双层通风玻璃幕墙的热过程及热工设计浙江大学建筑设计研究院有限公司310012摘要：随着科学发展和人们牛.活水平的不断提高，当前建筑对玻璃幕墙的要求越来越高，玻璃幕墙的通风性和传热性也更受重视。但是，由于我国对双层通风玻璃幕墙的设计和使用时间都比较短，因此对其热工计算还存在一定的不足和缺陷，木文就主要针对这一问题，分析了双层通风玻璃幕墙的传热过程和节能原理，同时根据CFD流体模型，模拟分析了双层通风玻璃幕墙的传热过程，在得出玻璃幕墙整体传热系数的同时，进一步印证节能原理，进而服务于双层通风玻璃幕墙的热工设计，提出相关建议。关键词：双层通风；玻璃幕墙；热工设计随着高层建筑时代的到来，玻璃幕墙的应用越来越普遍，由于其具有良好的通透性、质感强越来越受到建筑业的欢迎。玻璃幕墙结合了科学技术的应用及建筑美学设计的优势，是现代建筑业的结晶，与传统的单层玻璃幕墙相比，其设计理念先进、结构科学合理、功能相对完善，受到人们的喜爱。一、双层通风玻璃幕墙概述双层通风玻璃幕墙结构不断优化，内外两层玻璃幕墙发挥了不同的作用。外层幕墙通常选择有框玻璃幕墙或者点支式玻璃幕墙，对于防止风雨等恶劣气候的到来具有巨大作用；而内层幕墙往往选用明框玻璃幕墙，通常要进行维修或清洁，为了使其更加方便，在设计时一般会开设活动窗。内外层科学合理的设计结构，形成了相对封闭的热通道，加强了空气的相对流动、交换过程。（空气循环示意图见图1）根据空气流动方式的划分，双层通风玻璃幕墙乂分为封闭式内通风幕墙、开敞式外通风幕墙，由于前者的空气循环主要通过机械系统实现，对设备的要求较高，对于采暖地区应用更为有利。开敞式外通风幕墙则主要依靠自然通风，不需要借助专业机械设备，相对来说，成本较低，当室外的风在进风口进入后，外层幕墙与内层幕墙形成的热通道将热量带走，然后从外层的幕墙排风口排出，对封闭的内层幕墙完全不影响。本文将对开敞式外通风幕墙的热工性能进行探讨。二、幕墙的节能原理和热过程（一）节能原理开敞式外通风幕墙的先进设计理念使得在冬夏两季形成了不同的循环路径达到了节能的效果。冬季吋，通过把外层幕墙的通风U关闭，使热通道变为全封闭状态，在利用温室效应原理，大大提高了内层幕墙的外表面温度，在保温效果实现的同吋也减少了整个建筑物的采暖负荷；而在夏季，通常将外层幕墙的上下两个通风UI全部打开，白天日照温度高，使得热通道的空气在密度的影响下，形成了自下而上的气流，通道内的热量在烟囱效应的作用下不断被带走，内层幕墙的外表面温度随之而降低，起到了室内冷负荷被减少的作用。正是双层玻璃幕墙的节能设计，使得采暖与制冷吋的节能效率大大提高，分别实现了42%一52%、38%—60%的节能比例。（二）热过程通过节能原理的分析，可以明显知道热过程的产生主要在冬季保温和夏季隔热最为显著，而夏季隔热相对于冬季保温过程更为复杂，幕墙主要通过导热、对流、辐射三种形式实现热量的传递，通常被定义为非稳态的周期性传热过程。导热一般是幕墙内外层玻璃的自身相互导热，对流一般是热通道内的空气对流传热及室内、室外的对流过程，辐射主要是太阳辐射带来的室内热量提升及幕墙间的辐射。（见图2）三、CFD流体模型的计算机模拟（-）CFD计算机模拟的基本流程CFD,是ComputationalFluidDynamics的缩写，也就是计算流体动力学，它是有限元软件ANSYS中的一部分，因为0前我国还没有确定的关于双层通风玻璃幕墙的热工计算方法，所以只能暂时用CFD进行模拟。其中，场模拟是指运用能量守恒方程、动量方程以及质量守恒方程等理论，对热通道里面的空气流动情况进行模拟。一般而言，就是通过求解这些理论形成的基本方程组，来获取空气流动情况。CFD模拟过程主要包括两个方面：一是建立数学物理模型的过程，这个过程主要用数学物理模型来描述开敞式的外通风玻璃幕墙热通道里面的表现为粘性流体的空气流动，可以用N-S方程加以描述；二是数值算法求解过程，也就是采用有限容积法对开敞式通风玻璃幕墙热通道里面的空气流动和传热进行离散。我们根据CFD的模拟结果，进而推断出热通道内温度的分布情况和温度梯度...