雙層通風幕墻節能性研究

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結構，對于建筑內部的通風、隔熱起著非常重要的作用。該文綜合考慮熱壓、風壓、幕墻開口邊界條件以及輻射等影響因素，利用CFD模擬軟件通過數值模擬計算，得到幕墻出入風口風速風溫和壁面溫度等參數的相關數據。進一步通過改變幕墻內空氣層的設計厚度，研究幕墻出入風口風速風溫和壁面溫度等參數對建筑節能性的影響。

關鍵詞：雙層通風幕墻 節能 CFD 太陽輻射

中圖分類號：TU11 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2015）12（c）-0135-03

雙層通風幕墻被稱作“可呼吸的幕墻”，從其構造和內部氣流形式可分為兩種，內呼吸幕墻與外呼吸幕墻。內呼吸幕墻又稱“封閉式內通風幕墻”，外層幕墻封閉，內層幕墻上下設有進出風口，需要依靠機械通風系統從下部進風口吸入空氣，通過兩層玻璃幕墻間的空氣層，經上部出風口和吊頂內的風管排出，形成室內空氣的循環。由于從進風口進入的是室內空氣，玻璃幕墻間的空氣層中空氣溫度與室內基本相同，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，出風量等于進風量，出風溫度基本等于室內溫度，這就導致在夏季，可能會增加新風負荷，所以該內呼吸形式多用于供暖地區。外呼吸幕墻又稱開敞式外通風幕墻，與內呼吸幕墻相反，內幕墻是封閉的，外幕墻設有進風口和出風口，將室外新風引入，在雙層幕墻通道內經過太陽輻射作用，以風壓和熱壓為共同動力，帶走兩層幕墻間空氣層的熱量后從上部出風口排出，可減少太陽輻射熱對室內的影響，節約能源。此種幕墻結構不需要專用機械設備，完全靠自然通風與熱壓通風實現空氣流動，維護和運行費用低，是目前應用最廣泛的形式。在夏季，開啟上、下風口，進行自然通風，降低空氣層內的溫度在冬季，關閉風口，形成溫室，起到保溫作用[2-3]。文章針對辦公建筑的外呼吸幕墻分析幕墻間距對建筑節能性的影響。

1 物理模型的建立

1.1 通風幕墻結構及其參數

采用的通風幕墻結構形式如圖1所示，外層幕墻采用鋼化玻璃，內層幕墻采用LOW-E玻璃，內外幕墻間距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玻璃參數定義見表1。

1.2 室內模型結構參數

辦公室模型選取單個房間作為分析對象，按照6 m×8 m×2.8 m建立，南面外墻開通風幕墻可開啟窗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 室內熱源分布情況

按照相關研究與規定[4-5]，辦公室內負荷見表2，其中人員采用靜坐時的63 W[6]，人員密度、照明采光負荷，以及設備負荷（包括電腦、打印機等）均按照一般辦公室取值，物理模型圖如圖2、圖3所示。

4 結語

通過改變內外幕墻間距即其內部空氣層的設計厚度，以D200、D500、D800、D1100為例，綜合考慮熱壓、風壓、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整體建筑節能性影響。通過分析發現，單位時間雙層玻璃幕墻間的空氣換熱量Q隨著D的增加呈現指數性增長。幕墻間距D1100的節能性方面表現最為優良，在單位時間內的換熱量Q值最大。雖然隨著幕墻間距增大，節能性呈現指數性增長，但在實際情況中還應綜合考慮幕墻的隔聲性能、冬季保溫性能、工藝制作、清潔維護的方便、成本等因素合理設計。

參考文獻

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