热通道多层共用的双层玻璃幕墙研究

论文摘要

双层玻璃幕墙由于其轻巧、灵动、活泼、时尚的外观,越来越受到人们的青睐。与单层玻璃幕墙相比,双层玻璃幕墙在冬季具有很好的保温性能,在夏季如果进出风口及遮阳措施设置合理,也可以起到很好的隔热效果,同样在过渡季节可以利用热通道及内层幕墙的开窗对室内进行自然通风,从而节约空调通风换气能耗。本文应用三维CFD的方法,在成都市气候的情况下,对双层玻璃热通道多层共用进行了分析研究。采用三维计算流体力学软件,建立了在太阳辐射作用下双层玻璃幕墙热通道自然通风的三维数值计算方法,并与相关文献的试验数据进行对比验证。数值模拟结果和文献所述的试验结果基本吻合,表明了本文采用的数值计算方法的可行性。然后应用正交试验法和三维数值模拟方法,对夏季工况下的玻璃幕墙热通道不同高度、宽度和进出风口高度热通道内的通风性能进行分析,研究了这三个因素对双层玻璃幕墙通道通风性能的影响规律,优化了热通道结构。研究结果表明：在本文的研究条件下,热通道的通风量随着热通道高度的增加逐渐增加,但增加趋势逐渐变缓；而随着进出风口的增大,热通道的通风量也相应增大,内层玻璃的平均温度随之减小；当热通道宽度为0.4m时,热通道内的通风量达到最大值,因此本文选用宽度为0.4m的热通道对过渡季节和冬季的热通道多层共用进行分析研究。根据夏季工况对玻璃幕墙的优化分析结果,对过渡季节热通道多层共用进行了数值模拟计算。通过对两种典型幕墙模式下自然通风的对比分析,发现幕墙排风模式比幕墙进风模式更有利于室内温度的降低,而通过合理的调整幕墙出口位置,即本文提到的B型排风模式,比未调整出口位置的A型排风模式具有更好的自然通风效果。因此,本文选用B型幕墙通风模式对热通道多层共用进行了数值模拟研究,分析计算了一层至四层共用热通道的情况。最后得到在本文的计算条件下,当热通道共用层数为三层时,建筑的通风效果达到最佳状态。在热通道宽度为0.4m时,分析计算了冬季热通道多层共用情况下,双层玻璃幕墙的保温特性。结果表明,热通道内的温度明显高于室外的温度,可以有效的起到建筑保温；但热通道共用层数的增加,对热通道内的温度影响较小。通过本文的研究,得到了一些有关双层玻璃幕墙共用热通道的初步结论,为实际工程中合理的使用双层玻璃幕墙提供了理论依据和参考。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 研究背景
• 1.2 国内外研究现状和存在的问题
• 1.2.1 研究现状
• 1.2.2 存在的问题
• 1.3 本论文的研究内容和研究方法
• 1.4 研究意义
• 第2章 双层玻璃幕墙概述
• 2.1 双层玻璃幕墙的发展
• 2.2 双层玻璃幕墙的分类及工作原理
• 2.2.1 根据通风层结构不同分
• 2.2.2 根据结构类型的不同分
• 2.3 双层玻璃幕墙的优、缺点
• 2.3.1 优点
• 2.3.2 缺点
• 第3章 数值模拟方法与验证
• 3.1 基本控制方程
• 3.1.1 连续性方程
• 3.1.2 动量方程
• 3.1.3 能量方程
• 3.1.4 控制方程的通用表达式
• 3.2 湍流模型
• 3.2.1 湍流模型的数值方法
• 3.2.2 雷诺应力模型
• 3.3 Boussinesq假设
• 3.4 辐射模型
• 3.5 太阳辐射模型
• 3.6 数值模型选用与验证
• 3.6.1 数值模型选用
• 3.6.2 试验简介
• 3.6.3 模型验证
• 3.6.4 不同模拟方法的比较
• 3.7 小结
• 第4章 热通道多层共用夏季通风计算分析
• 4.1 正交试验法
• 4.1.1 正交试验法简介
• 4.1.2 正交试验设计
• 4.2 夏季计算结果与分析
• 4.2.1 模型建立
• 4.2.2 边界条件的确定
• 4.2.3 物性参数的设定
• 4.2.4 热通道热工效能的评优参数
• 4.2.5 热通道夏季通风特性
• 4.2.6 热通道夏季通风优化
• 4.3 小结
• 第5章 热通道多层共用过渡季节通风计算分析
• 5.1 幕墙通风模式
• 5.2 过渡季节自然通风特性
• 5.3 热通道过渡季节通风分析
• 5.4 小结
• 第6章 冬季保温计算分析
• 6.1 模型建立
• 6.2 热通道温度分布特性
• 6.3 冬季热通道共用分析
• 6.4 小结
• 结论
• 致谢
• 参考文献
• 攻读硕士期间发表论文