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双层皮幕墙以其出色的节能性被越来越广泛地应用到现代商业建筑中,但由于双层皮幕墙技术在中国出现的时间比较晚,技术不是很成熟,直接影响其节能效果的热工性能设计往往由于其复杂性被忽略,导致目前国内竣工的双层皮幕墙工程的热工性能不是很理想。本文在对双层皮幕墙内部气体流动状态及热量传递过程仔细研究的基础上,建立双层皮幕墙热工性能模拟分析的有限元模型,提出了边界条件的修正方法,应用VC++6.0编程平台与商用CFD流体动力学分析模块编写了双层皮幕墙热工模拟计算软件(DSFTS1.0),并应用该软件对双层皮幕墙的热工性能进行了模拟计算,主要取得了以下成果:
首先,针对由于双层皮幕墙内部遮阳百叶的复杂性而经常被分析者回避的情况,采用参数化建模方法,建立了带有可以任意设定百叶尺寸、间距、材料和安装位置的标准形式箱体式外通风双层皮幕墙的2-D简化分析物理模型,选择了流体动力学数学模型。
其次,解决了太阳辐射能在双层皮幕墙中各层面的热量分配问题,推导了整体百叶系统在不同太阳入射角度下对太阳光的吸收率、反射率和透射率的计算公式,提出了确定边界条件时对气象资料的修正方法。
第三,建立了全国主要城市的气象资料数据库和幕墙主要材料属性数据库,数据库可以随时被添加、修改及删除,为双层皮幕墙热工性能的分析提供了重要的数据,能够缩减分析人员的工作量。
第四,通过对实际工程的分析,得到了外循环式双层皮幕墙在太阳光辐射下的传导、对流和辐射相互耦合时的热量分布情况及气体流动状态,分析了工程中可能出现的问题及原因并提出了解决方案,对影响双层皮幕墙热工性能的几个关键部位进行了优化。