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《湖南大学》 2013年
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夏热冬冷地区双层玻璃幕墙热工性能模型分析

吴军翟  
【摘要】:随着通风式双层玻璃幕墙的应用越来越广泛,其热工性能也引起了国内外专家学者的极大兴趣。作为房间冷热负荷和建筑能源消耗的主要部分,玻璃幕墙此类透光式围护结构的传热具有波动大,非稳态的特点。而这一特点在我国的夏热冬冷地区表现得尤为突出。因此,如何能够准确快速的得到通风式双层玻璃幕墙的动态热工参数,对于工程应用与理论研究来说,是非常重要的。 本文研究了通风式双层玻璃幕墙的传热机理,并建立了相应的热工计算模型对其夏季动态传热过程进行了数值模拟。 本文首先建立了太阳辐射模型,确定了长沙地区逐时的室外太阳辐射强度、壁面太阳入射角、壁面太阳高度角等重要参数。并基于界面能量平衡原理,建立动态光学模型,计算了随壁面太阳入射角而逐时变化的光学参数。为之后的动态热工模型建立了基本框架。 通常情况下,通风式双层幕墙的空腔中都装有百叶遮阳,能够很好的阻止太阳辐射热量进入室内。为了研究的方便,有一些研究学者把百叶叶片当成了理想的散射体,这种处理方法虽然能够简化计算,但也会降低结果的精度。在本文中作者结合相关几何学知识建立了能够精确计算百叶遮阳能量分布的百叶单元模型,分别计算了百叶叶片镜面反射与漫反射的能量。并利用太阳辐射与光学模型,计算了百叶反射回外层幕墙、百叶自身吸收、穿过百叶到达内层幕墙的能量数值。 通过划分区域与节点,提出了物理意义简单明确的类区域模型,建立了带有遮阳的通风式双层玻璃幕墙的热工计算模型。将整个模型划分为数个子区域,利用能量守恒的原理建立了能量平衡微分方程组,并利用有限差分法进行了模型的数值求解。并详细的讨论了能量平衡方程中对流换热系数与质流量系数的确定方法。 最后利用本文自编的程序,对自然通风双层玻璃幕墙的夏季工况进行了仿真模拟,并对模拟结果做出了相应分析,最后得出了模拟结果良好,符合预期的结论。这表明本文的通风式双层幕墙热工计算模型具有较高的可信度,适合工程设计人员在实际工程计算中采用。
【学位授予单位】:湖南大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2013
【分类号】:TU111.4

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