雙層幕墻熱氣流流體動(dòng)力學(xué)熱工模擬

　　工況5：遮陽(yáng)百葉關(guān)閉、自然熱氣流

圖5 工況5時(shí)Z向中截面的溫度和速度分布圖

　　工況6：遮陽(yáng)百葉關(guān)閉、強(qiáng)化熱氣流

圖6 工況6時(shí)Z向中截面的溫度和速度分布圖

　　表1 熱工模擬六種工況的對(duì)比

　　3.結(jié)果分析與實(shí)驗(yàn)研究

　　需要注意的是，以上6種工況是選取夏季最熱時(shí)(平均太陽(yáng)輻射強(qiáng)度)的同一照度進(jìn)行計(jì)算的。太陽(yáng)能發(fā)電驅(qū)動(dòng)強(qiáng)迫送風(fēng)風(fēng)機(jī)額定風(fēng)量為22 m3/h，因而在工況1與工況2(無(wú)遮陽(yáng))、工況3與工況4(遮陽(yáng)百葉全開(kāi))及工況5與工況6(遮陽(yáng)百葉關(guān)閉)中，強(qiáng)化熱氣流在扣除額定輸入風(fēng)量22 m3/h后，其凈增加量分別為12.2、15.71及39.82 m3/h，相對(duì)應(yīng)的熱氣流帶走熱量(熱功率)也成倍增加。觀察圖1到圖6中Z向中截面溫度分布圖，可以發(fā)現(xiàn)，強(qiáng)化熱氣流的溫度比自然熱氣流的溫度高，并且在熱通道空腔內(nèi)的分布更均勻，由此可以解釋強(qiáng)化熱氣流凈增加的原因。該原因可歸結(jié)為：太陽(yáng)輻射熱量從外層玻璃內(nèi)表面?zhèn)魅耄��?dāng)風(fēng)機(jī)送風(fēng)時(shí)被迅速帶到熱通道空腔各角落對(duì)空氣加熱使溫度上升，上、下層溫度差增大，質(zhì)量力增加，導(dǎo)致熱氣流迅速增加，熱氣流帶走的熱量(熱功率)也顯著增加。這種現(xiàn)象，我們稱為“強(qiáng)化煙囪效應(yīng)”;它對(duì)雙層幕墻節(jié)能技術(shù)有重要的實(shí)用價(jià)值。

　　實(shí)驗(yàn)測(cè)試使用的雙層玻璃幕墻實(shí)物模型如圖7所示。該實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ筒捎脝芜M(jìn)風(fēng)、單出風(fēng)的結(jié)構(gòu)模式，其寬度為1300mm(通道實(shí)際寬度1210mm)，間距600mm，高度為3150mm，扣除進(jìn)風(fēng)口及出風(fēng)口窗柵各375mm以及上部金屬外墻板730mm，最終熱通道高度h=1670mm。進(jìn)風(fēng)口流通面積為0.3×1100×300=0.099m2(加裝百葉和防蟲(chóng)網(wǎng)時(shí))，出風(fēng)口流通面積為0.5×1100×300=0.165m2，外層為固定式中空玻璃幕墻，內(nèi)層為半扇固定、半扇平開(kāi)的中空玻璃窗。試驗(yàn)選擇在廣州地區(qū)天氣晴好時(shí)段，測(cè)試通道內(nèi)遮陽(yáng)百葉開(kāi)閉程度和增強(qiáng)熱氣流等不同組合作用下熱通道光伏幕墻的溫度場(chǎng)變化，并分析其綜合性能的規(guī)律。實(shí)際的試驗(yàn)工作狀態(tài)分為：無(wú)遮陽(yáng)自然熱氣流、無(wú)遮陽(yáng)強(qiáng)化熱氣流、半遮陽(yáng)(遮陽(yáng)百葉為水平位置，即全開(kāi)狀態(tài))自然熱氣流、半遮陽(yáng)強(qiáng)化熱氣流、全遮陽(yáng)(遮陽(yáng)百葉為垂直位置，即關(guān)閉狀態(tài))自然熱氣流強(qiáng)化熱氣流等6種工況。實(shí)測(cè)6種工況下雙層幕墻各個(gè)表面所接受的太陽(yáng)輻射照度量和溫度，入風(fēng)口、通道截面及出風(fēng)口處熱氣流的速度和溫度。

圖7. 雙層玻璃幕墻試驗(yàn)?zāi)Ｐ徒Y(jié)構(gòu)示意圖

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