2國外相關研究現狀 DSF的節能研究在國外,特別是歐洲已經開展了有二十余年,主要集中在只個方面傳熱過程研究、和建筑運行模式結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。作為指導工程決策最有力的依據,全生命周期分析是整個研究的最終目標,而和建筑運行模式結合的研究正是把微觀的傳熱研究成果與宏觀的聯合了幕墻系統、建筑及空調系統的大模型連接起來的紐帶,對實現建筑的全年能耗模擬至關重要。
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點控制容積方法和計算流體動力學模擬法,實驗研究的目的則在于探討
傳熱系數或者
對流換熱系數的經驗公式,。這些研究結果可以輔助建立數值模型,例如Grabe研究發現,夾層中的自然流動
阻力系數不能采用手冊中給出的機械流動下的阻力系數玻璃表面
對流換熱系數和整個
窗戶的傳熱系數均隨著內外層玻璃溫差呈線性變化,但是前者變化顯著,在溫和氣候地區后者的變化可以忽略。
和建筑運行模式結合的研究包括在特定建筑布局條件下的自然通過改果研究和結合空調系統的研究。計算方法主要有利用商業能耗模擬軟件和根據網絡法計算原理二次開發兩種。荷蘭學者Paassen的研究結果表明,簡單的夜間機械通風能降低40%的裝機容量和能耗,如果考慮采用可控窗戶以及天氣預測系統,節能潛力達到70%以比利時的Gratia模擬發現,只有當幕墻間距小于40cm才會存在明顯的壓力損失,在大多數幕墻中,主要壓力損失出現在空氣出口;對于南面幕墻,自然通風開口大小對夾層內溫度影響很大,但是在前面則影響很小.在夜間利用穿堂風非常可行,但是在白天要非常慎重,防止熱空氣進人室內。采用拔風煙囪則可以保證即使沒有
風壓作用,頂層建筑也能達到通風效果,但是需要調節開口大小以平衡各層通風量。李保峰在其博士論文中對中國冬冷夏熱氣候條件下DsF的熱工性能做了大量實驗研究,提出外循環式更適宜這種氣候,而夾層寬度以400mm為宜,夏季通風應以風壓為主而不是
熱壓,遮陽百葉以及內外幕墻比較理想的材料分別是穿孔的
鋁合金和高透玻璃。
同時,一些建筑的實測結果為設計者提供了寶貴的經驗。Pasquav在德國西
門子大樓的測試結果表明,如果允許出現短暫高溫,整個大樓全年可以采用自然通風,如果不設
吊頂,夜間通風的效果可以大大提高。大樓采用
地源熱泵系統供冷,可滿足全年要求。作者同時指出DSF并不是在任何地方和任何建筑都是節能的,一些模擬假設的邊界條件需要仔細考慮,例如幕墻周邊的溫度往往要比氣象觀測溫度高幾度;對于每層
隔斷的DSF,幕墻中的換氣量更取決于風速和風向,而不是煙囪效應在設計中應該將
雙層幕墻空間與通風口隔斷以防止夏季熱風倒灌,或者設計小面積的DSF而不是整面,或者像德國的Dehi,中心那樣在炎熱季節完全打開外表幕墻,但是這種設計的造價較高,同時導致冬季保溫性能降低。
從全生命周期分析特別是全年建筑能耗分析的角度考察DSF的研究還很少,主要研究指標包括全生命周期經濟性和全生命周期溫室氣體排放量。比較具有代表性的是土耳其學者Cetiner對伊斯坦布爾溫和氣候下的分析,結果表明雙層幕墻最高比單層幕墻最節能方案節能23%,而單層幕墻最便宜的比雙層幕墻最便宜的便宜25%。在雙幕墻系統中,最省能方案可以降低33.9%的能耗,最貴的方案在全生命周期內節省7.7%的資金。
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