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冬季双层皮玻璃幕墙热工性能实验与模拟分析

发布时间:2018-08-31 13:01
【摘要】:双层皮玻璃幕墙(DSF)是一种可以随着气象环境改变而改变运行模式或策略的先进幕墙系统,它不仅具有美观的外表,其节能潜力也得到了广泛的认可。但有很多因素影响着DSF传热特性,使用不当反而会增加建筑的能耗。目前国内对DSF的研究主要针对在夏季的热性能分析以及节能研究,缺乏对幕墙冬季运行模式以及节能情况的分析。本文以冬季长沙地区DSF为研究对象,旨在建立完整且具有一定精度的DSF传热以及能耗计算的动态模型,为从事相关工作的工程人员提供参考。首先,介绍了双层皮玻璃幕墙在冬季的2种运行模式— 通风模式和封闭模式,并通过长沙DSF实验台对这两种模式幕墙的热工性能进行了实测分析,两种运行模式在冬季不同的气象条件下各有优势,并探讨了遮阳装置在冬季能起到的作用。然后,将空气腔气流简化为一维运动模型,采用基于能量守恒原理的类区域模型对冬季双层皮玻璃幕墙两种模式进行了模拟,对影响模型准确性的幕墙各层介质之间的换热系数取值进行了分析,再采用幕墙各层实测数值验证数值模型,研究表明DSF的数值模型方便使用且计算误差可以接受。最后,介绍了通过DSF得失热量的计算方法,提出了DSF不同模式对太阳辐射利用率的计算公式,对比分析了封闭模式和通风模式整个冬季的累计得失热量,并讨论了玻璃特性、幕墙朝向与间距、室内设计温度对DSF得失热量的影响,提出了冬季双DSF采用封闭与通风模式混合的优化运行模式,采用辐射系数法将得热量转化为空调负荷,可得全天南向双层玻璃优幕墙化模式相对封闭模式可减少27%的能耗,白天工作时间相对通风模式可减少40%的能耗。
[Abstract]:Double skin glass curtain wall (DSF) is an advanced curtain wall system which can change the operation mode or strategy with the change of meteorological environment. It has not only beautiful appearance but also its energy saving potential has been widely recognized. However, there are many factors affecting the heat transfer characteristics of DSF, and improper use will increase building energy consumption. At present, the domestic research on DSF is mainly focused on the thermal performance analysis and energy saving research in summer, but the lack of analysis on the winter operation mode of curtain wall and energy saving situation. In this paper, DSF in Changsha area in winter is taken as the research object. The purpose of this paper is to establish a complete and accurate dynamic model of heat transfer and energy consumption calculation of DSF, and to provide reference for engineers engaged in related work. First of all, two operation modes of double-layer glass curtain wall in winter, ventilation mode and closed mode, are introduced, and the thermal performance of these two modes is analyzed by DSF test bench in Changsha. The two operation modes have their own advantages under different weather conditions in winter, and the role of sunshade device in winter is discussed. Then, the air flow in the air chamber is simplified into a one-dimensional motion model, and the two models of double-layer glass curtain wall in winter are simulated by using a similar region model based on the principle of energy conservation. The heat transfer coefficient between different layers of the curtain wall is analyzed, and the numerical model is verified by the measured data of each layer of the curtain wall. The results show that the numerical model of DSF is convenient to use and the calculation error is acceptable. Finally, the calculation method of heat gain and loss of DSF is introduced, and the calculation formula of solar radiation utilization ratio in different DSF models is put forward. The accumulated heat gain and loss of closed mode and ventilation mode are compared and analyzed, and the characteristics of glass are discussed. The influence of curtain wall orientation and spacing, interior design temperature on the heat gain and loss of DSF is proposed. The optimal operation mode of double DSF in winter is proposed, which is mixed with closed and ventilated mode, and the heat is converted into air conditioning load by radiation coefficient method. It is found that the energy consumption can be reduced by 27% compared with the closed mode and 40% by the daytime working time relative ventilation mode.
【学位授予单位】:湖南大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2015
【分类号】:TU228;TU111

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本文编号:2215065

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