机械通风双层皮幕墙空腔宽度对热工性能影响的数值研究
《Buildings》:Numerical Investigation of Cavity-Width Effects on the Thermal Performance of a Mechanically Ventilated Double-Skin Fa?ade
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时间:2026年09月11日
来源:Buildings 3.4
摘要
双层幕墙(DSF)是一种有前景的建筑围护结构策略,通过促进腔室内热量在传递至室内环境之前被排出,从而改善热管理性能。本研究数值探讨了夏季运行条件下腔体宽度对机械通风双层幕墙热力-流体性能的影响。采用RNG k-ε湍流模型结合离散坐标辐射模型建立了二维计算流体力学(CFD)模型。通过速度为0.765 m s?1的速度入口施加机械通风,入口空气温度为17 °C,太阳辐射强度为365.4 W·m?2。数值模型与已发表的实验温度测量数据进行验证,平均绝对相对误差约为5.65%。将验证后的模型应用于0.10至0.70 m范围内的腔体宽度。腔体宽度的增加显著改变了气流发展和热场分布。监测温度从0.10 m时的31.66 °C降至0.50 m时的17.64 °C,而进一步增大腔体宽度仅产生小幅降低,分别为0.60 m和0.70 m时的17.43 °C和17.28 °C。总传热率从0.10 m时约1000 W增加至0.50 m时最大值1388 W,随后在0.60 m和0.70 m时分别略有下降至1379 W和1376 W。该温度降低增强了从幕墙腔室内排出热量的能力,有助于限制热量向室内环境传递,改善夏季条件下的室内热舒适度。这些结果表明腔体宽度与排热性能之间存在非单调关系,在所研究的构型中,0.50 m提供了最高的传热率。该结果仅适用于本研究中所考虑的几何形状、边界条件、通风量和运行条件。不应将其解读为机械通风双层幕墙的普适最优腔体宽度。研究结果凸显了腔体宽度选择在机械通风双层幕墙热管理与设计中的重要性,对实现节能建筑围护结构具有重要意义。
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