双层幕墙的应用与实践(下)

双层幕墙的应用与实践(下)

江河幕墙

领先的幕墙系统整体解决方案供应商

企业使命： 为了人类的生存环境

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双层幕墙的应用与实践(下)

双层幕墙的应用与实践北京江河幕墙股份有限公司——总工程师 黄拥军

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三、双层幕墙设计

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1-1、双层幕墙建筑设计——幕墙厚度及维修方案

外通风双层幕墙

窄腔(150~250mm):幕墙厚度约为300~400mm,使用面积损失0.5%~1%。室外维修 宽腔(350~650mm):幕墙厚度约为600~1000mm,使用面积损失2%~3%。室内维修

内通风双层幕墙维修方案

窄腔(150~250mm):幕墙厚度约为300~400mm,使用面积损失0.5%~1% 。室内维修

不同类型幕墙引起的建筑面积损失 幕墙类型 单层幕墙 窄腔双层幕墙 宽腔双层幕墙 幕墙厚度(m) 0.2 0.3~0.4 0.6~1 建筑长(m) 100 100 100 建筑宽(m) 50 50 50 建筑面积损失百分比 1.20% 1.79%~2.39% 3.57%~5.92%

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1-2、双层幕墙建筑设计——气流组织

外通风双层幕墙：

设置导流装置，以减小局部压力损失、消除 “热斑” 避免气流短路 热通道高度：动力、噪音

外通风双层幕墙气流组织图

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1-2、双层幕墙建筑设计——气流组织(续)

内通风双层幕墙：

通风量设计应综合考虑舒适度要求和自然通风要求。 压力平衡箱

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1-3、双层幕墙建筑设计——自然通风

内通风双层幕墙：

立柱通风器； 下横梁通风器+排气扇； 双层联动开启扇。

外通风双层幕墙：

可在室内设置开启窗，同时打 开内层幕墙开启窗和外层幕墙 进、出风口，实现自然通风，

如左图所示。

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1-4、双层幕墙建筑设计——安全构造

结构构造：

临边防护

防火构造：

防火分区； 防火封堵。

防雷构造

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1-4、双层幕墙建筑设计——双层幕墙选型

建筑使用面积:

宽腔、窄腔

清洁、维修方案:

室内、室外

建造成本

运营成本气候条件:

在冬季空气温差很大的地区，宜采用内通风双层幕墙，回收通风换气时排放的废气 中能量；

在日照时间较长、太阳辐射照度很强的地区，宜采用外通风双层幕墙，充分利用太 阳能；

在空气污染严重的地方，宜优先选用内通风双层幕墙。

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2、双层幕墙结构设计

荷载和地震作用：

重力荷载； 地震荷载； 内荷载； 检修荷载。

结构验算内容：

内、外层幕墙应分别进行结构验算，验算内容及方法同单层幕墙； 内、外层幕墙之间的连接验算； 马道验算； 运输和施工结构验算，包括运输和施工用的临时支撑结构。

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3-1、双层幕墙热工设计——热工分析

采用ANSYS公司的流动

和传热分析软件FLUENT进行仿真分析：

拥有专门的太阳辐射模块；

可分析玻璃等半透明介质的传热特性；可精确模拟双层幕墙流场和温度场。

流场

温度场第11页

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3-1、双层幕墙热工设计——热工分析(续)

采用美国劳伦斯.伯克利国家实验室(LBNL)开发的门窗节能模拟系列软件：

OPTICS:新建或编辑玻璃； WINDOW:模拟玻璃和整窗的传热系数、太阳能得热系数、可见光透射比和结露性能； THERM:模拟框架的热工性能。

温度分布云图

等温线图

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3-1、双层幕墙热工设计——热工分析(续)

理论分析(动态逐时分析法):理论基础：传热学、流体力学； 内通风：7个热量平衡方程(无帘时为5个)+1个连续方程; 外通风：7个热量平衡方程(无帘时为5个)+1个连续方程+1个动量守恒方程。

节能计算模型第13页

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3-1、双层幕墙热工设计——热工分析(续)

