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用IES模拟双层皮玻璃幕墙 清华大学 建筑学院 刘晶晶 奥雅纳工程咨询公司北京分公司 张志勤 奥雅纳香港工程咨询公司 殷如民 摘要：双层皮玻璃幕墙在欧美的实践和研究已经有大约三十年了，在国内的尝试也刚刚开始，目前还 没有‘种公认的方法能有效预测其能耗性能。本文介绍了采用商业动态热模拟软件IES模拟一座虚拟的 双层皮玻璃幕墙办公建筑的方法，所得结果基本符合经验及以往研究的结论，因此初步认为这种方法是 可行的。 关键词：双层皮玻璃幕墙动态热模拟IES 1研究背景 由于外遮阳不仅不易维护，而且会严重破坏玻璃幕墙带来的美学效果，传统的单层皮玻璃幕墙往往 配合内遮阳使用，使得大量太阳辐射进入室内，造成夏季室内热环境较差以及冷负荷增加。而上世纪七 十年代产生的双层皮玻璃幕墙(Double．SkinFacade，以下简称DSF)正是给遮阳构件提供了一个合适的 位置，既保证了遮阳效果，又不影响建筑美观。此外，夏季两层幕墙之问的空腔通过通风冷却可以避免 百叶温度过高，冬季密闭的双层幕墙可以增加围护结构的传热热阻。 然而，空腔中的通风受到热压和风压两项动力驱动，而室外的风速和风向往往非常不稳定，产生的 作用或促进或抵消热压通风作用，导致空腔内积聚的热量不能及时排出，从而大大增加室内空调负荷， 这样的例子在国内外都很常见。因此，利用计算机模拟技术在设计阶段有效预测和优化DSF就显得非 模拟与建筑热模拟进行耦合迭代计算，作者采用建筑动态热模拟软件IES对DSF进行了模拟和分析。 该软件由英国IES公司开发，其中嵌入了网络法对建筑内的热压和风压引起的流动进行计算，建筑热过 程采用对导热微分方程采用差分方法计算。 2模拟条件 2．1建筑构造 模拟对象是一座虚拟的板式办公楼，高6层(层 高3．6米)，宽5开问(宽4米)，南面除一层外 均采用了自然通风的双层皮玻璃幕墙(如图1)。 DSF每个单元的宽度与办公室开间相等，各层上下 贯通，以格栅分隔，进风口和出风口分别在2层的 底面和6层的顶面上。DSF的外层幕墙采用单层玻 璃，传热系数U=5．88W／(m2·K)，遮阳系数O．955； 内层窗采用双层Low．E玻璃，传热系数 U=I．32W／(m2·K)，遮阳系数0．766，窗台高l米， 窗高2米。两层幕墙之问采用遮阳帘，透过率、吸 收率和反射率分别为o．4、0．3和o．3，每天8：00．20： Oo落下，晚上则升起。北侧窗亦采用双层Low．e 376 图1模型透视 玻璃。其他围护构件均采用标准办公室房问的默认设置，各传热系数为：楼板3．7，屋顶0．25，外墙o．35， 内墙1．7，地面0．24，木门2．4。 2．2气象和空调 气象数据采用的是IES提供的北京逐时气象参数，模拟采用有限差分方法，时问步长为10分钟，预 处理15天，初始温度18℃。模拟时段为8月1日至10日。 办公室内人员、灯光和设备负荷总和为30w／m2，室内空调温度控制在26。C，机械通风换气次数为 1次／h，T作曰空调开启时间为7：00．18：00，周末空调关闭。门窗渗透系数约为o．15l／(s·m·Pan6)。图 2为模拟条件设置界面。 图2 IES界面——模型及模版设置 2．3通风模式 种通风模式下的结果。DSF顶部和底部的进出风口，以及作为各层通道楼板的格栅在各模式中始终是 100％开启的。在通风模式A中，南北办公室的外窗始终关闭，室内只有机械通风和渗透风量；在模式 B中，南向办公室的外窗在20：00．8：00开启20％，北向办公室的外窗始终关闭，南侧办公室在夜间形 成单侧通风；在模式C中，南北办公室的外窗均在20：00．8：00开启20％，并且所有内门也同时开启80％， 办公室在夜间能形成穿堂风。 377 3模拟结果分析 选取8月4日的数据进行模拟结果分析。 3．1通道宽度为0．3m的工况 图3中DSF中的气温变化趋势和室外空气温度及太阳辐射的变化趋势基本一致，峰值较太阳辐射 有将近1小时的延迟。当太阳辐射强度为800W时，首层DSF中的气温峰值高于室外l℃，随着楼层高 度每增加一层，DSF中