熱通道幕墻的熱工特性研究與能耗評(píng)價(jià).pdf

1、熱通道幕埔的外側(cè)由單層玻璃幕墻組成和內(nèi)側(cè)的中空玻璃幕墻一起組成熱通道。夏季，在外側(cè)單層幕墻的上下方開(kāi)有通風(fēng)口，有太陽(yáng)輻射時(shí)空氣從下部通風(fēng)孔進(jìn)入從上部通風(fēng)孔排出通道，通道中的空氣被加熱，空氣在通道中上升并流動(dòng)處于自然通風(fēng)狀態(tài)之下。在這篇論文中，詳細(xì)闡述了熱通道幕墻的節(jié)能原理，建立了熱通道幕墻的簡(jiǎn)單數(shù)學(xué)物理模型，列出穩(wěn)定狀態(tài)下的熱平衡方程。研究表明：熱通道幕墻從外側(cè)到內(nèi)側(cè)的各個(gè)表面的溫度呈現(xiàn)較大的衰減趨勢(shì)，內(nèi)側(cè)中空玻璃溫度較外側(cè)單層玻璃幕墻

2、有很大減少，降低了圍護(hù)結(jié)構(gòu)的內(nèi)表面的溫度，減小了與室內(nèi)的溫差傳熱。在太陽(yáng)輻射強(qiáng)度為500W/m<'2>，室外環(huán)境溫度T<,um>=308K(35℃)，熱通道單元尺寸為：L=4m，D=0.25m，w=1.65m時(shí)，計(jì)算得出外層玻璃溫度為313K(40℃)，而內(nèi)層中空玻璃溫度為306.5K(33．5℃)。無(wú)遮陽(yáng)百葉的幕墻的傳熱系數(shù)為1.27W/m<'2>K，較普通中空幕墻2.05W/m<'2>K減少了43﹪。無(wú)遮陽(yáng)百葉時(shí)，其太陽(yáng)透射率為0.

3、307較中空玻璃(O.37)減少達(dá)19﹪。 在炎熱的夏季，常常在通道中安裝遮陽(yáng)百葉以增強(qiáng)遮陽(yáng)效果。建立了帶遮陽(yáng)百葉的熱通道幕墻的簡(jiǎn)單數(shù)學(xué)物理模型，通過(guò)熱阻網(wǎng)絡(luò)表達(dá)熱通道內(nèi)的傳熱過(guò)程。列出穩(wěn)定狀態(tài)下的熱平衡方程，遮陽(yáng)百葉能人大減少太陽(yáng)輻射透過(guò)率，起到很好的節(jié)能效果。有遮陽(yáng)百葉的熱通道幕墻比普通中空玻璃透過(guò)率減少了75．2﹪。與無(wú)遮陽(yáng)的熱通道幕墻相比較，其傳熱系數(shù)有進(jìn)一步減少，由1.27～1.29W/m<'2>K，減少到1.16～1

4、.17 W/m<'2>K。遮陽(yáng)百葉將太陽(yáng)輻射能的大部分阻擋于通道內(nèi)部，使通道內(nèi)的輻射水平大于無(wú)遮陽(yáng)百葉，從這點(diǎn)上說(shuō)對(duì)減少溫差傳熱不利。玻璃的類(lèi)型、百葉的遮陽(yáng)角度對(duì)熱通道幕墻的熱工特性的影響也很大。冬季，熱通道幕墻內(nèi)層玻璃的溫度較單層玻璃幕墻、普通中空玻璃隨室外參數(shù)的變化反應(yīng)更加敏捷。太陽(yáng)輻射強(qiáng)度的增強(qiáng)、室外空氣溫度的增加均能使熱通道幕墻內(nèi)側(cè)玻璃的溫度較單層玻璃幕墻、中空玻璃溫度增大很多，提高了室內(nèi)的熱舒適性。分析表明：如在太陽(yáng)輻射強(qiáng)度為

5、300W/m<'2>室外環(huán)境溫度為269K(-4℃)時(shí)，與室內(nèi)鄰近的熱通道幕墻玻璃溫度為297．5K(24．5℃)而中空玻璃和單層玻璃分別只有285K(12℃)和277．5K(4．5℃)。同時(shí)，使用Window軟件比較單層玻璃幕墻、中空玻璃幕墻和熱通道玻璃幕墻，熱通道幕墻的傳熱系數(shù)較中空玻璃幕墻和單層玻璃幕墻有很大降低。熱通道幕墻在冬季的傳熱系數(shù)較中空玻璃減少41﹪，起到很好的保溫性能。從冬季熱通道幕墻內(nèi)空腔空氣層傳熱機(jī)理出發(fā)，求得了空

6、氣層熱阻的理論解，在理論上證明了熱通道幕墻內(nèi)空氣層存在最大熱阻的特征，此時(shí)最大熱阻為0．212m<'2>K/W，最大熱阻的存在也在Window軟件上得到驗(yàn)證。分析了熱通道幕墻自身尺寸對(duì)節(jié)能的影響因素，研究表明熱通道幕墻的寬度W和長(zhǎng)度L對(duì)改變熱通道幕墻的冬季傳熱系數(shù)影響不大，而厚度D對(duì)冬季熱通道幕墻的化熱系數(shù)影響較大。過(guò)渡季節(jié)熱通道幕墻能起到很好的誘導(dǎo)自然通風(fēng)的作用，通過(guò)合理的組織自然通風(fēng)，能改善室內(nèi)的熱環(huán)境，使辦公建筑改善室內(nèi)空氣品質(zhì)。

7、計(jì)算表明：在室外環(huán)境溫度為305K，太陽(yáng)輻射強(qiáng)度為500w/m<'2>，選擇如第三章的圖3-41的幕墻單元誘導(dǎo)的空氣質(zhì)量流量為0.38KG/s。由此可見(jiàn)，熱通道幕墻提供了諸多節(jié)能、通風(fēng)換氣、改善室內(nèi)空氣品質(zhì)、改善室內(nèi)熱環(huán)境的可能性，這些特點(diǎn)均和其熱工特性緊密聯(lián)系。最后全文展望了熱通道幕墻的應(yīng)用前景，提出了綠色生態(tài)幕墻的概念，將綠色植物作為遮陽(yáng)后獲得了比百葉優(yōu)越的熱工性能。 希望本文能對(duì)熱通道幕墻的設(shè)計(jì)、施工、管理和應(yīng)用提供參考。