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关于双层玻璃幕墙节能辅助设计方法探讨

来源:中国幕墙网收集整理  作者:*  日期:2009-11-27
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关键词:门窗幕墙 节能 隔热 保温 玻璃幕墙 
  2国外相关研究现状

  DSF的节能研究在国外,特别是欧洲已经开展了有二十余年,主要集中在只个方面传热过程研究、和建筑运行模式结合的研究以及全生命周期分析.其中前两个方面取得了较多研究成果。作为指导工程决策最有力的依据,全生命周期分析是整个研究的最终目标,而和建筑运行模式结合的研究正是把微观的传热研究成果与宏观的联合了幕墙系统、建筑及空调系统的大模型连接起来的纽带,对实现建筑的全年能耗模拟至关重要。

  传热过程研究主要包括理论和实验两方面的研究。其中理论研究又分为节点控制容积方法和计算流体动力学模拟法,实验研究的目的则在于探讨传热系数或者对流换热系数的经验公式,。这些研究结果可以辅助建立数值模型,例如Grabe研究发现,夹层中的自然流动阻力系数不能采用手册中给出的机械流动下的阻力系数玻璃表面对流换热系数和整个户的传热系数均随着内外层玻璃温差呈线性变化,但是前者变化显著,在温和气候地区后者的变化可以忽略。

  和建筑运行模式结合的研究包括在特定建筑布局条件下的自然通过改果研究和结合空调系统的研究。计算方法主要有利用商业能耗模拟软件和根据网络法计算原理二次开发两种。荷兰学者Paassen的研究结果表明,简单的夜间机械通风能降低40%的装机容量和能耗,如果考虑采用可控窗户以及天气预测系统,节能潜力达到70%以比利时的Gratia模拟发现,只有当幕墙间距小于40cm才会存在明显的压力损失,在大多数幕墙中,主要压力损失出现在空气出口;对于南面幕墙,自然通风开口大小对夹层内温度影响很大,但是在前面则影响很小.在夜间利用穿堂风非常可行,但是在白天要非常慎重,防止热空气进人室内。采用拔风烟囱则可以保证即使没有风压作用,顶层建筑也能达到通风效果,但是需要调节开口大小以平衡各层通风量。李保峰在其博士论文中对中国冬冷夏热气候条件下DsF的热工性能做了大量实验研究,提出外循环式更适宜这种气候,而夹层宽度以400mm为宜,夏季通风应以风压为主而不是热压,遮阳百叶以及内外幕墙比较理想的材料分别是穿孔的铝合金和高透玻璃。

  同时,一些建筑的实测结果为设计者提供了宝贵的经验。Pasquav在德国西子大楼的测试结果表明,如果允许出现短暂高温,整个大楼全年可以采用自然通风,如果不设吊顶,夜间通风的效果可以大大提高。大楼采用地源热泵系统供冷,可满足全年要求。作者同时指出DSF并不是在任何地方和任何建筑都是节能的,一些模拟假设的边界条件需要仔细考虑,例如幕墙周边的温度往往要比气象观测温度高几度;对于每层隔断的DSF,幕墙中的换气量更取决于风速和风向,而不是烟囱效应在设计中应该将双层幕墙空间与通风口隔断以防止夏季热风倒灌,或者设计小面积的DSF而不是整面,或者像德国的Dehi,中心那样在炎热季节完全打开外表幕墙,但是这种设计的造价较高,同时导致冬季保温性能降低。

  从全生命周期分析特别是全年建筑能耗分析的角度考察DSF的研究还很少,主要研究指标包括全生命周期经济性和全生命周期温室气体排放量。比较具有代表性的是土耳其学者Cetiner对伊斯坦布尔温和气候下的分析,结果表明双层幕墙最高比单层幕墙最节能方案节能23%,而单层幕墙最便宜的比双层幕墙最便宜的便宜25%。在双幕墙系统中,最省能方案可以降低33.9%的能耗,最贵的方案在全生命周期内节省7.7%的资金。

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