双层幕墙热气流流体动力学热工模拟

　　工况5：遮阳百叶关闭、自然热气流

图5 工况5时Z向中截面的温度和速度分布图

　　工况6：遮阳百叶关闭、强化热气流

图6 工况6时Z向中截面的温度和速度分布图

　　表1 热工模拟六种工况的对比

　　3.结果分析与实验研究

　　需要注意的是，以上6种工况是选取夏季最热时(平均太阳辐射强度)的同一照度进行计算的。太阳能发电驱动强迫送风风机额定风量为22 m3/h，因而在工况1与工况2(无遮阳)、工况3与工况4(遮阳百叶全开)及工况5与工况6(遮阳百叶关闭)中，强化热气流在扣除额定输入风量22 m3/h后，其净增加量分别为12.2、15.71及39.82 m3/h，相对应的热气流带走热量(热功率)也成倍增加。观察图1到图6中Z向中截面温度分布图，可以发现，强化热气流的温度比自然热气流的温度高，并且在热通道空腔内的分布更均匀，由此可以解释强化热气流净增加的原因。该原因可归结为：太阳辐射热量从外层玻璃内表面传入，当风机送风时被迅速带到热通道空腔各角落对空气加热使温度上升，上、下层温度差增大，质量力增加，导致热气流迅速增加，热气流带走的热量(热功率)也显著增加。这种现象，我们称为“强化烟囱效应”;它对双层幕墙节能技术有重要的实用价值。

　　实验测试使用的双层玻璃幕墙实物模型如图7所示。该实验模型采用单进风、单出风的结构模式，其宽度为1300mm(通道实际宽度1210mm)，间距600mm，高度为3150mm，扣除进风口及出风口窗栅各375mm以及上部金属外墙板730mm，最终热通道高度h=1670mm。进风口流通面积为0.3×1100×300=0.099m2(加装百叶和防虫网时)，出风口流通面积为0.5×1100×300=0.165m2，外层为固定式中空玻璃幕墙，内层为半扇固定、半扇平开的中空玻璃窗。试验选择在广州地区天气晴好时段，测试通道内遮阳百叶开闭程度和增强热气流等不同组合作用下热通道光伏幕墙的温度场变化，并分析其综合性能的规律。实际的试验工作状态分为：无遮阳自然热气流、无遮阳强化热气流、半遮阳(遮阳百叶为水平位置，即全开状态)自然热气流、半遮阳强化热气流、全遮阳(遮阳百叶为垂直位置，即关闭状态)自然热气流强化热气流等6种工况。实测6种工况下双层幕墙各个表面所接受的太阳辐射照度量和温度，入风口、通道截面及出风口处热气流的速度和温度。

图7. 双层玻璃幕墙试验模型结构示意图

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