7王衍金熱冬冷地區(qū)雙層皮幕墻動(dòng)態(tài)建模與實(shí)驗(yàn)

1、logo湖南大學(xué)土木工程學(xué)院湖南大學(xué)土木工程學(xué)院夏熱冬冷地區(qū)雙層皮玻璃幕夏熱冬冷地區(qū)雙層皮玻璃幕墻的動(dòng)態(tài)模擬及實(shí)驗(yàn)研究墻的動(dòng)態(tài)模擬及實(shí)驗(yàn)研究王衍金，陳友明王衍金，陳友明logo主要內(nèi)容主要內(nèi)容研究目的研究目的1模型的建立模型的建立2驗(yàn)證驗(yàn)證3實(shí)驗(yàn)比較實(shí)驗(yàn)比較4logo一、研究目的一、研究目的 建筑節(jié)能的要求 對(duì)其熱性能或能耗性能缺乏了解 現(xiàn)有軟件或模擬方法存在一些困難和不足 為設(shè)計(jì)者提供相對(duì)簡(jiǎn)單、快速的方法logo雙層皮玻璃幕墻的構(gòu)造雙層皮玻璃幕墻的構(gòu)造室外側(cè)室內(nèi)側(cè)室外側(cè)室內(nèi)側(cè)logo二、模型的建立二、模型的建立光學(xué)計(jì)算光學(xué)計(jì)算傳熱模型傳熱模型氣流計(jì)算氣流計(jì)算logo1. 光學(xué)計(jì)算光學(xué)計(jì)算 多

2、層玻璃幕墻系統(tǒng)的光學(xué)計(jì)算 1）直射輻射 2） 散射輻射 遮陽(yáng)百葉的光學(xué)計(jì)算 1）直射-直射輻射 2）直射-散射輻射 3） 散射-散射輻射 logo多層玻璃幕墻系統(tǒng)的光學(xué)計(jì)算多層玻璃幕墻系統(tǒng)的光學(xué)計(jì)算方法：凈輻射原理0sun12)2(g）1g(3)(g)4(g345)6(g5)(g9)(g8)(g)10(g)7(g) 1 ( j)2( j)4( j)3( j)5( j)6( j)8( j)7( j)10( j)9( jlogo多層玻璃幕墻系統(tǒng)直射輻射的計(jì)算多層玻璃幕墻系統(tǒng)直射輻射的計(jì)算10000000100000000001000000100000000001000000100000000001

3、000000100000000001000000014,4,5 ,3 ,3 ,4,4,2,2,3 ,3 ,1 ,1 ,2,2,0,1 ,1 ,bbbfbbfbbbbbfbbbbbfbbbbbfbbbbbfbbbbbfbbbbbfbbbbbbbbfbbrrrrrrrrrrx000000000beb直射輻射能流計(jì)算式直射輻射能流計(jì)算式：g=x-1brbb,i , bb,i分別第分別第i層的直射層的直射-直射反射和透射率，上標(biāo)直射反射和透射率，上標(biāo)f, b分別表示前向和后向分別表示前向和后向 logo多層玻璃幕墻系統(tǒng)散射輻射的計(jì)算多層玻璃幕墻系統(tǒng)散射輻射的計(jì)算散射輻射能流計(jì)算式：散射輻射能流計(jì)算式：

4、 j=y-1crbd,i , bd,i分別第分別第i層的直射層的直射-散射反射和透射率，上標(biāo)散射反射和透射率，上標(biāo)f, b分別表示前向和后向分別表示前向和后向 10000000100000000001000000100000000001000000100000000001000000100000000001000000014 ,4 ,5 ,4 ,4 ,2 ,2 ,1 ,1 ,2 ,2 ,0 ,1 ,1 ,bddfddfddbddblfddblbddfddbddfddbddblfddblbddfddbddfddbddbddfddrrrrrrrrrry-g(8)g(9)g(10)g(6)g(7)g

5、(9)g(8)g(4)g(5)g(7)g(6)g(2)g(3)g(5)g(4)g(3)g(2)fbd,4bbd,4fbd,5bbdbl,bbdbl,bbd,4fbd,4fbd,2bbd,2bbdbl,fbdbl,fbd,1bbd,1bbd,2fbd,2dfbd,0bbd,1fbd,1rrrrrrrrerclogo系統(tǒng)總透過(guò)率、反射率、吸收率的計(jì)算系統(tǒng)總透過(guò)率、反射率、吸收率的計(jì)算系統(tǒng)總透過(guò)率：dbee)10( j)10(g系統(tǒng)總反射率：dbee) 1 ( j) 1 (gr系統(tǒng)總吸收率：=1-rlogo百葉光學(xué)計(jì)算百葉光學(xué)計(jì)算1. 直射-直射輻射(考慮鏡面特性)rar1rslbbbl,)(直射-