热量平衡方程：

外层幕墙玻璃：Q1 h1o (t 1o to ) hc1i (t 1i t a1 )

((273.15 t 1i ) 4 (273.15 t ) 4 )2

1

遮阳百叶：

1

1

0

2

1

(273.15 t 2 ) 4 (273.15 t ) 4 (273.15 t 2 ) 4 (273.15 t ) 4 1i 3o 0 Q2 hc 2o (t 2 t a1 ) hc 2i (t 2 t a 2 ) 1 1 1 1 1 1 1 2 2 3

内层幕墙：

Q3 hc 3o (t 3o t a 2 ) h3i (t 3i ti ) 热通道内空气(内侧、外侧):

((273.15 t 3o ) 4 (273.15 t ) 4 )2

1

2

1

0

3

1

hc 2i (t 2 t a 2 ) hc3o (t 3o t a 2 )

2 a 2Va 2 c p B2 (t a 2 t i ) H

0

hc1i (t 1i t a1 ) hc 2o (t 2 t a1 )

2 a1Va1c p B1 (t a1 t i ) H

0第14页

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3-1、双层幕墙热工设计——热工分析(续)

热量平衡方程：

外层幕墙外表面：0 h1o (t1o to ) U1 (t1i t1o )

内层幕墙内表面：

Q1 2

h3i (t 3i ti )

0 U3 (t 3o

Q3 t 3i ) 2

连续方程：

a1Va1 A1 a 2Va 2 A2 aiVai Ai

动量守恒方程(外通风):Qp Vp Ap Ap L Ak2 1 k 2 d Ap 2 gH o ai

ap第15页

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3-1、双层幕墙热工设计——热工分析(续)

进行传热系数计算时，取太阳辐射照度为0W/m2,则经计算可得到上述各式中 各构件吸收的太阳辐射热Qi=0,计算理论相同。

传热系数计算模型(J=0 W/m2)第16页

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3-1、双层幕墙热工设计——热工分析(续)

理论分析(动态逐时分析法):1.0650传热系数 W/(m2 K)

1.0630 1.0620 1.0610 1.0600 1.0590 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 时刻

E W S N

双层幕墙夏季遮阳系数Sc

1.0640

0.1300 0.1280 0.1260 0.1240 0.1220 0.1200 0.1180 0.116

0 0.1140 0.1120 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 时刻

E W S N

内层玻璃内表面与室内空气间的温差曲线内层玻璃内表面与室内空气间 的温差℃单位面积双层幕墙进入室内热

传热系数

单位面积玻璃幕墙进入室内的热量曲线 60.0 50.0

遮阳系数

6.0 5.0 4.0 3.0 2.0 1.0 0.0 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 时刻 E W S N

量 W/m2

40.0 30.0 20.0 10.0 0.0 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 时刻

E W S N

内表面温差

单位面积平均热流量第17页

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3-2、双层幕墙热工设计——气密和遮阳设计

气密性能设计：

主幕墙； 辅助幕墙； 空调设计时，计算新风量宜包括围护结构的空气渗透引起的新风量，以消

除或降低因空气渗透引起的建筑能耗。

遮阳设计：

遮阳帘位置

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4、双层幕墙工艺设计

风道设计：

通道气密性，保证有组织通风效果；过渡的坡道或导流装置，减小压力损失； 马道应留有足够的通风面积。

局部热桥：

隔热防护

防污设计

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5、双层幕墙主要技术障碍

动态热工计算：方法不统一建筑一体化设计 舒适度评价和检测

定量的热工性能评价指标和检测水密性评价和检测 气密性评价和检测

抗风压性能评价和检测两层幕墙的连接方案具有特殊性 防火设计具有特殊性

智能控制水平评价：定量环保性能评价：定量 隔声设计：要与防火封堵、热通道布置、风口设计等结合第20页

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6、双层幕墙发展方向

双层幕墙与光电幕墙集成，衍生双层光电幕墙，实现节能与产能的结合。 外通风双层幕墙与内通风双层幕墙的集成：混合通风双层幕墙

外通风双层幕墙

内通风双层幕墙

双通风幕墙第21页

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