严寒地区双层皮玻璃幕墙的节能特性研究

【摘要】：玻璃幕墙在上世纪80年代已经出现于中国,其代表性的建筑有北京的长城饭店和上海联谊大厦,由于其美观、大方的外立面,迅速流行于建筑行内。然而在近年倡导低碳、建筑节能、环保的大趋势下,玻璃幕墙的使用受到了诸多的限制。双层皮玻璃幕墙的出现以及在中国的应用是缓解目前矛盾的一种措施。本文在严寒地区冬季的气候特征下,主要研究了影响双层皮玻璃幕墙的主要因素,在此基础上对使用双层皮玻璃幕墙的建筑进行了能耗分析。结合前人的研究成果,提出了适用于严寒地区的双层皮玻璃幕墙运行策略。 本课题从严寒地区的气候特点入手,结合双层皮玻璃幕墙冬季的运行原理,分析了冬季工况下,对双层皮玻璃幕墙热性能造成主要影响的三个因素：蓄热空腔间距、气循环方式以及建筑朝向。首先,从蓄热空腔间距展开研究,探讨不同空腔间距下,对双层皮玻璃幕墙空腔以及室内温度的影响。分别对200mm、400mm、600mm双层皮玻璃幕墙在GAMBIT中建模,利用fluent软件进行模拟,得到了空腔间距与双层皮玻璃幕墙热性能相互间的关系。其次,开始探讨气循环方式对双层皮玻璃幕墙的影响。一般冬季工况下采用无循环式的双层皮玻璃幕墙,但是模拟发现,冬季白天采用带有气循环的双层皮玻璃幕墙会获得较高的室内温度。随着气循环量的增大,这种现象愈加明显。而夜间,采用封闭式的双层皮玻璃幕墙则有利于室内温度的保持。最后,从建筑能耗的角度分析了建筑朝向和外围护结构对双层皮玻璃幕墙的影响。这里利用传热学的方法建立了冬季无循环模式下双层皮玻璃幕墙的传热系数计算方法,然后利用DEST模拟软件,分别对双层皮玻璃幕墙、镀Low-e膜中空玻璃幕墙以及混凝土-珍-85外墙在建筑不同朝向下建立DEST模型,进行了相关的模拟分析,在这些模拟结果的基础上,对比得出了在使用双层皮玻璃幕墙的前提下,建筑朝向与建筑能耗的相互关系。 最后本文结合实验模拟结果以及前人对严寒地区夏季双层皮玻璃幕墙的研究成果,提出了针对严寒地区的双层皮玻璃幕墙运行策略分析,将双层皮玻璃幕墙材料的选择,以及人工控制方法策略整合到设计之中,期望能够适应严寒地区气候变化特点,已达到建筑节能的目的。 【关键词】：严寒地区 双层皮玻璃幕墙 蓄热空腔 建筑节能
【学位授予单位】：沈阳建筑大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2012
【分类号】：TU227;TU111.4
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-11
• 第一章 绪论11-17
• 1.1 研究背景11
• 1.2 国内外研究的现状及发展趋势11-14
• 1.2.1 国外的双层皮玻璃幕墙研究现状及发展趋势11-13
• 1.2.2 国内的双层皮玻璃幕墙研究现状及发展趋势13-14
• 1.3 课题的研究内容与技术路线14-15
• 1.4 课题研究的目的和现实意义15-17
• 第二章 双层皮玻璃幕墙的热性能及应用17-21
• 2.1 双层皮玻璃幕墙的热性能17-18
• 2.2 双层皮玻璃幕墙的构造及分类18-21
• 第三章 冬季工况下双层皮玻璃幕墙的热性能研究21-47
• 3.1 严寒地区的气候特征22
• 3.2 严寒地区室内热环境的影响因素概述22
• 3.3 蓄热空腔间距对双层皮玻璃幕墙热性能的影响模拟22-29
• 3.3.1 建立几何模型22-23
• 3.3.2 CFD模型的选用23-25
• 3.3.3 边界条件的设置25-26
• 3.3.4 模拟结果分析26-29
• 3.4 气循环方式对双层皮玻璃幕墙热性能的影响模拟29-43
• 3.4.1 气循环方式模拟方案设计30
• 3.4.2 冬季双层皮玻璃幕墙有无气循环的对比模拟30-34
• 3.4.3 冬季双层皮玻璃幕墙气循环量大小的模拟对比34-37
• 3.4.4 北向双层皮玻璃幕墙排风方式的模拟37-41
• 3.4.5 北向排风模式双层皮玻璃幕墙的再思考41-43
• 3.5 冬季工况下模拟成果的总结分析43-44
• 3.6 本章小结44-47
• 第四章 双层皮玻璃幕墙冬季能耗分析47-57
• 4.1 确定冬季双层皮玻璃幕墙的传热系数47-49
• 4.1.1 冬季工况下双层皮玻璃幕墙的传热分析47-48
• 4.1.2 冬季双层皮玻璃幕墙能耗模拟传热系数的确定48-49
• 4.2 DEST的建模与模拟方案的设计49-51
• 4.2.1 DEST模拟方案的设计49
• 4.2.2 DEST参数的设定49-51
• 4.3 双层皮玻璃幕墙建筑的能耗分析51-55
• 4.3.1 不同外围护结构类型对能耗的影响51-52
• 4.3.2 不同建筑朝向情况下双层皮玻璃幕墙对建筑能耗的影响52-55
• 4.4 本章小结55-57
• 第五章 基于严寒地区双层皮玻璃幕墙的设计策略57-61
• 5.1 双层皮玻璃幕墙材料的选择与设计57-58
• 5.1.1 遮阳的设计57
• 5.1.2 玻璃的选择与设计57-58
• 5.2 双层皮玻璃幕墙全年的控制策略58-61
• 5.2.2 人工智能式60-61
• 第六章 结论61-63
• 参考文献63-65
• 作者简介65
• 作者在攻读硕士学位期间发表的学术论文65-67
• 致谢67

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