關(guān)于雙層玻璃幕墻節(jié)能輔助設(shè)計方法探討

　　論文關(guān)健詞：雙層玻璃幕墻 節(jié)能設(shè)計 輔助方法 設(shè)計階段
　　
　　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)計是否合理.目前世界上時雙層玻璃幕墻節(jié)能設(shè)計的研究進(jìn)展仍以基礎(chǔ)研究為主，相對于直接指導(dǎo)工程設(shè)計仍有距離該文在綜述國內(nèi)外理論和實驗研究現(xiàn)狀的基拙上，根據(jù)國內(nèi)目前該類建筑設(shè)計的合作方式和流程，提出根據(jù)方案設(shè)計、初步設(shè)計和施工圖設(shè)計三個階段的不同任務(wù)采取相應(yīng)的輔助設(shè)計方法，強(qiáng)調(diào)應(yīng)加強(qiáng)時以往設(shè)計經(jīng)驗的總結(jié)，以指導(dǎo)建筑師在方案設(shè)計階段正確把握雙層玻璃幕墻和建筑設(shè)計的結(jié)合，實現(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@種獨特的外觀也付出了沉重的代價，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)計節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)，對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，以后簡稱DsF)獨特的夾層設(shè)計，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不僅會增加初投入資金，犧牲可觀的建筑面積，同時其維修費用也高出一般幕墻。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)類型的DSF都不能同時減少采暖和制冷負(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質(zhì)性進(jìn)步””’。例如，較突出的問題是如何合理地設(shè)計夾層的尺寸，因為其空間過小將直接影響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)計條件，預(yù)測運行效果，并指導(dǎo)節(jié)點構(gòu)造設(shè)計。在世界各國的實踐當(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”。
　　
　　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，主要集中在只個方面?zhèn)鳠徇^程研究、和建筑運行模式結(jié)合的研究以及全生命周期分析.其中前兩個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研究的較終目標(biāo)，而和建筑運行模式結(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驗兩方面的研究。其中理論研究又分為節(jié)點控制容積方法和計算流體動力學(xué)模擬法，實驗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。