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双层皮玻璃幕墙通风性能研究

作　者: 钱发
导　师: 李百战；刘猛
学　校: 重庆大学
专　业: 供热、供燃气、通风及空调工程
关键词: 双层皮玻璃幕墙 通风 室内空气品质 烟囱效应 空调能耗
分类号: TU111.4
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要


能源危机的爆发及建筑高能耗为传统玻璃幕墙的使用带来了空前的压力,然而双层皮玻璃幕墙(Double Skin Fa?ade,简称DSF)的出现为建筑师们提供了另外一种选择,其优越的美学性能、隔声性能和采光性能使其深受建筑设计师们的喜爱。另外一个方面,与传统玻璃幕墙及其他围护结构相比,DSF的使用增强了围护结构对气候变化的适应性,同时改变了建筑自然通风的利用策略及建筑室内热环境等。本文从DSF通风性能角度,分别对1)DSF与房间之间未设置风口,2)DSF与房间之间设置风口两种情况:DSF内及与其相连房间内通风情况、室内热环境、空气品质、空调能耗进行了深入的分析和探讨。本文首先运用理论分析方法,通过建立经验计算公式,深入研究分析了热压和风压作用下DSF自然通风的作用原理,建立热压作用下自然通风量和风压作用下DSF外表皮压力经验计算公式。然后,以重庆某新建DSF建筑作为工程案例,分别在冬季(2月)和夏季(7月)对其DSF内通风情况、温度及室内热环境进行现场测试,分析测试结果,发现该工程案例DSF设计合理及不合理的地方。最后,运用动态流体模拟软件(CFD)Airpark,以该工程案例为载体,选取7月25日为代表日,从DSF内及室内通风情况、室内空气品质的角度,对其进行模拟研究,根据研究结果提出了DSF设置措施;运用能耗模拟软件EnergyPlus,以该工程案例为载体,选取7月25日为代表日,从室内空调能耗角度,对其进行模拟研究;利用能耗模拟软件EnergyPlus烟囱效应模块,当DSF与房间设置风口时,深入研究分析了风口尺寸对空调能耗的影响。DSF内通风性能受到室外风向分布、室外风速、DSF风口设置及DSF朝向的影响。根据重庆气象特征,针对通风性能而言,西北向为DSF设置的最佳朝向。DSF在夏季降低室内温度及控制室内温度作用明显,夏季室外温度达到37℃时,室内内热源较小的情况下,DSF可调控室内温度到30℃以下,且室内温度集中在25℃~30℃,并未随室外温度的变化而变化。提高DSF内风速不仅可以迅速移走DSF内得热量,同时还能增加DSF太阳辐射得热量,减少与其相连房间太阳辐射得热量。当DSF与房间设置风口时,DSF及室内通风情况和室内空气品质受DSF开口设置影响较大,且DSF烟囱效应和建筑空调能耗都受到该风口尺寸的影响。

全文目录


中文摘要  3-4
英文摘要  4-9
1 绪论  9-21
  1.1 选题背景  9-14
    1.1.1 双层皮玻璃幕墙与建筑能耗  9-11
    1.1.2 双层皮玻璃幕墙简介  11-14
  1.2 选题目的和意义  14-16
  1.3 国内外研究现状  16-19
    1.3.1 DSF 几何参数研究  16-17
    1.3.2 DSF 热工性能研究  17-18
    1.3.3 DSF 通风性能研究  18-19
  1.4 本课题研究内容及方法  19-21
2 双层皮玻璃幕墙（DSF）自然通风量计算研究  21-29
  2.1 DSF 通风影响因素  21
  2.2 热压对DSF 自然通风的影响  21-26
    2.2.1 DSF 内热压的形成  21
    2.2.2 DSF 导热传热  21-22
    2.2.3 DSF 太阳辐射得热  22-25
    2.2.4 热压作用下DSF 自然通风量  25-26
  2.3 风压对DSF 自然通风的影响  26-27
    2.3.1 风压作用下DSF 表皮压力  26-27
  2.4 本章小结  27-29
3 双层皮玻璃幕墙（DSF）自然通风测试研究  29-51
  3.1 引言  29
  3.2 DSF 工程案例测试设计  29-32
    3.2.1 DSF 工程案例简介  29-30
    3.2.2 DSF 工程案例测试方案  30-32
  3.3 DSF 通风性能测试结果分析  32-42
    3.3.1 内置百叶下DSF 通风性能  32-34
    3.3.2 不同室外风向下DSF 通风性能  34-39
    3.3.3 室内通风与DSF 通风  39-42
  3.4 DSF 对室内热环境影响测试结果分析  42-46
    3.4.1 不同朝向DSF  42-43
    3.4.2 DSF 下不同朝向建筑室内情况  43-44
    3.4.3 室内热环境与DSF 内热环境  44-46
  3.5 DSF 自然通风作用效果原理分析  46-49
    3.5.1 DSF 内得热量  47-49
  3.6 本章小结  49-51
4 双层皮玻璃幕墙（DSF）通风性能研究  51-93
  4.1 引言  51
  4.2 研究方法  51-54
    4.2.1 模拟软件  51
    4.2.2 模拟对象  51-52
    4.2.3 研究条件  52-54
  4.3 模型建立  54-59
    4.3.1 固定参数设置  55-57
    4.3.2 代表日选取  57-59
  4.4 条件一情况分析  59-81
    4.4.1 Case A 分析  60-64
    4.4.2 Case B 分析  64-67
    4.4.3 Case C 分析  67-71
    4.4.4 Case D 分析  71-81
  4.5 条件二情况分析  81-88
    4.5.1 Case A 分析  81-84
    4.5.2 Case C 分析  84-86
    4.5.3 Case D 分析  86-88
  4.6 结论与措施  88-93
5 双层皮玻璃幕墙（DSF）节能性能研究  93-113
  5.1 引言  93-94
  5.2 研究方法  94-97
    5.2.1 模拟软件  94-95
    5.2.2 代表日选取  95-97
  5.3 基准模型  97-105
    5.3.1 模拟对象  97-98
    5.3.2 参数设置  98-103
    5.3.3 模拟结果分析  103-105
  5.4 研究模型  105-111
    5.4.1 传统玻璃幕墙建筑  105-106
    5.4.2 DSF 与室内空间之间未设置风口  106-107
    5.4.3 DSF 与室内空间之间设置风口  107-111
  5.5 本章小结  111-113
6 结论与展望  113-115
  6.1 结论  113
  6.2 进一步研究方向  113-115
致谢  115-117
参考文献  117-121
附录  121
  A 个人简历  121
  B 作者在攻读硕士学位期间所发表的论文  121

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中图分类: > 工业技术 > 建筑科学 > 建筑基础科学 > 建筑物理学 > 建筑热工学 > 建筑物围护结构热工技术
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