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1、關(guān)于雙層玻璃幕墻節(jié)能輔助設(shè)計(jì)方法探討作者：劉晶晶 林波榮 秦佑國 論文關(guān)健詞：雙層玻璃幕墻節(jié)能設(shè)計(jì)輔助方法設(shè)計(jì)階段 論文摘要：與傳統(tǒng)玻璃幕墻相比，雙層玻璃幕墻在一定程度上可改善建筑的熱工性能然而，其優(yōu)勢能否發(fā)揮，還取決于建筑和幕墻的設(shè)計(jì)是否合理.目前世界上時(shí)雙層玻璃幕墻節(jié)能設(shè)計(jì)的研究進(jìn)展仍以基礎(chǔ)研究為主，相對于直接指導(dǎo)工程設(shè)計(jì)仍有距離該文在綜述國內(nèi)外理論和實(shí)驗(yàn)研究現(xiàn)狀的基拙上，根據(jù)國內(nèi)目前該類建筑設(shè)計(jì)的合作方式和流程，提出根據(jù)方案設(shè)計(jì)、初步設(shè)計(jì)和施工圖設(shè)計(jì)三個(gè)階段的不同任務(wù)采取相應(yīng)的輔助設(shè)計(jì)方法，強(qiáng)調(diào)應(yīng)加強(qiáng)時(shí)以往設(shè)計(jì)經(jīng)
2、驗(yàn)的總結(jié)，以指導(dǎo)建筑師在方案設(shè)計(jì)階段正確把握雙層玻璃幕墻和建筑設(shè)計(jì)的結(jié)合，實(shí)現(xiàn)有效節(jié)能 1背景 當(dāng)今玻璃幕墻在現(xiàn)代建筑，特別是高層辦公建筑中的風(fēng)靡程度有增無減，它幾乎是世界各大城市辦公樓立面的一致選擇。主要原因之一是人們的審美傾向仍然受現(xiàn)代主義風(fēng)格的影響，而玻璃幕墻不僅外觀簡潔、通透、富有現(xiàn)代感，甚至可以象征企業(yè)實(shí)力和形象.因而受到眾多業(yè)主和建筑師的青睞。然而，人們?yōu)榱诉@種獨(dú)特的外觀也付出了沉重的代價(jià)，由于傳統(tǒng)玻璃幕墻的保溫、隔熱性能均遠(yuǎn)不及傳統(tǒng)墻體，又缺乏合理減少夏季太陽過熱的措施，大大增加了該類建筑的空調(diào)和采暖能耗。
3、最近我國推出公共建筑設(shè)計(jì)節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)，對玻璃幕墻提出了更嚴(yán)格的熱工要求?！ ∨c傳統(tǒng)玻璃幕墻相比，雙層玻璃幕（DoubleSkinFalade，以后簡稱DsF)獨(dú)特的夾層設(shè)計(jì)，不僅為提高幕墻的保溫隔熱性能上提供了更多可能，更重要的是，為遮陽構(gòu)件提供了一個(gè)棲身之地，使之既能有效遮陽，又不破壞建筑外觀。此外，它還可以通過強(qiáng)化通風(fēng)降溫來降低建筑能耗，因而倍受建筑師的推崇。然而，采用DSF不僅會增加初投資，犧牲可觀的建筑面積，同時(shí)其維修費(fèi)用也高出一般幕墻。而且，不能簡單地認(rèn)為DSF一定具有更好的保溫、隔熱、通風(fēng)等熱工性能，目前“大多數(shù)類型
4、的DSF都不能同時(shí)減少采暖和制冷負(fù)荷，只有根據(jù)具體情況把不同類型結(jié)合起來或改變系統(tǒng)設(shè)置，才可能比傳統(tǒng)的隔熱玻璃加外遮陽方案有實(shí)質(zhì)性進(jìn)步””’。例如，最突出的問題是如何合理地設(shè)計(jì)夾層的尺寸，因?yàn)槠淇臻g過小將直接影響DSF夏季和過渡季的通風(fēng)降溫效果過大則降低了空間使用效率。而如果完全依靠機(jī)械通風(fēng)，雖然可以減小夾層寬度，但也存在著如何在通風(fēng)降溫效果和風(fēng)機(jī)能耗之間作優(yōu)化的問題此外，夾層自然通風(fēng)還受室外風(fēng)速和風(fēng)向的影響較大，目前還沒有令人滿意的整套方法可以指導(dǎo)選擇設(shè)計(jì)條件，預(yù)測運(yùn)行效果，并指導(dǎo)節(jié)點(diǎn)構(gòu)造設(shè)計(jì)。在世界各國的實(shí)踐當(dāng)中也不乏有
