双层呼吸式玻璃幕墙的建筑环境特性研究

摘要

双层玻璃幕墙由于双层玻璃之间的空气具有一定的流通性，所以也称双层呼吸式玻璃幕墙，由内外两层玻璃幕墙组成，在业内被称为双层皮(doubleskinfacade简称DSF)。双层玻璃幕墙建筑在冬天具有非常好的保温作用，在夏天具有非常好的通风作用。双层玻璃幕墙的构造形式最早出现的是20世纪70年代的欧洲，它的目的是为了解决玻璃幕墙建筑在夏季出现的过热、高层通风可控等问题。目前单层玻璃幕墙建筑大量存在，这种建筑表皮的能耗大大高于一般建筑，通过对建筑表皮的能耗及热工性能分析，可以看出双层呼吸式玻璃幕墙在该方面有非常大的优势。但是不同宽度的空气夹层、不同的支撑形式、不同材料的玻璃、以及不同的遮阳系统和不同的层间距及不同的构造方式都对双层呼吸式玻璃幕墙的节能效果有很大的影响。
　　双层玻璃幕墙在保证光线的高入射率的条件下，可以最大程度的降低建筑的空调能耗，提高建筑的舒适度及美观性。本文涉及的双层呼吸式玻璃幕墙是一种新型的幕墙形式。和普通外围护结构相比，新型的双层呼吸式玻璃幕墙拥有可调节的外遮阳设备。本文针对该形式的双层呼吸式玻璃幕墙建筑来进行具体研究。
　　本文利用Fluent及相关软件来比较室内照度及光的分布特性、温度分布、气流速度分布以及热负荷和房间内暖通空调系统的能耗特性来得出新型双层呼吸式玻璃幕墙建筑与普通窗建筑相比的优势，并且选取中国地区四个城市（由北向南）:哈尔滨、北京、上海和广州来研究可调节外遮阳的双层呼吸式玻璃幕墙建筑的地区适应性。
　　通过利用Fluent、AirPak及相关模拟软件来分析不同厚度的空气夹层，不同的幕墙材料，不同的遮阳系统的双层呼吸式玻璃幕墙对建筑环境和建筑能耗的影响，并且选取不同地区来研究双层呼吸式玻璃幕墙的地区适应性。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 本课题研究的意义

1．2 国内外的研究现状

1．2．1 国外的研究现状

1．2．2 国内的研究现状

1．3 本课题研究的内容

第2章 双层呼吸式玻璃幕墙的简介

2．1 双层呼吸式玻璃幕墙的简介

2．2 双层呼吸式玻璃幕墙的工作原理

2．2．1 双层呼吸式玻璃幕墙的通风

2．2．2 双层呼吸式玻璃幕墙的热量传递

2．3 影响双层呼吸式玻璃幕墙使用性能的因素

2．3．1 玻璃

2．3．2 玻璃支撑构件

2．3．3 遮阳设备

2．3．4 进出风口

2．3．5 空气夹层

2．4 新型双层呼吸式玻璃幕墙的特点

2．5 双层呼吸式玻璃幕墙的优点与缺点

2．5．1 双层呼吸式玻璃幕墙的优点

2．5．2 双层呼吸式玻璃幕墙的缺点

2．6 本章小结

第3章 双层呼吸式玻璃幕墙的部分影响因素的模拟

3．1 模拟软件CFD的简介

3．1．1 CFD的简介

3．1．2 CFD在暖通领域的应用

3．2 不同厚度的空气夹层对双层呼吸式玻璃幕墙的影响的模拟

3．2．1 AirPak的简介

3．2．2 建立双层呼吸式玻璃幕墙的几何模型

3．2．3 双层呼吸式玻璃幕墙的模型参数设置

3．2．4 研究对象的网格划分

3．2．5 不同厚度的空气夹层的双层呼吸式玻璃幕墙的模拟结果及分析

3．3 不同玻璃种类对双层呼吸式玻璃幕墙的影响的模拟

3．3．1 Fluent的简介

3．3．2 建立双层呼吸式玻璃幕墙的几何模型

3．3．3 双层呼吸式玻璃幕墙的模型参数设置

3．3．4 不同玻璃种类的双层呼吸式玻璃的模拟结果及分析

3．4 不同长度的遮阳设备对双层呼吸式玻璃幕墙的影响的模拟

3．4．1 ECOTECT的简介

3．4．2 建立双层呼吸式玻璃幕墙的几何模型

3．4．3 物性参数的设置

3．4．4 不同长度的遮阳设备的双层呼吸式玻璃幕墙的模拟结果及分析

3．5 本章小结

第4章 双层呼吸式玻璃幕墙建筑的性能模拟

4．1 双层呼吸式玻璃幕墙建筑与普通窗建筑的建模

4．1．1 建立双层呼吸式玻璃幕墙建筑与普通窗建筑的建筑模型

4．1．2 建立双层呼吸式玻璃幕墙建筑与普通窗建筑的房间模型

4．2 不同厚度的空气夹层的双层呼吸式玻璃幕墙建筑的性能模拟

4．2．1 基于AirPak软件模拟建立双层呼吸式玻璃幕墙建筑的房间几何模型

4．2．2 研究对象的网格划分

4．2．3 模型房间的参数设置

4．2．4 夏季工况不同厚度的双层呼吸式玻璃幕墙的模拟结果及分析

4．3 双层呼吸式玻璃幕墙建筑与普通窗建筑的部分性能对比

4．3．1 基于Fluent软件模拟的建筑表皮的物性参数设置

4．3．2 边界条件的设定

4．3．3 计算结果及分析

4．4 双层呼吸式玻璃幕墙建筑与普通窗建筑的照度对比

4．5 双层呼吸式玻璃幕墙建筑与普通窗建筑的能耗对比

4．5．1 能耗模拟软件EnergyPlus简介

4．5．2 建立建筑模型

4．5．3 参数设置

4．5．4 模拟结果处理与分析

4．6 双层呼吸式玻璃幕墙建筑与普通窗建筑的自然室温对比

4．6．1 能耗模拟软件DeST简介

4．6．2 建立建筑模型

4．6．3 参数设置

4．6．4 模拟结果处理与分析

4．7 本章小结

第5章 双层呼吸式玻璃幕墙建筑的地区适应性研究

5．1 双层呼吸式玻璃幕墙建筑的地区适应性研究的必要性

5．2 不同地区的建筑参数设置及气候条件设置

5．3 不同地区的双层呼吸式玻璃幕墙建筑的性能对比

5．3．1 双层呼吸式玻璃幕墙建筑不同地区的模拟结果

5．3．2 不同地区的模拟结果的对比及分析

5．4 双层呼吸式玻璃幕墙建筑与普通窗建筑的照度对比

5．4．1 双层呼吸式玻璃幕墙建筑不同地区的模拟结果

5．4．2 照度的数据处理及分析

5．5 双层呼吸式玻璃幕墙建筑与普通窗建筑的能耗对比

5．5．1 双层呼吸式玻璃幕墙建筑不同地区的模拟结果

5．5．2 不同地区的模拟结果的对比及分析

5．6 双层呼吸式玻璃幕墙建筑与普通窗建筑的自然室温对比

5．6．1 双层呼吸式玻璃幕墙建筑不同地区的模拟结果

5．6．2 不同地区的模拟结果的对比及分析

5．7 本章小结

结论及展望

致谢

参考文献

作者简介

发表论文和参加科研情况