雙層幕墻熱氣流流體動(dòng)力學(xué)熱工模擬

　　試驗(yàn)通過(guò)觀察常見(jiàn)的6種工作狀態(tài)，測(cè)量雙層幕墻各個(gè)表面所接受的太陽(yáng)輻射照度量和溫度，分析遮陽(yáng)百葉開(kāi)啟程度和進(jìn)風(fēng)口風(fēng)量(由進(jìn)風(fēng)口風(fēng)機(jī)是否開(kāi)啟送風(fēng)來(lái)控制，未開(kāi)啟時(shí)稱(chēng)為“自然熱氣流”或“煙囪效應(yīng)”；開(kāi)啟后稱(chēng)為“強(qiáng)化熱氣流”)組合作用對(duì)溫度場(chǎng)的影響并計(jì)算相應(yīng)的雙層玻璃幕墻綜合效率。6種工況下雙層幕墻的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)列于表2。

　　表2 六種工況實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的對(duì)比

　　從上述的試驗(yàn)結(jié)果，可看出強(qiáng)化熱氣流比自然熱氣流(“煙囪效應(yīng)”)帶走的熱量多，促進(jìn)了通道降溫的效果。夏季太陽(yáng)輻射照度強(qiáng)，強(qiáng)化熱氣流流量增加約2倍，在中午時(shí)段熱氣流帶走的熱量提升作用較大;冬季太陽(yáng)總輻射較弱，強(qiáng)化熱氣流流量只增加約1.5倍，而且中午時(shí)段熱氣流帶走的熱量的提升作用與其他時(shí)段相當(dāng)，都為約30~40%。在相同條件下打開(kāi)風(fēng)機(jī)強(qiáng)化熱氣流后，強(qiáng)化“煙囪效應(yīng)”能比自然熱氣流工況下增大熱氣流流量，增加熱氣流流動(dòng)帶走的熱量(熱功率)，提升雙層玻璃幕墻綜合節(jié)能性。

　　4.結(jié)論

　　在先前的實(shí)驗(yàn)研究中[17]，我們通過(guò)對(duì)利用太陽(yáng)能發(fā)電驅(qū)動(dòng)風(fēng)機(jī)對(duì)雙層幕墻強(qiáng)迫通風(fēng)，發(fā)現(xiàn)了熱通道內(nèi)的強(qiáng)化煙囪效應(yīng)。在此基礎(chǔ)上，本文建立熱氣流的三維流體動(dòng)力學(xué)模型，利用FLUENT軟件進(jìn)行熱工模擬，同時(shí)設(shè)計(jì)實(shí)物模型，分別按無(wú)遮陽(yáng)、遮陽(yáng)百葉全開(kāi)及遮陽(yáng)百葉關(guān)閉三種方式進(jìn)行一系列實(shí)驗(yàn)，得到熱通道幕墻在六種工況下強(qiáng)化熱氣流的溫度場(chǎng)和速度場(chǎng)，并與自然熱氣流進(jìn)行對(duì)比，得出結(jié)論如下：

　　1)強(qiáng)迫送風(fēng)能在雙層幕墻的熱通道內(nèi)產(chǎn)生“強(qiáng)化煙囪效應(yīng)”，導(dǎo)致強(qiáng)化熱氣流流量及熱功率的顯著增加。

　　2)利用三維流體動(dòng)力學(xué)熱工模擬得到的流場(chǎng)和溫度場(chǎng)與實(shí)驗(yàn)結(jié)果一致，從另外的角度充分驗(yàn)證了強(qiáng)迫送風(fēng)所產(chǎn)生的“強(qiáng)化煙囪效應(yīng)”。

　　3)流體動(dòng)力學(xué)熱工模擬可準(zhǔn)確反映熱通道內(nèi)的空氣流動(dòng)規(guī)律，為雙層幕墻節(jié)能技術(shù)提供了新的理論研究方向，對(duì)雙層玻璃幕墻的優(yōu)化設(shè)計(jì)具有較大的實(shí)用意義。

　　參考文獻(xiàn)：

　　[1] 陳海, 姜海清, 郭金基, 等.太陽(yáng)輻射作用下雙層玻璃幕墻熱通道的節(jié)能計(jì)算和實(shí)驗(yàn)研究[J]. 中山大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版), 2006, 45(6): 35-39.

