论文题目：夏热冬冷地区明框玻璃幕墙冬季传热性能机理研究 ——以苏州市为例
摘要：玻璃幕墙作为一种融技术和艺术为一体的外围护结构,能够提升建筑外立面的美观性,近年来得到了广泛的应用。但玻璃幕墙的主要材料的导热性能都较好,导致其热损失约为传统砌体围护结构的4—5倍。夏热冬冷地区的地理气候较为特殊,冬季湿冷,室内热舒适性较差,随着生活水平的提高,人们普遍开始使用设备进行釆暖,从而导致该地区建筑的冬季采暖能耗较大。本文选取夏热冬冷地区典型城市苏州市的明框玻璃幕墙建筑作为研究对象,以其冬季工况下的传热性能为切入点展开研究,为明框玻璃幕墙的节能设计提供理论基础,对夏热冬冷地区的明框玻璃幕墙的健康发展起到一定促进作用。首先,本文结合传热学原理,对玻璃幕墙的传热过程和其传热系数计算方法进行理论分析。其次,通过实地调研的方法,提取苏州地区明框玻璃幕墙建筑的幕墙系统特征和典型构造节点;并基于MQMC软件平台,通过改变玻璃和框型材两大幕墙主材的相关参数,量化分析各参数对幕墙传热系数的影响程度。然后,运用实验测试法,搭建实验平台,选定典型气候日,对一明框玻璃幕墙试件进行实测,得到试件各部位在实际环境中的传热分布情况。最后,利用软件DeST,对采用不同类型玻璃及框型材作为围护结构的明框玻璃幕墙建筑进行能耗数值模拟,分析不同构造参数对建筑整体能耗的影响,匹配适合该地区的玻璃和框型材组合。本文的研究结果表明:真空玻璃和三玻两腔玻璃热工性能优越,幕墙中空玻璃夹层厚度宜为11—14mm,穿条式断热型材的隔热条截面高度宜在14.8—24.8mm,间层内填充惰性气体以及将镀膜位置设在间层靠室外侧等措施,都可以改善明框的传热性能。玻璃幕墙实际的传热流量受表面换热系数影响较大,实测值与数值模拟结果有一定差异,软件模拟的结果低估了玻璃面板与框型材接缝处的附加传热量,不同样式的铝型材及其在实际中的热流传导机理还有待进一步研究。从节能效果和经济成本两方面考虑,填充惰性气体的Low-E中空玻璃搭配穿条式断桥隔热铝合金型材,是更为适用于苏州地区的明框玻璃幕墙构造形式。
关键词：明框玻璃幕墙;冬季工况;传热性能;节能
学科专业：建筑学
摘要
Abstract
第一章 绪论
1.1 研究背景及意义
1.1.1 研究背景
1.1.2 研究意义
1.2 国内外研究现状及分析
1.2.1 幕墙传热性能研究
1.2.2 幕墙热工软件及模拟研究
1.2.3 围护结构传热系数检测研究
1.2.4 建筑能耗计算与分析
1.3 研究内容和创新点
1.3.1 研究内容
1.3.2 研究创新点
1.4 研究方法及技术路线
1.4.1 研究方法
1.4.2 研究框架
1.5 本章小结
第二章 明框玻璃幕墙传热理论及计算方法分析
2.1 玻璃幕墙的划分及种类的选取
2.1.1 玻璃幕墙的划分
2.1.2 拟研究幕墙的种类
2.2 玻璃幕墙主要材料
2.2.1 玻璃面板
2.2.2 支撑体系
2.2.3 粘结密封材料
2.2.4 金属连接件
2.3 传热基本理论
2.3.1 导热
2.3.2 对流
2.3.3 辐射
2.3.4 总结分析
2.4 门窗幕墙传热系数计算方法
2.4.1 幕墙的几何描述
2.4.2 玻璃面板传热系数计算
2.4.3 框的传热系数计算
2.4.4 线传热系数计算
2.4.5 单幅幕墙传热系数计算
2.4.6 玻璃边缘区域计算理论
2.5 本章小结
第三章 苏州地区明框玻璃幕墙调研及传热数值模拟分析
3.1 夏热冬冷地区的界定及典型城市选取
3.1.1 夏热冬冷地区的界定
3.1.2 典型城市的选取
3.2 幕墙热工软件选取及计算模型搭建
3.2.1 幕墙热工软件选取
3.2.2 计算模型搭建
3.3 苏州地区明框玻璃幕墙实例调研及模拟分析
3.3.1 调研概况
3.3.2 调研数据分析
3.3.3 实例分析
3.3.4 特征小结
3.4 幕墙玻璃对明框玻璃幕墙传热系数的影响
3.4.1 玻璃间隔层构造对传热系数的影响
3.4.2 填充气体对传热系数的影响
3.4.3 真空玻璃类型对传热系数的影响
3.4.4 玻璃镀膜位置对传热系数的影响
3.5 型材系统对明框玻璃幕墙传热系数的影响
3.5.1 隔热形式对传热系数的影响
3.5.2 隔热条形状对传热系数的影响
3.5.3 隔热条截面高度对传热系数的影响
3.5.4 框架材料对传热系数的影响
3.6 本章小结
第四章 苏州地区明框玻璃幕墙传热分布实验测试分析
4.1 玻璃幕墙传热系数现场检测方法的发展
4.1.1 基于太阳辐射模拟的检测方法
4.1.2 MoWiTT门窗现场检测方法
4.1.3 检测方法小结
4.2 实验系统的设计
4.2.1 实验对象及地点
4.2.2 测试原理
4.2.3 测试设备及传感器
4.2.4 测点布置
4.2.5 环境及检测时间的确定
4.3 实验结果及分析
4.3.1 实验结果
4.3.2 与软件模拟值对比
4.3.3 结果分析
4.4 本章小结
第五章 苏州地区明框玻璃幕墙建筑冬季能耗模拟
5.1 能耗模拟软件选取及模型搭建
5.1.1 能耗模拟软件
5.1.2 模拟计算模型搭建
5.2 玻璃类型对明框玻璃幕墙建筑能耗的影响
5.2.1 不同玻璃类型幕墙冬季日负荷变化
5.2.2 不同玻璃类型幕墙冬季月负荷变化
5.2.3 不同玻璃类型幕墙冬季负荷变化
5.2.4 各种玻璃经济性分析
5.3 型材类型对明框玻璃幕墙建筑能耗的影响
5.3.1 不同型材类型幕墙冬季月负荷变化
5.3.2 不同型材类型幕墙冬季负荷变化
5.3.3 不同型材类型幕墙年负荷变化
5.3.4 各种型材经济性分析
5.4 本章小结
第六章 总结与展望
6.1 总结
6.2 展望
参考文献
图表目录
致谢
作者简历