双层通风幕墙节能性研究

潘博文 郑文亨

DOI：10.16661/j.cnki.1672-3791.2015.36.135

摘 要：双层玻璃幕墙作为新型的建筑外围护结构，对于建筑内部的通风、隔热起着非常重要的作用。该文综合考虑热压、风压、幕墙开口边界条件以及辐射等影响因素，利用CFD模拟软件通过数值模拟计算，得到幕墙出入风口风速风温和壁面温度等参数的相关数据。进一步通过改变幕墙内空气层的设计厚度，研究幕墙出入风口风速风温和壁面温度等参数对建筑节能性的影响。

关键词：双层通风幕墙 节能 CFD 太阳辐射

中图分类号：TU11 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2015）12（c）-0135-03

双层通风幕墙被称作“可呼吸的幕墙”，从其构造和内部气流形式可分为两种，内呼吸幕墙与外呼吸幕墙。内呼吸幕墙又称“封闭式内通风幕墙”，外层幕墙封闭，内层幕墙上下设有进出风口，需要依靠机械通风系统从下部进风口吸入空气，通过两层玻璃幕墙间的空气层，经上部出风口和吊顶内的风管排出，形成室内空气的循环。由于从进风口进入的是室内空气，玻璃幕墙间的空气层中空气温度与室内基本相同，这就减少了供暖和供冷的能耗[1]，但是在保证房间正压的情况下，出风量等于进风量，出风温度基本等于室内温度，这就导致在夏季，可能会增加新风负荷，所以该内呼吸形式多用于供暖地区。外呼吸幕墙又称开敞式外通风幕墙，与内呼吸幕墙相反，内幕墙是封闭的，外幕墙设有进风口和出风口，将室外新风引入，在双层幕墙通道内经过太阳辐射作用，以风压和热压为共同动力，带走两层幕墙间空气层的热量后从上部出风口排出，可减少太阳辐射热对室内的影响，节约能源。此种幕墙结构不需要专用机械设备，完全靠自然通风与热压通风实现空气流动，维护和运行费用低，是目前应用最广泛的形式。在夏季，开启上、下风口，进行自然通风，降低空气层内的温度在冬季，关闭风口，形成温室，起到保温作用[2-3]。文章针对办公建筑的外呼吸幕墙分析幕墙间距对建筑节能性的影响。

1 物理模型的建立

1.1 通风幕墙结构及其参数

采用的通风幕墙结构形式如图1所示，外层幕墙采用钢化玻璃，内层幕墙采用LOW-E玻璃，内外幕墙间距D分别取值200 mm、500 mm、800 mm、1 100 mm，建筑层高（单层幕墙高度）为3.8 m。其中钢化玻璃与LOW-E玻璃参数定义见表1。

1.2 室内模型结构参数

办公室模型选取单个房间作为分析对象，按照6 m×8 m×2.8 m建立，南面外墙开通风幕墙可开启窗2扇开启部分大小均为1.2 m×1.5 m，北面为2扇门，每扇门大小0.9 m×2.2 m。

1.3 室内热源分布情况

按照相关研究与规定[4-5]，办公室内负荷见表2，其中人员采用静坐时的63 W[6]，人员密度、照明采光负荷，以及设备负荷（包括电脑、打印机等）均按照一般办公室取值，物理模型图如图2、图3所示。

4 结语

通过改变内外幕墙间距即其内部空气层的设计厚度，以D200、D500、D800、D1100为例，综合考虑热压、风压、幕墙开口边界条件以及辐射等影响因素，研究分析不同幕墙间距对整体建筑节能性影响。通过分析发现，单位时间双层玻璃幕墙间的空气换热量Q随着D的增加呈现指数性增长。幕墙间距D1100的节能性方面表现最为优良，在单位时间内的换热量Q值最大。虽然随着幕墙间距增大，节能性呈现指数性增长，但在实际情况中还应综合考虑幕墙的隔声性能、冬季保温性能、工艺制作、清洁维护的方便、成本等因素合理设计。

参考文献

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[2] 赵西安.双层通风幕墙的构造及其工程应用[J].建筑技术，2002，33（9）：651-655.

[3] 于巍超，王福来.双层通风幕墙的功能与特点[J].门窗，2014，（3）：23-25.

[4] 陈玮.对确定办公建筑负荷密度的浅见的几点看法[J].建筑电气，2005，15（5）：45-46.

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[6] 陆亚俊.暖通空调[M].北京：中国建筑工业出版社，2007.

[7] 姜清海.双层幕墙强迫送风有限分析法的计算与实验研究[J].广东土木与建筑，2004（11）：9-11.

[8] 张家荣.赵廷元.工程常用物质的热物理性质手册[M].北京：新时代出版社，1987.