雙層幕墻熱氣流流體動力學熱工模擬

　　工況5：遮陽百葉關閉、自然熱氣流

圖5 工況5時Z向中截面的溫度和速度分布圖

　　工況6：遮陽百葉關閉、強化熱氣流

圖6 工況6時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比

　　3.結果分析與實驗研究

　　需要注意的是，以上6種工況是選取夏季最熱時(平均太陽輻射強度)的同一照度進行計算的。太陽能發電驅動強迫送風風機額定風量為22 m3/h，因而在工況1與工況2(無遮陽)、工況3與工況4(遮陽百葉全開)及工況5與工況6(遮陽百葉關閉)中，強化熱氣流在扣除額定輸入風量22 m3/h后，其凈增加量分別為12.2、15.71及39.82 m3/h，相對應的熱氣流帶走熱量(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，可以發現，強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的分布更均勻，由此可以解釋強化熱氣流凈增加的原因。該原因可歸結為：太陽輻射熱量從外層玻璃內表面傳入，當風機送風時被迅速帶到熱通道空腔各角落對空氣加熱使溫度上升，上、下層溫度差增大，質量力增加，導致熱氣流迅速增加，熱氣流帶走的熱量(熱功率)也顯著增加。這種現象，我們稱為“強化煙囪效應”;它對雙層幕墻節能技術有重要的實用價值。

　　實驗測試使用的雙層玻璃幕墻實物模型如圖7所示。該實驗模型采用單進風、單出風的結構模式，其寬度為1300mm(通道實際寬度1210mm)，間距600mm，高度為3150mm，扣除進風口及出風口窗柵各375mm以及上部金屬外墻板730mm，最終熱通道高度h=1670mm。進風口流通面積為0.3×1100×300=0.099m2(加裝百葉和防蟲網時)，出風口流通面積為0.5×1100×300=0.165m2，外層為固定式中空玻璃幕墻，內層為半扇固定、半扇平開的中空玻璃窗。試驗選擇在廣州地區天氣晴好時段，測試通道內遮陽百葉開閉程度和增強熱氣流等不同組合作用下熱通道光伏幕墻的溫度場變化，并分析其綜合性能的規律。實際的試驗工作狀態分為：無遮陽自然熱氣流、無遮陽強化熱氣流、半遮陽(遮陽百葉為水平位置，即全開狀態)自然熱氣流、半遮陽強化熱氣流、全遮陽(遮陽百葉為垂直位置，即關閉狀態)自然熱氣流強化熱氣流等6種工況。實測6種工況下雙層幕墻各個表面所接受的太陽輻射照度量和溫度，入風口、通道截面及出風口處熱氣流的速度和溫度。

圖7. 雙層玻璃幕墻試驗模型結構示意圖

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