夏季井箱式双层皮玻璃幕墙优化设计

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1、夏季工况井箱式双层皮玻璃幕墙优化设计邹惠芬，袁军团，马跃林，王雪峰（沈阳建筑大学市政与环境工程学院，110168，沈阳）摘要：目的对井箱式双层皮玻璃幕墙进行优化设计，减少建筑能耗，以获取良好的室内环境。方法采用了FLUENT模拟分析了夏季工况下沈阳地区无遮阳井箱式双层皮玻璃幕墙的传热现象，分别从幕墙的南立面、西立面、竖井高度选择上，比较了不同热通道间距及通风口尺寸的条件下井箱式双层皮玻璃幕墙的排热性能。结果综合考虑夏季沈阳地区室内外气象参数，在建筑南立面上，笔者建议选择竖井高度为40m,热通道间距为0.4m,通风口尺寸为(0.6m-0.6

2、m)的井箱式双层皮玻璃幕墙，不仅能够降低幕墙的初投资，而且可以提供良好的室内舒适性，还可起到建筑节能的效果。结论在综合考虑建筑经济和节能的角度上，适宜的选择热通道间距、通风口尺寸和竖井的高度，不仅能够获得良好的室内环境，还可以减少能源的消耗。关键字：井箱式双层皮玻璃幕墙排热量竖井节能井箱式双层玻璃幕墙是由箱式双层玻璃幕墙结构演化而来的。与箱式双层玻璃幕墙不同的是：井箱式双层玻璃幕墙在竖向有规律的设置了贯通层，见图1[1]所示。这样在玻璃空腔之间便形成了纵横交错的网状通道。空腔内的空气吸收了太阳辐射后，玻璃表面升温，同时由于竖向的井相对较高

3、，导致很强的“烟囱效应”，这种效应加速了双层皮空腔内空气的竖向流动。由于该种结构的排风口布置在建筑物的上部，与立面上的进风口有较远距离，故可以杜绝空气的“短路”可能，在冬天则可以关闭或减少进风口，减缓“井”内空气流动，形成适宜的温度缓冲区。国内外研究人员针对双层幕墙技术较复杂的特点,通过风洞试验和数值模拟计算方法进行了大量的研究。李鹏[2]等人利用风洞试验分析研究了双层通风幕墙的通风效果,提出了双层通风幕墙建筑通风换气时间的计算方法。A.Zollner[3]等建造了足尺模型露天实验室，进行了双层皮玻璃幕墙空腔内紊流状态下混合对流热传递方面

4、的专业实验研究。Prof.K.W.Kim[4]等韩国学者运用实验的方法结合住宅阳台图1井箱式双层皮玻璃幕墙示意图FIG.1Schematicdiagramoftheshaft-boxtypeoftheDSF收稿日期：基金项目：中国住房与城乡建设部项目（2010-K1-30）和辽宁省（高校）重点实验室开发基金资助项目（JZ-200908）作者简介：邹惠芬(1972-),女,副教授,博士,主要从事建筑节能和真空玻璃的研究.进行了双层皮玻璃窗寒冷地区气候适应性研究，这是目前发现的亚洲地区唯一的此类国外研究，其研究方法对本课题具有借鉴意义。但上述

5、的研究并没有针对井箱式双层皮玻璃幕墙给出对应的设计参考。在实际应用过程中，井箱式双层皮玻璃幕墙的“烟囱效应”会随着高度的增加而加强，其高度也是受限制的。本文模拟的是无遮阳井箱式双层皮玻璃幕墙热通道内部的传热现象，运用FLUENT模拟软件，在夏季工况下对井箱式双层皮玻璃幕墙建筑南、西两个朝向进行模拟。观察在不同空腔宽度、进出风口尺寸、不同竖井高度的情况下，热通道内部产生的烟囱效应，从而找出适合于沈阳无遮阳井箱式双层玻璃幕墙的优化设计方案。1井箱式双层皮玻璃幕墙的CFD解析1.1井箱式双层皮玻璃幕墙的构造图2为井箱式双层皮玻璃幕墙单元箱体的结

6、构示意图，内层幕墙封闭，在外层幕墙上下方分别开设进排风口，外层玻璃采用普通的6mm厚单层钢化玻璃，内层玻璃采用Low-E中空玻璃（24mm）又查了一下，确实是24mm,是6+12air+6类型的。，明框幕墙的铝型材采用断热铝型材，其箱式单元体结构尺寸为3m(L)×4m(H),进出风口分别选取：0.2m（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（H）；热空腔宽度分别选取：0.2m、0.4m、0.6m；单层玻璃竖井高度分别取10m、20m、3

7、0m、40m，竖井的入风口与单元箱体双层皮玻璃幕墙的出风口尺寸相同，竖井的出口尺寸定为：1.5m(L)×0.9m(H)；竖井热通道间距亦分别选取：0.2m、0.4m、0.6m；选用材料的性能参数如表1[5]所示。图2井箱式双层皮玻璃幕墙单元箱式结构FIG.2Theunitboxstructureoftheshaft-boxtypeofDSF表1采用玻璃的性能参数表Table1Theperformanceparametersoftheglass材料厚度（mm）反射率吸收率透过率发射率热阻w.m-2.K-1外层单玻60.1560.0730.7

8、710.90.008中空玻璃6+12A+60.320.30.380.30.488注：A表示中空玻璃夹层充注的是空气1.2CFD模型的选择根据上述中提到的井箱式双层皮玻璃幕墙结构尺寸，利用GAM