西安地区双层呼吸式玻璃幕墙的动态通风传热特性研究

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双层呼吸式玻璃幕墙(Double skin fa(?)ade,DSF)由内、外两层玻璃和中间的通风空腔组成,美观、透光性好、视野广阔常被用作建筑的外围护结构。但是,如果设计不合理,DSF的节能效果将会大打折扣。首先,基于DSF的光学、流体力学和传热学原理,综合考虑辐射、对流和导热作用,利用节点网络法,计算了西安地区不同季节不同玻璃组合形式下DSF的综合传热系数;利用WINDOW软件计算不同组合形式下DSF的太阳得热因子(Solar Heat Gain Coefficient,SHGC),通过综合传热系数和太阳得热因子的对比,提出了保温隔热性能均较好的DSF的构造形式。接着,利用Fluent软件建立数值仿真模型,并对文献中的实验过程进行了仿真复现,模拟值与实测值趋势一致,吻合度好,模拟结果可靠。进一步以西安市某教学工程实训大楼为具体研究对象,探究了建筑朝向、幕墙结构参数等因素对DSF在夏季、过渡季以及冬季三种不同气候条件下外循环、全开、内循环或封闭使用模式下的动态通风传热效果的影响通过仿真进行了研究和分析。结果表明:(1)夏季工况下,锯齿形DSF比平面DSF和单层幕墙的节能效果好;通风口高度小于1.0m时,选择较大的通风口高度可以降低室内温度;空腔宽度对室内温度几乎没有影响;入口风速较大时节能效果更明显;在建筑南、北立面使用DSF比在东、西立面用DSF的室内得热量峰值小。(2)过渡季工况下,通风口高度对全开式DSF通过内幕墙进入室内的气流方向影响较大;空腔入口风速为0.5m/s左右时比较合适;在北向立面使用DSF可以降低室内温度。(3)通风口高度在0.8m左右时,冬季工况下采用内循环通风方式的DSF内幕墙和室内温度峰值最大;采用内循环通风方式的DSF室内温度峰值比采用封闭式的DSF高;在建筑西、南立面使用DSF会明显提高室内温度。
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