双层玻璃幕墙建筑能耗分析的研究及发展展望

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1、点，双层玻璃幕墙建筑能耗分析的研究及发展展望王志勇邬佳丽杨顺富刘畅荣湖南工业大学摘要：分析了当前国内外关于双层玻璃幕墙建筑能耗计算方法和影响因素的研究现状和进展，提出应结合当地气候特征。采用实验和模拟相结合的方法，深入研究双层玻璃幕墙建筑全年能耗，应采用合理的通风方式，以利于双层玻璃幕墙建筑节能效益的充分发挥。关键词：双层玻璃幕墙；能耗；气候特征；节能效益1前言双层玻璃幕墙(DoubleSkinFacade，亦可简化为DsF)在建筑美学及降低建筑能耗方面有突出的作用，是当代生态建筑重点关注的技术领

2、域。DSF建筑已在国内外特别是国外得到了广泛的使用，且不断在实践中发展成熟，然而也在设计和运行过程中产生了不少问题，继而引发了关于DsF建筑节能效果的争议，DSF建筑的能耗分析也因此成为了研究的热点。2DSF建筑能耗分析研究现状目前，国内外对DSF建筑能耗的研究主要集中在能耗分析方法和能耗影响因素两个方面。2．1DSF建筑能耗分析方法研究DsF建筑能耗分析方法可以归为两大类：一类是建立在稳定传热理论基础上的静态能耗计算法，另一类是建立在不稳定传热理论基础上的动态能耗模拟法。静态能耗计算法发展于20

3、世纪70年代一80年代，是一种简化计算方法，其理论依据是热力学第一定律，通过热平衡方程。热力学第一定律被用于计算每个围护结构表面的热工参数和每个房间空气的状况参数。目前常见的静态能耗分析法有度日法、当量满负荷运行法、有效传热系数法和温频法。因静态能耗计算法理论简单、计算简便，在实际工程领域得到了广泛运用，但该方法是对现实情况的理论抽象与简化，忽略了建筑传热的延迟和衰减效应，易造成计算结果偏差较大。若要计算DSF建筑的动态负荷以及分析其能耗变化，则只能应用动态能耗分析法。国内外常用的动态能耗分析法都

4、是基于传递函数法发展而来，主要有谐波反应法、反应系数法、热平衡法、加权系数法、有限差分法。其主要优势在于考虑了DSF建筑墙体传热的不稳定因素，可以系统地研究DSF建筑能耗，提高了计算结果的准确性。随着计算机技术的发展，以动态能耗分析方法为基础的建筑能耗模拟软件相继问世，近年来应用较多的有DOE一2、Ene强，Plu8、删SYS、EsP、7rAS、DesT等。然而，由于影响DsF建筑能耗的影响因素多且关联性强，在利用软件动态模拟时，DSF建筑边界条件诸多参数的选取还需依赖CFD模拟和实验。现阶段还没

5、有一种建筑能耗模拟软件能对DsF建筑能耗进行全面准确地分析，也没有一种计算方法能够全面而准确地计算分析DSF建筑的全年能耗。2．2DSF建筑能耗影响因素研究目前有关DSF建筑能耗影响因素的研究主要集中在DsF建筑热工性能及通风性能两方面的研究。其研究方法一般分为两类：一类是直接对已建成DsF建筑进行实验测试或现场监测；另一类是建立DsF建筑模型并利用仿真软件进行模拟研究。(1)DSF建筑热工性能研究。因DSF建筑起源于欧洲，所以国外对DsF建筑热工性能的研究较早，且比国内更深人和详细，主要研究诸多

6、因素对DSF建筑热工性能的影响，如环境因素(气候条件等)、建筑因素(建筑朝向等)、幕墙构造因素(幕墙类型、通道宽度、进出风口的位置和尺寸、内外层幕墙的材料及遮阳的形式、材料和位置等)三个方面m。Lei】(u等对日本北九州的一栋带有DSF的住宅建筑进行了实验研究，得出：在该地区气候条件下，由于DSF热通道特有的“烟囱效应”和“温室效应”，相较单层玻璃幕墙建筑，DSF建筑冷负荷下降了10％一15％，热负荷下降了20％一30％嘲。z朗fillYilm姚等对土耳其伊斯坦布尔地区某办公建筑应用单层玻璃幕墙和

7、DSF在冬季工况下的热损耗进行了对比研究，研究发现：在该温和气候条件下，使用DSF的建筑在冬季可以节约大量供暖能量嘲。P．C．wollg通过模拟指出在热湿气候条件下DSF建筑朝南节能效果最佳，DSF的最佳热通道宽度为300眦n【．1。ElisabI酏G瑚缸a等运用实验法和模拟法研究分析了朝向、遮阳设施颜色及位置、内层窗材质、室外风速、幕墙高度、通风口尺寸及位置对DSF建筑负荷的影响四。与国外相比，国内在DsF建筑热工性能方面的研究起步较晚，但发展速度很快。M．H啦e等应用吼～NSYS软件对香港地区

8、的一栋DSF建筑进行了模拟研究，并与实验测定的结果进行了对比验证研究昀。杜鹏利用实验法研究了DSF建筑102016。09坦与传统单层玻璃幕墙建筑的节能差异，结果表明：无论在炎热DSF建筑的节能性，而对于过渡季节DSF建筑的能耗情况缺乏的夏季还是寒冷的冬季，DsF在正确设计和使用的情况下比传深入的研究和分析，这将导致无法全面地评价DSF建筑的节统玻璃幕墙更能有效地降低建筑负荷川。王振通过实验论证能潜力。了单、双层玻璃幕墙遮阳位置的选择、通风与否、朝向与室内(2)国内针对DsF建筑通风