太阳辐射下双层玻璃幕墙的能耗研究

摘要

由于双层玻璃幕墙在能耗效率和隔声降噪等方面远优于单层玻璃幕墙，这使得近年来双层玻璃幕墙在我国发展迅速。但是，因为双层玻璃幕墙的传热过程十分复杂，工程设计人员很难准确计算双层玻璃幕墙的能耗。目前，几乎没有研究直接关注透过双层玻璃幕墙的室内得热量，而室内得热量是与建筑能耗直接相关的。
　　本文主要研究在太阳辐射下双层玻璃幕墙的能耗情况，通过一套创新性的实验装置直接测量通过双层玻璃幕墙进入室内的热量，继而结合不同工况下的实验数据总结出一个可根据太阳辐射和室内外温差来计算得到室内得热量的公式。该公式中太阳辐射和室内外温差前的系数具有明显的物理意义，可分别理解为等效太阳得热系数和等效传热系数。该公式非常适用于工程实践中双层玻璃幕墙的能耗计算。
　　本文中给出的线性公式只是针对本实验中所使用的玻璃组合，考虑到实验所消耗的时间成本和人力成本巨大，本文利用实验数据来验证计算流体力学软件的模型设置，对于不同玻璃组合的双层玻璃幕墙可采用软件模拟的手段得到类似的计算双层玻璃幕墙能耗的公式。在验证软件模型的研究中，以实验测量的初始值为边界条件，利用计算流体力学软件FLUENT12.0对四种不同太阳辐射的实验工况进行了模拟。模拟结果中通过双层玻璃幕墙进入室内的热量结果与实验测量结果非常相近，因此可以证明模拟模型的准确性。同时，实验中也进行了一组双层玻璃幕墙空腔中加入遮阳布的实验，以此来考量遮阳设施的节能效果。最后，总结了本文的主要成果、研究中存在的问题及对下一步工作的展望。

目录

声明

致谢

摘要

1．引言

1．1 研究背景

1．2 双层玻璃幕墙的分类

1．3 双层玻璃幕墙研究现状

1．4 研究目的与内容

1．4．1 研究目的

1．4．2 研究内容

1．5 技术路线

2．实验方法

2．1 实验前期准备工作

2．1．1 热电偶标定

2．1．2 实验小室保温性能的标定

2．1．3 水箱的传热系数的标定实验

2．1．4 水管保温材料标定

2．1．5 太阳空间位置的确定

2．2 实验流程介绍

3．实验结果及分析

3．1．实验使用的玻璃参数

3．2 单层夹胶玻璃实验

3．2．1 实验的热电偶布点位置

3．2．2 实验结果及分析

3．3 双层玻璃幕墙实验

3．3．1 实验布点

3．3．2 实验结果

3．4 结果分析

3．4．1 基于实验数据的拟合公式

3．4．2 玻璃温度对传热过程的影响

3．4．3 实验数据与现行玻璃幕墙热工计算规程的讨论

4．软件模拟

4．1 CFD技术简介

4．2 FLUENT简介

4．2．1 FLUENT软件求解技术

4．2．2 太阳辐射加载模型简介

4．3 模拟操作过程

4．4 模拟结果

4．5 结果讨论

5．带遮阳的双层玻璃幕墙实验

6．总结

6．1 主要成果

6．2 不足和展望

参考文献

作者简历及在校期间取得的科研成果