4 热效率
及K值的计算分析
4.1 热效率的计算
在内循环双层幕墙中，通风增热效率定义为热通道中气流带进室内的热量与投射到幕墙上的太阳辐射总热量的比值，用式子表示如下：
是外层玻璃经太阳辐射传递给模型通道的热量：
其中，
为外层玻璃的传热系数，
为外层玻璃外表面平均温度，
为外层玻璃内表面平均温度，
为热通道有效高度乘热通道宽度。
是热通道中流动热气流流动消耗
及所带进的能量
，与气流是层流或紊流流态有关，、及可由下式计算得到：
式中，
为单位质量的等压比热；
为热气流密度；
为热气流速度；
为进出风口温度差；
为紊流热交换系数；
为沿垂直于
方向
的变化梯度；为气流的动压力，
为通道中热气流的质量流量。
值越高，说明同等条件下由热通道带进室内的热量就多，室内增热性能越好，因此室内制暖负荷就越低，因此幕墙的冬季节能效果也就越好。
4.2 K值的计算
在稳态传热条件下，双层玻璃幕墙的综合传热系数用K来表示[5]
其中，
为幕墙的总热阻，它与综合传热系数互为倒数。
式中，
为外层玻璃外表面的换热系数，
为内层玻璃内表面的换热系数：
其中，
和
分别为室外和室内平均风速。
为双层玻璃幕墙空气层的综合传热系数，由下式计算：
式中，
、
为内外玻璃的热阻，而热通道空气层的传热系数h由下式计算：
式中，
为空气层的对流换热系数，由下式计算：
其中，
为热通道内的平均风速。
为空气层辐射换热系数，对于两平行玻璃，其空气层辐射传热系数为：
式中，
为Stefan-Boltzmann常量，
为单层玻璃的热力学平均温度，
为中空玻璃的热力学平均温度，
、
分别为单层玻璃和中空玻璃的表面发射率。
4.3 模拟结果及分析
表1 冬季内循环的气流量、进出口温度及增热效率
从表1我们可以看到，在强化热气流的条件下，双层幕墙的通风量比自然热气流的情况下提高了54.28%；对于单榀双层幕墙来说，在自然热气流的情况下，外层玻璃经太阳辐射传递给模型通道的热量为
=131.49瓦，通过热通道带进室内的热量为
=39.21瓦；而在强化热气流的情况下，=128.86瓦，通过热通道带进室内的热量为=56.73瓦；相比之下，增热效率从29.82%增加到44.03%。此外，该双层幕墙在冬季内循环运行时的综合传热系数仅在1.114 
到1.117 之间，这说明冬季时机械送风可有效提高双层幕墙向室内增热的效率，向室内带进更多的热量，从而提高室内的气温，降低冬季制暖负荷，具有良好的冬季保温增热性能。
5 结论
本文使用CFD软件对夏热冬暖地区的双层幕墙冬季运行工况进行了模拟，考虑了自然热气流和强化热气流两种工况，获得了热通道内的速度和温度分布细节，并计算了热效率和综合传热系数两个重要参数，得出的结论如下：
(1)机械送风产生的强化热气流能显著增加热通道的通风量，热通道的气流平均速度比自然热气流的工况增加约0.1m/s；
(2)冬季强化送风的热效率达到44.03%，明显高于自然热气流的情况；
(3)双层幕墙在冬季内循环运行时的综合传热系数仅为1.114 到1.117 之间，具备良好的保温性能。
参考文献
[1] 热通道玻璃幕墙数值模拟研究与优化设计, 魏世雄, 东华大学 硕士学位论文, 2006.
[2] 太阳辐射作用下双层玻璃幕墙热通道的节能计算和实验研究, 陈海, 姜海清, 郭金基等, 中山大学学报(自然科学版), 2006年11月 第45卷第6期.
[3] 双层皮通风围护结构的热特性模型研究综述, 徐新华, 建筑节能, 2013年1月 第41卷第263期.
[4] Three-dimensional simulation with a CFD tool of the airflow phenomena in single floor double-skin facade equipped with a venetian blind, N. Safer, M. Woloszyn and J.J. Roux, Solar Energy 79 (2005) 193-203.
[5 华东地区双层幕墙冬季的CFD 热工模拟计算, 童林明, 刘斌, 梁曙光等, 广东土木与建筑, 2009年9月 第9期.
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