内置遮阳百叶内循环双层通风幕墙热工性能研究-粤建科.PDFVIP

内置遮阳百叶内循环双层通风幕墙热工性能研究 马扬 杨华秋 余凯伦 (广东省建筑科学研究院，广州，510500) 摘要：针对广州珠江新城某超高层建筑的内循环式双层幕墙进行了热工性能的模拟计算研究。采用粤建科 ®MQMC 门窗幕墙热工模拟计算系列软件，分别对封闭及通风状态下的内、外层传热系数、遮阳系数以及 可见光透射比等参数进行了模拟计算，同时采用CFD 技术对典型工况下内置遮阳百叶的遮阳效果进行模拟 计算。通过热工及CFD 模拟研究的综合分析，研究成果直接指导了该项目双层幕墙的热工设计，并对类似 工程具有很好的借鉴价值。 关键词：双层幕墙；内循环；遮阳百叶；CFD ；热工性能 1 前言 双层通风幕墙是由内、外两道幕墙组成。内外幕墙之间形成一个相对封闭的通道，空气 可以从下部进风口进入，又从上部出风口离开这一通道。在这通道中空气处于流动状态，热 空气也可在这一通道流动，经出风口排出，减小太阳辐射热，节约能源。双层玻璃及中间空 气层有阻隔室外噪音、滤过阳光避免直射，无眩光困扰，实现自然光照明，增加室内舒适感； 冬季将进、出风口封闭可起保温作用。这种幕墙是一种新型的幕墙结构，代表幕墙技术的新 发展，随着人们对于能源需求与节约的认识逐渐加强，建设节约型社会的要求逐渐提高，节 约创造价值的概念形成，作为新型幕墙的双层玻璃幕墙由于巨大的节能潜力而必将在我国得 到更广泛的应用。 双层幕墙通道热气流流动属流体动力学及传热传质学问题，包含质量的传递、动量及能 (热) 量的交换，极其复杂。国内外的研究多半停留在实验阶段，理论计算要精确求解流体 动力学和传热方程十分困难。但是双层玻璃幕墙的热工计算不但是双层幕墙节能设计的重要 环节，更是设计方案在实际应用中效果检验的重要依据。因此本文立足于结合热工性能计算 分析和CFD 模拟计算进行内循环式双层幕墙（内置遮阳百叶）的热工性能进行系统研究， 并将研究成果用于某大型实际工程，指导实际双层幕墙工程的热工设计。 2 工程概况 该项目位于广州珠江新城核心金融商务区，处于新城市中心的中轴线上。该项目由裙楼 和塔楼两部分组成，其中塔楼高309.6 米，71 层，裙楼高27 米，总建筑面积达21 万平方米， 而其南、北立面采用内呼吸双层玻璃幕墙，采用中空Low–E 玻璃、电动遮阳百叶等一系列 节能材料、设备，幕墙的节能效果突出并具有提高室内的热舒适性、隔声性能强、自然采光 效果好等特点。 1 (a) 幕墙单元立面 (b) A-A 剖面 (c) B-B 剖面 图1 内循环通风双层玻璃幕墙构造示意 内循环双层通风幕墙的排风系统由进风口、空腔、排风口和管道风机组成。当机械通风 设备工作时，双层幕墙空腔内形成负压，将室内的空气通过底部的进风口导入双层幕墙空腔 内，空气在双层幕墙空腔内形成自下而上的空气有序流动，最后通过机械设备抽进排风管道。 该项目内循环通风幕墙构造如图1 所示。通风幕墙构造的设计为：（1）外层幕墙： 8Low-E +12A+6mm 中空玻璃、8 银色彩釉+12A+6mm 中空玻璃铝合金单元式幕墙，如图2 所示；（2 ） 内层幕墙：（设有有通风百叶）：10mm 透明玻璃铝合金单元式幕墙，如图3 所示。 图2 外层玻璃幕墙构造示意如图 图3 内层玻璃幕墙构造示意如图 3 内循环双层通风幕墙热工性能模拟 3.1 幕墙传热系数计算原理 整幅幕墙的传热系数的计算公式为： U ∑A U A （1） i i 式中：A 为单元i 的面积；A 为整幅幕墙面积；U 为单元i 的传热系数；U 为整幅幕墙的传 i i 热系数。 幕墙单元的传热系数的计算公式为： U A U + A U + A U + A U A （2 ）