5、許多不太成功的例子?？梢?，DSF的選用、設(shè)計(jì)的決策過程受到審美、熱舒適和節(jié)能二方面因素的影響(圖l)，不是簡單的“用了就好”?！ ?國外相關(guān)研究現(xiàn)狀 DSF的節(jié)能研究在國外，特別是歐洲已經(jīng)開展了有二十余年，主要集中在只個(gè)方面?zhèn)鳠徇^程研究、和建筑運(yùn)行模式結(jié)合的研究以及全生命周期分析.其中前兩個(gè)方面取得了較多研究成果。作為指導(dǎo)工程決策最有力的依據(jù)，全生命周期分析是整個(gè)研究的最終目標(biāo)，而和建筑運(yùn)行模式結(jié)合的研究正是把微觀的傳熱研究成果與宏觀的聯(lián)合了幕墻系統(tǒng)、建筑及空調(diào)系統(tǒng)的大模型連接起來的紐帶，對實(shí)現(xiàn)建筑的全年能耗模擬至關(guān)重要。
6、 傳熱過程研究主要包括理論和實(shí)驗(yàn)兩方面的研究。其中理論研究又分為節(jié)點(diǎn)控制容積方法和計(jì)算流體動力學(xué)模擬法，實(shí)驗(yàn)研究的目的則在于探討傳熱系數(shù)或者對流換熱系數(shù)的經(jīng)驗(yàn)公式，。這些研究結(jié)果可以輔助建立數(shù)值模型，例如Grabe研究發(fā)現(xiàn)，夾層中的自然流動阻力系數(shù)不能采用手冊中給出的機(jī)械流動下的阻力系數(shù)玻璃表面對流換熱系數(shù)和整個(gè)窗戶的傳熱系數(shù)均隨著內(nèi)外層玻璃溫差呈線性變化，但是前者變化顯著，在溫和氣候地區(qū)后者的變化可以忽略。 和建筑運(yùn)行模式結(jié)合的研究包括在特定建筑布局條件下的自然通過改果研究和結(jié)合空調(diào)系統(tǒng)的研究。計(jì)算方法主要有利用商業(yè)能
7、耗模擬軟件和根據(jù)網(wǎng)絡(luò)法計(jì)算原理二次開發(fā)兩種。荷蘭學(xué)者Paassen的研究結(jié)果表明，簡單的夜間機(jī)械通風(fēng)能降低40%的裝機(jī)容量和能耗，如果考慮采用可控窗戶以及天氣預(yù)測系統(tǒng)，節(jié)能潛力達(dá)到70%以比利時(shí)的Gratia模擬發(fā)現(xiàn)，只有當(dāng)幕墻間距小于40cm才會存在明顯的壓力損失，在大多數(shù)幕墻中，主要壓力損失出現(xiàn)在空氣出口;對于南面幕墻，自然通風(fēng)開口大小對夾層內(nèi)溫度影響很大，但是在前面則影響很小.在夜間利用穿堂風(fēng)非?？尚校窃诎滋煲浅Ｉ髦?，防止熱空氣進(jìn)人室內(nèi)。采用拔風(fēng)煙囪則可以保證即使沒有風(fēng)壓作用，頂層建筑也能達(dá)到通風(fēng)效果，但是需要調(diào)
8、節(jié)開口大小以平衡各層通風(fēng)量。李保峰在其博士論文中對中國冬冷夏熱氣候條件下DsF的熱工性能做了大量實(shí)驗(yàn)研究，提出外循環(huán)式更適宜這種氣候，而夾層寬度以400mm為宜，夏季通風(fēng)應(yīng)以風(fēng)壓為主而不是熱壓，遮陽百葉以及內(nèi)外幕墻比較理想的材料分別是穿孔的鋁合金和高透玻璃?！ ⊥瑫r(shí)，一些建筑的實(shí)測結(jié)果為設(shè)
