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摘要：本文通过建立标准分析模型，对双层通风玻璃幕墙的热工性能进行研究分析，重点阐述了不同工况及设计参数下对幕墙热能性能的影响变化，从而找出双层通风玻璃幕墙热工性能的影响规律，以期为有关方面提供参考借鉴。
关键词：通风玻璃；幕墙；热工性能；模拟
双层通风玻璃幕墙作为一种新型环保节能玻璃幕墙，由内、外两层幕墙组成，中间形成热通道，通过控制空气的流动可进行热量交换，达到冬季保温、夏季隔热的效果。由于其热工性能影响因素较多，为获取影响其热工性能的规律因素，现采用不同设计参数的双层幕墙及在不同工况条件下进行模拟实验，以分析其变化对热工性能的影响，从而帮助实际工程的设计提供数据支持。
1建立标准分析模型
本文建立了典型内循环双层幕墙模型，采用Gambit软件对模型进行网格划分，应用Fluent定义其边界条件并进行热工性能分析。内循环双层幕墙示意图及相关尺寸见图1，图中H、B和D分别表示热通道的高度、宽度、厚度，din表示进风口高度，dout表示方形出风口边长。H取固定值3000mm，D取固定值200mm。参考《建筑门窗玻璃幕墙热工计算规程》，采用冬季标准计算条件计算传热系数。外层玻璃为6+12+6mm厚的中空玻璃，内层玻璃为6mm厚单片玻璃。本文所研究的各影响参数及其取值见表1。
2.1不同进风口高度时热工性能随出风口风速变化结果
空气间层高度为3000mm，宽度为1000mm，厚度为200mm，进风口高度分别为10mm、25mm、50mm、100mm时，外玻1（WB1）外表面、外玻2（WB2）内表面、内玻（NB）内表面、出风口（OUTLET）的平均温度以及U值随出风口风速变化结果见图2。此时各模型玻璃表面辐射率均为0.84。
由图2可知：
（1）外玻1外表面、外玻2内表面、内玻内表面、出风口的加权平均温度均随出风口风速的增大而提高；
（2）各模型U值随出风口风速的增大而降低；
（3）关闭出风口无机械通风时，各热工性能数据结果基本相同；
（4）当出风口风速由0变化到0.1m/s时，各模型外玻1外表面、外玻2内表面、内玻内表面平均温度均有显著提高，U值明显减小，特别是进风口高度为100mm对应模型的温度和U值变化幅度最大；进风口高度为10mm、25mm、50mm和100mm对应模型的外玻1外表面平均温度分别提高了0.14℃、0.36℃、0.64℃、1.1℃；进风口高度为10mm、25mm、50mm和100mm对应模型的外玻2内表面平均温度分别提高了0.55℃、1.39℃、2.45℃、4.19℃；进风口高度为10mm、25mm、50mm和100mm对应模型的内玻内表面平均温度分别提高了0.39℃、0.94℃、1.6℃、2.61℃；进风口高度为10mm、25mm、50mm和100mm对应模型的U值分别减小了0.07W/（m2•K）、0.19W/（m2•K）、0.33W/（m2•K）、0.53W/（m2•K）；
（5）外玻1外表面、外玻2内表面的加权平均温度随出风口风速的增大具有相近的变化规律：进风口高度为10mm时，其温度整体提高速度最快，之后依次是进风口高度为25mm、50mm、100mm对应模型温度；当进风口高度为10mm和25mm时，其温度变化速度较为均匀；当进风口高度为50mm和100mm时出风口风速从0到0.1m/s时，其温度变化幅度较大，之后温度提高速度较为均匀；
（6）出风口风速为0-0.1m/s时，各对应模型的内玻内表面加权平均温度均显著提高；出风口风速大于2m/s时，进风口高度为25mm和50mm对应模型的温度基本相等；
（7）进风口高度为10mm时，在相同出风口风速条件下其出风口加权平均温度均为最低；出风口风速为0-2m/s时，出风口温度随进风口高度的增大而逐步提高；出风口风速大于2m/s时，进风口高度为25mm、50mm和100mm对应模型的温度较为接近，且均大于进风口高度为10mm模型对应温度；
（8）随着出风口风速的增大，进风口高度为10mm对应模型的U值下降速度最快；当进风口风速为0-0.1m/s时，随着进风口高度的增加，U值逐渐减小，且进风口高度100mm对应模型的U值减小幅度最大；出风口风速小于2m/s，进风口高度为100mm对应模型的U值最小；出风口风速为2m/s时，不同进风口高度对应模型的U值较为接近；出风口风速大于2m/s，进风口高度为10mm对应模型的U值最小，进风口高度为25mm和50mm对应模型的U值基本相等，进风口高度为100mm对应模型的U值随出风口风速的增大而降低但降速减小。
