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双层热通道幕墙设计程序实例分析（三）

发布时间：2010-03-24

    3. 5遮阳百叶对维护结构得热影响
　　被动式外呼吸幕墙主要特点就是利用外部排气将幕墙箱体内部分空隙间的热量带走，从而保证内部环境的空调节能和好的热舒适度。而其节能的效果取决于带走的热量。本节利用计算流动力学的方法，对被动式外呼吸式幕墙间有无百叶的情况下气流及温度分布进行分析，并得出其不同的系统设置下的能效。
　　3.6温度分布影响
    从本方案热工计算数据来看，如果幕墙间存在百叶，则其可充分阴挡太阳直射入射，并吸收了太阳热能而升温，从幕墙下端进入的室内空气充分吸收百叶，内外层表面玻璃的热量，并从上端排气口排出，外呼吸幕墙带走太阳得热的效能较好。
　　相反，如果没有百叶设置，则太阳直接射人室内，而从幕墙下端进人空隙的室内空气只能够带走部分冷却玻璃的热量，效能十分有限。
　　本工程在设计时，将上述因素考虑在方案设计中，从方案的热空气流动特性热工计算数据可以满足上述二个最主要的因素。
　　图8是外循环双层幕墙不带遮阳系统的，此时温度在箱体内分布包线为4一此热包线很接近内侧中空玻璃内表面，由于热辐射及对流的影响，便靠近内表玻璃温度升高，一般在热包线以外接近内表温度，从A、B、C．E、F、G、G、I、J. ....，温度分别从下部的30摄氏度，风速作用内表面温度达到38摄氏度－44摄氏度。　
 

　               图8  不带遮阳帘箱体内温度分布图

    注:不带遮阳帘时，温度Q一Q包线离内表面玻璃很近
　　图9中的箱体空气温度分布就与图八完全不同，由于遮阳帘的存在，使箱体温度辐射被百叶反射到室外，大部分被遮阳百叶吸收，温度由A点到J点区域升高，仅在遮阳系统本身和向内热度场温度升高也仅仅在G点到J点，做内侧玻璃内表面作用温度是比图八中的Q－Q包线要低3-5摄氏度，由于可见遮阳帘在外循环双层幕墙设计中的作用，从而达到了节能作用，而吸收百叶上的热，通过下面上升的流动空气带走排出箱体外。

                  图9  带遮阳帘箱体内温度分布图　

    注:带有遮阳帘系统外循环双层幕墙箱体温度作用分布在热包线P一P离内表面玻璃较远。
　　气流分布
　　本方案设计中同样对被动式外呼吸幕墙间隙内的气流运动形态进行了分析。在存在百叶的情况下，气流充分环绕百叶自下而上运动，从而有效带走百叶热量。
　　而在没有百叶存在的情况下，气流只是经由外层玻璃内表面向上运动，只带走有限有热量。

　　4．被动式外呼吸幕墙设计优化分析
　　为减少被动式外呼吸幕墙和传统幕墙间的成本差距，同时最大程度的保证被动式外呼吸幕墙的节能效能，在设计上进行优化参数的方法，例如性价比优化设计，选材优化，设置优化，亦对此幕墙设计进行优化分析等措施，以达到最佳的设计方案，分析内容包括:
　　内外层幕墙玻璃的材料选取
　　遮阳百叶宽度和间距的优化
　　通道最佳几何参数选取
　　自动式、半自动电控系统设计参数　
    4.1内外层幕墙玻璃材料选取
　　被动式外呼吸幕墙的外层玻璃选取为半钢化夹胶安全玻璃，为节省投资，方案确定玻璃选取为普通双层中空玻璃的节能效果，被动式外呼吸幕墙选用半钢化夹胶安全抗辐射Low一E玻璃。
　　4.2采用不同性能的内外层玻璃所得到的节能效果
　　相对于传统式单层幕墙设计，采用工AW一E低辐射玻璃作为内层表面玻璃的被动式外呼吸幕墙可减少大约54%的外部得热，而采用透明中空玻璃作为内层表面玻漓的主动式内呼吸幕墙可减少大约54%的外部得热，两者的差别为5%左右。
　　虽然含有百叶的透明中空玻璃幕墙可减少大约54%的外部得热，但考虑到实际运作情况，百叶有机会被升高，而此时内层为普通透明中空玻璃会显著增加空调能耗及影响热舒适度。因此，我们推荐内侧使用Low一E中空玻璃，以提供更好及舒适的室内环境。
　　4.3遮阳百叶间距与百叶宽度关系
　　设于外循环呼吸幕墙之间的百叶宽度和间距，不但影响建筑物的整体通透性，还影响呼吸幕墙系统的节能效果。百叶间距与百叶宽度对于外循环呼吸幕墙节能效果的影响。
　　其结果显示:当百叶间距与百叶宽度之比不变时，外部环境得热亦为定值。
　　如下图所示，幕墙的外部得热与百叶间距/百叶宽度之比正比，百叶之间的距离相对越大，太阳直射人建筑物内部的份额就越大，造成的外部得热就越多，而百叶间距与百叶宽度之比越小，外部环境得热就越小。研究发现，当百叶间距与百叶宽度之比为0.5时，幕墙的外部得热的变化率最大，因此，建议百叶间距与百叶宽度之比为0.5－1.以保证外循环幕墙的节能效果。　

                  图10  维护结构得热变化曲线

    注:阴影部分为本方案选择遮阳帘百叶参数值的优化区间

             表3  百叶间隔/宽度之比与外部得热变化

    5.本工程外循环式双层幕墙造价预算成本(回收年限)

    5.1　成本分析表
    （本设计方案外呼吸双层幕墙与大单元常规中空Low-E幕墙系统

    注：空调系统及相关项目包括被动式外呼吸幕墙所需的风管材料、风机及安装成本等
    传统式单层幕墙和被动式外呼吸幕墙的遮阳百叶分别为手动式及电动控制式。
　  5.2投入成本的回收期预测　
　　本方案热舒适性温度调控及来源均设计以电耗分两种情况：　
　　1）夏天空气制冷耗电取合俺5－10 6个月计算　
　　2）冬季取暖12.20－次年2.20 三个月计算

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