双层玻璃幕墙的节能设计研究

【摘要】： 双层玻璃幕墙(Double-Skin Facade,简称DSF)作为一种较新的幕墙形式,近20年来在欧洲办公建筑中应用较多,并且在一部分实例中成功地提高了建筑能源利用效率,改善了室内热舒适和空气品质。近几年来,国内一些高档写字楼也开始了使用各类DSF的尝试,但从节能的角度来看普遍运行效果不佳。 考虑到国内设计人员对DSF热物理性能的了解普遍不够,论文首先比较全面地对此做了介绍,并总结了许多可以用作概念或方案设计阶段粗略预测DSF热性能的简单计算方法和经验。接着,论文对国内和国外的DSF设计实践做了比较,发现这种差距主要存在于设计过程中的专业配合和设计工具的正确使用两个层面;论文较全面地收集了国外的典型DSF实例,总结了欧洲在幕墙构件、空调系统和自动控制等方面的设计经验。然而,国内不同地区的气候特点不同于欧洲,而DSF动态变化的热性能受天气条件影响较大,目前国内盲目照搬国外设计和产品的做法带来了许多问题。目前国内的模拟辅助设计方法基本上限于以稳态模拟方法计算冬夏两季最不利条件下的性能,不能满足实际工程中预测DSF对建筑全年负荷和能耗的动态影响的需要。为此,论文尝试利用动态热模拟软件IES对在不同气候条件下、不同建筑平面形式中和不同立面朝向上使用不同类型DSF的情况开展了建模计算,并且以对相邻房间的冷热负荷、供冷供暖系统的装机容量、室内热舒适和空气品质四方面的指标对结果进行了比较分析,为设计初期的选型工作提供参考。在接下来的设计阶段,需要对选定的DSF类型做设计节能优化分析。论文提出了优化中应考虑的主要因素,用动态热模拟方法对构件的热物性、开口面积、运行控制条件进行了单因素敏感性分析。最后,论文对DSF节能设计未来的研究方向做了展望。 【关键词】：双层玻璃幕墙 幕墙节能设计 动态热模拟 模拟辅助幕墙设计
【学位授予单位】：清华大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2006
【分类号】：TU111.4
【目录】：

• 摘要2-3
• Abstract3-8
• 第1章 引言8-16
• 1.1 双层玻璃幕墙及相关研究概述8-13
• 1.1.1 双层玻璃幕墙的沿革8-9
• 1.1.2 双层玻璃幕墙的分类9-10
• 1.1.3 相关研究概述10-12
• 1.1.4 重要文献简介12-13
• 1.2 问题的提出13-14
• 1.3 课题研究的范围、内容和方法14-16
• 第2章 双层玻璃幕墙的热物理性能16-34
• 2.1 双层玻璃幕墙的运行模式16-17
• 2.1.1 外循环式双层玻璃幕墙的运行16-17
• 2.1.2 内循环式双层玻璃幕墙的运行17
• 2.2 双层玻璃幕墙的热性能17-24
• 2.2.1 双层玻璃幕墙热性能的度量参数17-19
• 2.2.2 冬季保温19-23
• 2.2.3 夏季隔热23-24
• 2.3 双层玻璃幕墙中的空气流动24-34
• 2.3.1 相关规范和要求24-26
• 2.3.2 流动阻力26-27
• 2.3.3 双层玻璃幕墙中的热压作用27-31
• 2.3.4 双层玻璃幕墙中的风压作用31-32
• 2.3.5 高层建筑中的特殊情况32-34
• 第3章 双层玻璃幕墙的设计实践34-62
• 3.1 设计意图、过程、工具及标准34-44
• 3.1.1 设计意图34-37
• 3.1.2 设计过程37-38
• 3.1.3 设计工具38-43
• 3.1.4 设计标准43-44
• 3.2 国内外实例概况44-49
• 3.2.1 国外实例概况44-48
• 3.2.2 国内实例概况48-49
• 3.3 代表性案例介绍49-62
• 3.3.1 走廊式案例——城市之门49-51
• 3.3.2 井式和井箱式案例51-55
• 3.3.3 箱式案例——RWE 总部大楼55-57
• 3.3.4 百叶窗式案例57-62
• 第4章 动态热模拟辅助双层玻璃幕墙节能设计的方法62-88
• 4.1 模拟案例介绍62-71
• 4.1.1 影响双层玻璃幕墙性能的主要因素62-64
• 4.1.2 双层玻璃幕墙的性能评价指标64-66
• 4.1.3 模拟条件设置66-71
• 4.2 模拟结果和分析71-88
• 4.2.1 夏季典型日模拟结果71-74
• 4.2.2 冬季典型日模拟结果74-76
• 4.2.3 过渡季典型日模拟结果76-79
• 4.2.4 全年模拟结果79
• 4.2.5 房间累计负荷指标79-83
• 4.2.6 空调系统装机容量指标83-85
• 4.2.7 室内空气品质指标85-86
• 4.2.8 室内热舒适指标86-88
• 第5章 双层玻璃幕墙的优化设计因素88-104
• 5.1 幕墙构件的热物性因素88-93
• 5.1.1 外层幕墙的物性88-91
• 5.1.2 内层幕墙的物性91
• 5.1.3 遮阳帘的物性91-93
• 5.2 开口面积因素93-98
• 5.2.1 外层幕墙进出风口93-94
• 5.2.2 办公室外窗94-96
• 5.2.3 办公室内窗96-98
• 5.2.4 中庭侧窗98
• 5.3 运行控制策略因素98-104
• 5.3.1 内循环式DSF 机械通风量98-100
• 5.3.2 内循环式DSF 机械通风启动温度100
• 5.3.3 内循环式DSF 房间供暖起始温度100-102
• 5.3.4 箱式DSF 进出风口开启温度102
• 5.3.5 箱式DSF 办公室内外窗开启温度102
• 5.3.6 箱式中庭侧窗开启温度范围102-104
• 第6章 总结及展望104-107
• 6.1 研究总结104-106
• 6.2 研究方向展望106-107
• 参考文献107-110
• 致谢110-111
• 附录A 国外双层玻璃幕墙实例总结111-119
• 附录B 动态热模拟结果119-129
• 附录C IES 模拟计算原理简介129-135
• 个人简历、在学期间发表的学术论文与研究成果135

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