2.2不同通道宽度时热工性能随外玻1内表面辐射率变化结果
热通道高度为3000mm，厚度为200mm无机械通风，宽度分别为1000mm、1500mm、2000mm时外玻1（WB1）外表面、外玻2（WB2）内表面、内玻（NB）内表面的面积加权平均温度以及U值随外玻1内表面辐射率变化的结果见图3。此时模型中其他玻璃表面辐射率取0.84。
由图3可知：
（1）外玻1外表面的加权平均温度和U值随着外玻1内表面辐射率的增大而逐步提高，变化曲线光滑；
（2）外玻2内表面和内玻内表面的加权平均温度均随外玻1内表面辐射率的增大而降低，变化曲线光滑；
（3）关闭进风口无机械通风时，各热工性能数据结果较为接近；
（4）当关闭进风口且出风口无机械通风时，热通道宽度的大小对热工性能的影响很小。
2.3不同通道宽度时热工性能随出风口风速变化结果
热通道高度为3000mm，厚度为200mm时，宽度分别为1000mm、1500mm、2000mm时外玻1（WB1）外表面、外玻2（WB2）内表面、内玻（NB）内表面、出风口（OUTLET）的面积加权平均温度以及U值随出风口风速变化的结果见图4。此时各模型进风口高度均为100mm，外玻1外表面辐射率为0.84，由于热通道宽度为2000mm时，需要较大的出风口风速才能使得不同热通道宽度模型的通道内风速较为接近，故分析时出风口风速最大值为10m/s。
由图4可知：
（1）外玻1外表面、外玻2内表面、内玻内表面、出风口的加权平均温度均随出风口风速的增大而提高，风速位于0.1-2m/s之间时各模型表面温度变化不大；
（2）各模型U值随出风口风速的增大而降低，风速位于0.1-2m/s之间时各模型U值变化不大；
（3）关闭出风口无机械通风时，各热工性能数据结果基本相同；
（4）当出风口风速由0变化到0.1m/s时，各模型外玻1外表面、外玻2内表面、内玻内表面平均温度均有显著提高，U值显著减小；热通道宽度为1000mm、1500mm和2000mm对应模型的外玻1外表面平均温度分别提高了1.1℃、1.11℃、1.13℃；热通道宽度为1000mm、1500mm和2000mm对应模型的外玻2内表面平均温度分别提高了4.19℃、4.24℃、4.32℃；热通道宽度为1000mm、1500mm和2000mm对应模型的内玻内表面平均温度分别提高了2.61℃、2.64℃、2.68℃；热通道宽度为1000mm、1500mm和2000mm对应模型的U值均减小了0.53W/（m2•K）；
（5）外玻1外表面、外玻2内表面和内玻内表面的加权平均温度随出风口风速的增大具有相近的变化规律：热通道宽度1000mm时，其温度提高速度最快，之后依次是热通道宽度为1500mm、2000mm对应模型的温度；当出风口风速小于2m/s时，各表面温度相差不大；当出风口风速大于2m/s时，热通道宽度为1000mm对应模型各表面温度最高，之后依次是热通道宽度为1500mm和2000mm对应模型表面温度；
（6）出风口风速小于2m/s时，热通道宽度为1500mm和2000mm对应模型的出风口温度基本相等；出风口风速大于2m/s时，热通道宽度为1500mm较热通道宽度为2000mm对应模型的出风口温度高；无论出风口风速大小，热通道宽度为1000mm对应模型的出风口温度均最高；
（7）随着出风口风速的增大，热通道宽度为1000mm对应模型的U值下降速度最快；出风口风速小于2m/s时，不同热通道宽度对应模型的U值较为接近；出风口风速大于2m/s时，热通道宽度为1000mm对应模型的U值最低，之后依次是热通道宽度为1500mm和2000mm对应模型的U值；热通道宽度为2000mm对应模型的U值随着风速的增大而降低但幅度有限，当出风口风速为10m/s时，其U值为0.87W/（m2•K），而热通道宽度为1000mm对应模型在出风口风速为5m/s时的U值为0.85W/（m2•K），此时两个模型热通道内气体平均流速相等。
3结语
总之，由于双层玻璃幕墙的热工性能分析较之单层玻璃幕墙的热工分析复杂，需要对此进行建立三维模型进行模拟实验，通过上述热工分析，该实验项目双层玻璃幕墙的各项热工性能变化均能满足实验设计所需求，其实验结果数据具有准确的参考价值，可以为有关方面提供相关技术支持。
参考文献：
[1]陈海辉、邓先和、熊建明.热通道玻璃幕墙的热工计算[J].华南理工大学学报（自然科学版）.2003（03）
[2]彭晓彤、林晨、沈捷攀.双层通风玻璃幕墙的热过程及热工设计[J].工业建筑.2006（07）