6、直射反射率：r1r2ceabdfgr1r2ceabdfr3r1r2cabdr1fh直射-直射透射率：iiislbbbl,rarn0)1(直射-直射吸收率：bb,blbl,bbbbbl,r1 : 散射因子 rsl : 葉片反射率ra: 被反射部分 所占的比例rai: 第i次反射所 占的比例logo百葉直射百葉直射-散射輻射散射輻射r1r2abcdefg1234567eb直射光學(xué)入射到百葉表面，部分以直射輻射形式傳遞，其余部分以散射輻射形式傳遞logo百葉直射百葉直射-散射輻射散射輻射直射-散射輻射能流計(jì)算式：e=x-1b10000001001100010001000000167646362615

7、754535251474645413736353127262521frfrfrfrfrfrfrfrfrfrfrfrfrfrfrfrfrfrfrfrfrfrxslslslslslslslslslslslslslslslslslslslslslsltbslbslcesercefgsirb0 , 0 , 0 ,)1 (, 0 , 0222fij為表面i與表面j之間角系數(shù)直射直射-散射反射率：散射反射率：bbdbleer) 1 (,直射直射-散射透射率：散射透射率：bbdblee)7(,直射直射-散射吸收率：散射吸收率：bdblbdblbdblr,1logo百葉散射百葉散射-散射輻射散射輻射fbfb1

8、2kfb0fb6i12ki1rbkrb12rb2k1rf12rf2krfkfbfb1234512345fb0fb6ddf33eddf3f3r eddf3eddb3eddb2eddf33eddb3b3r eddb3eddf3eddf2eedet,dbjfikjiikiddbibiddfififjbiddfifiddbibiddbjfeerfeere,1010,)()(fjbikjiikiddfifiddbibibjfiddbibiddfifiddfjfeerfeere,1010,)()(散射散射-散射反射率散射反射率:dddbddbleer0,散射散射-散射透射率散射透射率:dddfddblee

9、6,散射散射-散射透射率散射透射率:ddblddblddblr,1logo百葉總反射率、透過(guò)率、吸收率的計(jì)算百葉總反射率、透過(guò)率、吸收率的計(jì)算百葉總反射率：dbdddblbbdblbbbbltbleeerererr,百葉總透射率：dbdddblbbdblbbbbltbleeeee,百葉總吸收率：tbltbltblr,1logo2. 傳熱模型傳熱模型 為了使計(jì)算過(guò)程更簡(jiǎn)單，計(jì)算速度更快，基于區(qū)域方法，充分考慮太陽(yáng)輻射的影響以及縱向和橫向氣流對(duì)系統(tǒng)傳熱的影響。logo傳熱方程傳熱方程(1) 中空外層玻璃(eg層)isolegiegigigegiegiegskyamegiegiegigapgapga

10、piegiegamamegiegiegqttattattdatthatt,4,4,4,4,eg,i)()()(2)(mc)(2) 中空玻璃空氣夾層(gap層)(2)(2(mc),gap,iigapiiggapgapigapigapieggapgapigapigapttdattdatt(3) 中空內(nèi)層玻璃(ig層)isoligiigingingigiigiigblbligiigiigegegigiigiigicacaigiigiigigapgapgapiigiigqttattattatthattdatt,4,4,4,4,4,4, 11,iig,)()()()()(2(mc)logo傳熱方程傳熱方

11、程(4) 外空腔(ca1層)()()()(mc), 1, 1, 11, 1),2, 1(1, 1, 1),2, 1(, 11, 1, 11, 1, 1,1, 1, 1,1, 1, 1ica1,icaicaicaicaicacaicaicaicacaicaicaicaicaicaiblcablicaicaiigcaigicaicatmctmctmctmctthatthatt(5) 百葉(bl層)isolbliblingingbliblibligigblibliblicacablibliblicacablibliblqttattatthatthatt,4,4,4,4, 22, 11,ibl,)()

12、()()(mc)logo傳熱方程傳熱方程(6) 內(nèi)空腔(ca2層)()()()(mc), 2, 2, 2, 1),2, 1(, 1, 2),2, 1(1, 21, 2, 21, 2, 2,2, 1, 2,2, 2, 2ica2,icaicaicaicaicacaicaicaicacaicaicaicaicaicaiblcablicaicaiingcaingicaicatmctmctmctmctthatthatt(7) 內(nèi)側(cè)玻璃(ing層)isolingiingroomroomingiingiingblblingiingiingigigingiingiingroomroomingiingiing

13、icacaingiingiingqttattattatthatthatt,4,4,4,4,4,4, 22,iing,)()()()()(mc)logo3. 氣流計(jì)算氣流計(jì)算a. 外空腔，內(nèi)空腔 b. 外空腔，內(nèi)空腔 c. 外空腔，內(nèi)空腔d. 外空腔，內(nèi)空腔(1) 氣流方向氣流方向logo熱壓的計(jì)算熱壓的計(jì)算整個(gè)空腔產(chǎn)生的熱壓： 2/)(,ghpmeancaoca外空腔產(chǎn)生的熱壓： 2/)(, 11ghpmeancaoca內(nèi)空腔產(chǎn)生的熱壓： 2/)(, 22ghpmeancaocao: 室外空氣密度。ca,mean: 空腔平均空氣密度。ca1,mean: 外空腔平均空氣密度。ca2,mean:

