫通層，見圖1[1]所示。這樣在玻璃空腔之間便形成了縱橫交錯(cuò)的網(wǎng)狀通道?？涨粌?nèi)的空氣吸收了太陽輻射后，玻璃表面升溫，同時(shí)由于豎向的井相對(duì)較高，導(dǎo)致很強(qiáng)的“煙囪效應(yīng)”，這種效應(yīng)加速了雙層皮空腔內(nèi)空氣的豎向流動(dòng)。由于該種結(jié)構(gòu)的排風(fēng)口布置在建筑物的上部，與立面上的進(jìn)風(fēng)口有較遠(yuǎn)距離，故可以杜絕空氣的“短路”可能，在冬天則可以關(guān)閉或減少進(jìn)風(fēng)口，減緩“井”內(nèi)空氣流動(dòng)，形成

4、適宜的溫度緩沖區(qū)。國(guó)內(nèi)外研究人員針對(duì)雙層幕墻技術(shù)較復(fù)雜的特點(diǎn)通過風(fēng)洞試驗(yàn)和數(shù)值模擬計(jì)算方法進(jìn)行了大量的研究。李鵬[2]等人利用風(fēng)洞試驗(yàn)分析研究了雙層通風(fēng)幕墻的通風(fēng)效果提出了雙層通風(fēng)幕墻建筑通風(fēng)換氣時(shí)間的計(jì)算方法。A.Zollner[3]等建造了足尺模型露天實(shí)驗(yàn)室，進(jìn)行了雙層皮玻璃幕墻空腔內(nèi)紊流狀態(tài)下混合對(duì)流熱傳遞方面的專業(yè)實(shí)驗(yàn)研究。Prof.K.W.Kim[4]等韓國(guó)學(xué)者運(yùn)用實(shí)驗(yàn)的方法結(jié)合住宅陽臺(tái)圖1井箱式雙層皮玻璃幕墻示意圖FIG.1

5、SchematicdiagramoftheshaftboxtypeoftheDSF收稿日期：收稿日期：基金項(xiàng)目：基金項(xiàng)目：中國(guó)住房與城鄉(xiāng)建設(shè)部項(xiàng)目（2010K130）和遼寧?。ǜ咝＃┲攸c(diǎn)實(shí)驗(yàn)室開發(fā)基金資助項(xiàng)Comment[U1]:又查了一下，確實(shí)是24mm是612air6類型的。進(jìn)行了雙層皮玻璃窗寒冷地區(qū)氣候適應(yīng)性研究，這是目前發(fā)現(xiàn)的亞洲地區(qū)唯一的此類國(guó)外研究，其研究方法對(duì)本課題具有借鑒意義。但上述的研究并沒有針對(duì)井箱式雙層皮玻璃幕墻給

6、出對(duì)應(yīng)的設(shè)計(jì)參考。在實(shí)際應(yīng)用過程中，井箱式雙層皮玻璃幕墻的“煙囪效應(yīng)”會(huì)隨著高度的增加而加強(qiáng)，其高度也是受限制的。本文模擬的是無遮陽井箱式雙層皮玻璃幕墻熱通道內(nèi)部的傳熱現(xiàn)象，運(yùn)用FLUENT模擬軟件，在夏季工況下對(duì)井箱式雙層皮玻璃幕墻建筑南、西兩個(gè)朝向進(jìn)行模擬。觀察在不同空腔寬度、進(jìn)出風(fēng)口尺寸、不同豎井高度的情況下，熱通道內(nèi)部產(chǎn)生的煙囪效應(yīng)，從而找出適合于沈陽無遮陽井箱式雙層玻璃幕墻的優(yōu)化設(shè)計(jì)方案。1井箱式雙層皮玻璃幕墻的CFD解析1.

7、1井箱式雙層皮玻璃幕墻的構(gòu)造圖2為井箱式雙層皮玻璃幕墻單元箱體的結(jié)構(gòu)示意圖，內(nèi)層幕墻封閉，在外層幕墻上下方分別開設(shè)進(jìn)排風(fēng)口，外層玻璃采用普通的6mm厚單層鋼化玻璃，內(nèi)層玻璃采用LowE中空玻璃（24mm），明框幕墻的鋁型材采用斷熱鋁型材，其箱式單元體結(jié)構(gòu)尺寸為3m(L)4m(H)進(jìn)出風(fēng)口分別選?。?.2m（L）0.2m（H）、0.4m（L）0.2m（H）、0.6m（L）0.2m（H）、0.6m（L）0.4m（H）、0.6m（L）0.6m

8、（H）；熱空腔寬度分別選?。?.2m、0.4m、0.6m；單層玻璃豎井高度分別取10m、20m、30m、40m，豎井的入風(fēng)口與單元箱體雙層皮玻璃幕墻的出風(fēng)口尺寸相同，豎井的出口尺寸定為：1.5m(L)0.9m(H)；豎井熱通道間距亦分別選?。?.2m、0.4m、0.6m；選用材料的性能參數(shù)如表1[5]所示。表1采用玻璃的性能參數(shù)表Table1Theperfmanceparametersoftheglass材料厚度（mm）反射率吸收率透過

9、率發(fā)射率熱阻w.m2.K1外層單玻60.1560.0730.7710.90.008中空玻璃612A60.320.30.380.30.488注：A表示中空玻璃夾層充注的是空氣1.2CFD模型的選擇根據(jù)上述中提到的井箱式雙層皮玻璃幕墻結(jié)構(gòu)尺寸，利用GAMBIT建立井箱式模型，如下圖3所示.由于通風(fēng)腔中的氣體流動(dòng)屬于熱浮升力驅(qū)動(dòng)下的自然對(duì)流，流速較低，流態(tài)既有層流也有紊流，因此關(guān)于流動(dòng)采用RNGkε[6]紊流模型，考慮重力加速度9.8ms2。