被动蒸发冷却式双层皮玻璃幕墙热工及流动性能的研究

摘要

在当前相关话题如可持续发展、低碳经济和节约能源当中,经常会推荐使用隔热和保温性能更好的双层玻璃幕墙技术。双层皮玻璃幕墙能够更好地提供夏季隔热和冬季保温,这已经成为欧洲双层皮玻璃幕墙建筑的一个普遍特征。然而,在中国夏热冬暖地区,却一直很缺乏关于双层皮玻璃幕墙隔热性能研究的经验和知识。要提高双层皮玻璃幕墙的隔热性能,应该通过加强冷却手段减少其复合传热系数,尽可能增大其热阻来实现。根据已有的研究结果,在炎热的夏季,如果双层皮玻璃幕墙空气夹层气流不畅,夹层空气会因温度过热而成为建筑物的加热源,从而失去降低室内温度作用。本文提出了将被动蒸发冷却技术应用于双层皮玻璃幕墙。因此,被动蒸发冷却式双层皮玻璃幕墙在该地区的隔热性能研究具有现实意义。
　　 本文基于不同条件下如朝向、喷水等实验的对比研究,探讨双层皮玻璃幕墙对室内热环境以及能耗的影响。以实验为主,结合理论和模拟的分析方法,通过记录各朝向实验房空腔气流风速和温度,计算热通道气流热压与气流阻力损失,并进行差值计算,结果显示压力差达到热通道要形成稳定气流的条件,双层皮幕墙夹层有足够的自然动力带走空腔的热量,形成“烟囱效应”现象；然后,利用CFD流体力学仿真软件Fluent,通过简化系统模型,对夹层空腔进行数值模拟,得到的温度和速度分布规律与实测数据比较吻合,证明所建模型的合理性和计算结果的可信度,更直观的描述出第三章所讨论的“烟囱效应”现象；研究不同朝向被动蒸发冷却式试验房与双层皮对比房均无喷水的测温对比、被动蒸发冷却式试验房热通道喷水与双层皮对比房热通道无喷水的防热比较(不同流量的防热比较),分析了双层皮玻璃幕墙获得最佳隔热能力的措施和方法；最后,结合各朝向实验数据计算,对双层皮玻璃幕墙进行热工理论分析,对该系统进行环保效益的评估,以减排数据证明对低碳革命的贡献。提高双层幕墙节能效果的最好方法就是根据双层幕墙的特点以热的辐射、对流和导热三个方面来降低幕墙的能耗,并合理地利用对流特性,既通风换气又能降低温度,最大限度地阻止热的传导,充分发挥双层幕墙的通风换气、隔热,达到节能的目的。
　　 针对在广州这类夏天气候炎热、以隔热为主的夏热冬暖低纬度地区双层皮玻璃幕墙的隔热性能进行初步研究,是本文的主旨。本研究不仅为低碳建筑的实现提供了新型的技术支持,而且为节能建筑的优化提供了第一手的实测数据。