　　[2] 張桂先, 陳立冬, 丁鷗. CFD流體模型在雙層換氣幕墻傳熱分析中的應(yīng)用[J]. 工程建設(shè)與設(shè)計(jì), 2003 (9): 4-7.

　　[3] 陳海輝, 鄧先和, 熊建明. 熱通道玻璃幕墻的熱工計(jì)算[J]. 華南理工人學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版), 2003, 31(3): 89-92.

　　[4] H. Manz, A. Schaelin, H. Simmler. Airflow patterns and thermal behavior of mechanically ventilated glass double facades[J]. Building and Environment, 2004, 39(9): 1023-1033.

　　[5] Xiao-li Xu, Zhao Yang. Natural ventilation in the double skin facade with venetian blind[J]. Energy and Buildings, 2008, 40(8): 1498-1504.

　　[6] Elisabeth Gratia, Andre De Herde. Natural ventilation in a double-skin façade[J]. Energy and Buildings, 36(2): 137-146.

　　[7] 撒世忠, 周亞素, 魏世雄 等.夏熱地區(qū)熱通道玻璃幕墻的熱工數(shù)學(xué)模型[J]. 建筑熱能通風(fēng)空調(diào). 2005, 24(6): 9-18

　　[8] 劉韜, 顧平道, 魏世雄. 熱通道玻璃幕墻熱工性能的CFD數(shù)值模擬[J]. 東華大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版). 2008, 34(4): 486-489.

　　[9] 李榮敏, 顧建明. 玻璃幕墻熱通道內(nèi)氣流組織的模擬與分析[J]. 暖通空調(diào), 2007, 37(1):23-28.

　　[10] 程義華, 撒世忠, 周亞素 等.帶遮陽(yáng)百葉熱通道幕墻的熱工數(shù)學(xué)模型[J]. 建筑熱能通風(fēng)空調(diào), 2006, 25(4): 10-15.

　　[11] GAN G.. Thermal transmittance of multiple glazing computational fluid dynamics prediction[J]. Applied Thermal Engineering, 2001, 21: 1583-1592.

　　[12] GBT 19-87 (2001年版), 采暖通風(fēng)與空氣調(diào)節(jié)設(shè)計(jì)規(guī)范[S]. 北京:中國(guó)建筑工業(yè)出版社.

　　[13] JGJ/T 151-2008, 建筑門(mén)窗玻璃幕墻熱工計(jì)算規(guī)程[S]. 北京: 中國(guó)建筑工業(yè)出版社.

　　[14] 陳海, 姜海清, 郭金基 等. 雙層通風(fēng)幕墻熱氣流有限分析計(jì)算方法的研究[J]. 中山大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版), 2005, 44(1): 34-37.

　　[15] N. Safer, M. Woloszyn, J. J. Roux, Three-dimensional simulation with a CFD tool of the airflow phenomena in single floor double-skin facade equipped with a venetian blind[J], Solar Energy 79 (2005) 193-203.

　　[16] 韓占忠, 工敬, 蘭小平. FLUENT流體工程仿真計(jì)算實(shí)例與應(yīng)用[M]. 北京:北京理工大學(xué)出版社, 2004.

　　[17] 陳海, 毛伙南, 王秋 等.節(jié)能型熱通道光伏幕墻熱氣流計(jì)算與實(shí)驗(yàn)研究[J]. 中山大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版), 2011, 50(5): 39-43.

上一頁(yè)1234下一頁(yè)