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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(shì)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(duì)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)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(jiǎn)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。較近我國推出公共建筑設(shè)計(jì)節(jié)能標(biāo)準(zhǔn),對(duì)玻璃幕墻提出了更嚴(yán)格的熱工要求。
與傳統(tǒng)玻璃幕墻相比,雙層玻璃幕(DoubleSkinFalade,以后簡(jiǎn)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(huì)增加初投入資金,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(jiǎn)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,較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)向的影響非常大,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(cè)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(jiǎn)單的“用了就好”。
2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)工程決策較有力的依據(jù),全生命周期分析是整個(gè)研究的較終目標(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(duì)實(shí)現(xiàn)建筑的全年能耗模擬至關(guān)重要。
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(dòng)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(duì)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(dòng)阻力系數(shù)不能采用手冊(cè)中給出的機(jī)械流動(dòng)下的阻力系數(shù)玻璃表面對(duì)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。
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