外呼吸式双层玻璃幕墙模拟分析.pdf

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1、文章编号：1009—944l(2011)04—0001一02外呼吸式双层玻璃幕墙模拟分析口口曹军(山西建筑职业技术学院，山西太原030006)摘要：对某办公建筑的外呼吸式双层玻璃幕墙应用AJm，AK软件进行了模拟分析，比较了自然通风和机械通风在不同风速情况下的流场与温度场。提出了较好的风口布置方式。关键词：双层玻璃幕墙；模拟分析；AIRPAK；节能中图分类号：TU834．25文献标识码：A引言双层玻璃幕墙最早出现在欧洲，其结构形式为在原有玻璃幕墙的外面再加1层玻璃幕墙，中间形成通风通道，同时在外层幕墙上设置进风口和出风口。根据空气流动方式的不同

2、，双层幕墙又分为外呼吸式和内呼吸式两种。夏季利用内外层幕墙之间形成通风通道的烟囱效应和自然通风，带走通道间的热量，降低内层幕墙外表面温度，达到降低房间温度的目的，这种通风方式即为外呼吸式。冬季则关闭通风口，形成温室效应，提高保温效果，降低取暖能耗，这种方式称为内呼吸式⋯。近年来，随着我国对建筑节能的日益关注和重视，双层玻璃幕墙的应用越来越广泛。一些专业技术人员在双层幕墙的试验研究、理论分析、计算模拟等方面，开展了相关的研究‘2—4

3、。本文对某办公楼的外呼吸式双层玻璃幕墙采用AIRPAK软件进行了模拟，比较了自然通风和机械通风两种情况下的流场与温

4、度场。模拟结果显示，自然通风时幕墙内空气形成烟囱效应，可以达到降温效果。并对机械通风条件下外层幕墙上进风口、出风口位置变化时的5种不同形式进行了模拟分析。虑‘引，迸风口温度与室外温度一致，取为33．4℃。机械通风时，通风机设置于出风口。除内外层幕外，其他边界均按绝热计算。如图1所示。图1计算模型2模拟计算结果及分析2．1自然通风模拟结果及分析在自然通风工况下的温度与速度分布如图2所示。由图2可以看出，在自然通风时，室外气流从进风口进入后，一部分受到外侧幕墙热压作用而沿外侧幕墙内壁向上流动，然后从出风口排出；而另一部分则受到内侧低温幕墙的冷却作用

5、向下运动。从进风口进入的室外空气和受到冷却作用下沉的通道内空气，在进风口以下0．4m部分形成气流涡旋，从进风口处卷吸室外空气进入双层幕墙间。这部分空气的温度较室外温度要低，基本上在26～30℃之间。1计算模型幕墙模型高4．2m，宽3．6m，双层幕墙间距为0．55m，内外层均采用钢化玻璃。进风口距地面0．4m，出风口距顶棚高度也为0．4m，进、出风口均通长设置，其高度也为O．4m。为简化计算，内层幕墙表面温度与室内温度一致，按等温边界26℃考虑。对于外层幕墙，考虑到太阳辐射及透过外层钢化玻璃的透射比，太阳辐射强度按300W／m2考图2自然通风时通

6、道截面上温度与速度分布建材技术与应用4／2011在幕墙间通道上部，由于没有空气补充，形成流动的死区，并且双层幕墙间通道中最大流速只发生在出风口，最大也只有O．48n∥s，空气流出量很少，所以，这种自然通风方式很难达到双层幕墙通风节能的效果。2．2机械通风不同风速的对比自然通风虽然可以形成一定的气流循环，但由于其通风量较小，无法达到带走通道间高温空气的效果。若想取得较好的运行效果，必须采用机械通风。该办公楼采用在出风口处加装风机的方式进行强制通风。本文分别模拟了出风口速度为1—n／s，2In／s，3rn／s和4n∥s时幕墙内速度和温度分布云图(见

7、图3和图4)。图3不同出口风速时双层幕墙通道内流速分布图图4不同出口风速时双层幕墙通道内温度分布图由图3和图4可以看出，随着风速的增加，由于进风口和出风口设置的问题，通道内会在进风口以下及出风口以上O．4m的区域内形成两处明显的流速较低的死区，死区面积会随出口流速的增加而减小。另外，由计算结果可知，在不同风速时，截面上的最大温度也有所不同，且基本出现在进风口处。风速越小，温度越高。在y=1In／s时，最大温度为61．29℃；y=2H∥s时，最大温度为58．07℃；y=3H∥s时，最大温度为56．78℃；y=4m／s时，最大温度为45．47℃。主

8、要原因是风速越大，越能将通道内的热量及时排出，相反，则容易使热量聚集，导致通道中温度过高，节能效果不明显。3结论3．1本模型中的自然通风可以形成一定的烟囱效应，但由于自然通风的流速较低，不能有效地将热空气及时排出。3．2采用机械通风时，风速越大，越能将通道内的热量带走，并且进风口和出风口最好采用对角线布置。这种方式可形成比较大的流速，有利于将热空气从通道中迅速排出，以达到节能的效果。参考文献：[1]汪铮，李保峰，白雪．可呼吸的表皮一积极适应气候的“双层皮”幕墙解析[J]．华中建筑，2002，20(1)：22—27．[2]陈海，姜清海，郭金基，等

9、．太阳辐射作用下双层玻璃幕墙热通道的节能计算与实验研究[J]．中山大学学报(自然科学版)，2006，45(6)：35—39．[3]陈海辉，邓先和，熊建