14、內(nèi)空腔平均空氣密度。logo氣流流量的計(jì)算氣流流量的計(jì)算幕墻入口質(zhì)量氣流質(zhì)量： 5 . 0)2(ocavovcapam底部或頂部流入外空腔的氣流流量： 5 . 01111)2(ocacaocacapamv， ca1分別是空腔入口和外空腔入口流量系數(shù)。分別是空腔入口和外空腔入口流量系數(shù)。logo氣流流量的計(jì)算氣流流量的計(jì)算底部或頂部流入內(nèi)空腔的氣流流量： 5 . 02222)2(ocacaocacapam穿過(guò)百葉的橫向氣流流量： 5 . 0, 1),2, 1(, 1),2, 1()2(icaicacaibicablicacapamca2， bl分別是內(nèi)空腔入口和百葉葉片間流量系數(shù)。分別是內(nèi)空腔入

15、口和百葉葉片間流量系數(shù)。logo區(qū)域質(zhì)量守恒區(qū)域質(zhì)量守恒icacaicaicammm),2, 1(1, 1, 1icacaicaicammm),2, 1(1, 2, 2logo三、實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證三、實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證1. 實(shí)驗(yàn)裝置測(cè)點(diǎn)散射輻射儀總輻射儀logo測(cè)點(diǎn)布置測(cè)點(diǎn)布置(b)0.4002.560熱電偶熱線風(fēng)速儀太陽(yáng)輻射儀0.0800.0800.1402.5602.0000.3000.7000.7000.4400.1000.3300.6700.6702.0002.2000.5001.0000.500(a)1#2#3#logo室外太陽(yáng)輻射值及室內(nèi)外溫度值logo結(jié)果比較結(jié)果比較eg層溫度實(shí)測(cè)值和模擬值tma

16、x=2.1logo結(jié)果比較結(jié)果比較ig層溫度實(shí)測(cè)值和模擬值tmax=1.8logo結(jié)果比較結(jié)果比較bl層溫度實(shí)測(cè)值和模擬值tmax=2.2logo結(jié)果比較結(jié)果比較ing層溫度實(shí)測(cè)值和模擬值tmax=1.6logo結(jié)果比較結(jié)果比較ca1層溫度實(shí)測(cè)值和模擬值tmax=2.4logo結(jié)果比較結(jié)果比較ca2層溫度實(shí)測(cè)值和模擬值tmax=2.6logo四、實(shí)驗(yàn)比較四、實(shí)驗(yàn)比較 空腔間距對(duì)雙層皮玻璃幕墻內(nèi)側(cè)玻璃溫度、進(jìn)出口空氣溫度、通風(fēng)量的影響。 百葉位置對(duì)雙層皮玻璃幕墻內(nèi)側(cè)玻璃溫度、內(nèi)外空腔溫度值的影響。 百葉角度對(duì)內(nèi)側(cè)玻璃溫度值的影響。logo空腔間距對(duì)內(nèi)側(cè)玻璃溫度的影響空腔間距對(duì)內(nèi)側(cè)玻璃溫度的影響空

17、腔間距分別為10cm和20cm的內(nèi)側(cè)玻璃溫度比較。二者結(jié)果比較接近。logo空腔間距對(duì)內(nèi)側(cè)玻璃溫度的影響空腔間距對(duì)內(nèi)側(cè)玻璃溫度的影響空腔間距分別為30cm和40cm的內(nèi)側(cè)玻璃溫度比較空腔間距40cm時(shí)，內(nèi)側(cè)玻璃溫度之更低logo空腔間距對(duì)進(jìn)、出口空氣溫度的影響空腔間距對(duì)進(jìn)、出口空氣溫度的影響同一組實(shí)驗(yàn)比較結(jié)果來(lái)開(kāi)，空腔間距對(duì)進(jìn)、出口空氣同一組實(shí)驗(yàn)比較結(jié)果來(lái)開(kāi)，空腔間距對(duì)進(jìn)、出口空氣溫度并無(wú)太大影響。溫度并無(wú)太大影響。logo空腔間距對(duì)進(jìn)、出口空氣溫度的影響空腔間距對(duì)進(jìn)、出口空氣溫度的影響空腔間距對(duì)通風(fēng)量的影響較小空腔間距對(duì)通風(fēng)量的影響較小logo百葉位置對(duì)內(nèi)側(cè)玻璃溫度的影響百葉位置對(duì)內(nèi)側(cè)玻璃溫度的影響百葉分別距離外側(cè)玻璃20cm和30cm的比較。二者結(jié)果比較接近。logo百葉位置對(duì)內(nèi)側(cè)玻璃溫度的影響百葉位置對(duì)內(nèi)側(cè)玻璃溫度的影響百葉分別距離外側(cè)玻璃20cm和10cm的比較。二者結(jié)果比較接近。logo外空腔溫度外空腔溫度內(nèi)空腔溫度內(nèi)空腔溫度百葉位置對(duì)內(nèi)、外空腔溫度的影響百葉位置對(duì)內(nèi)、外空腔溫度的影響logo百葉位置