双层玻璃幕墙热工性能的模拟与节能设计研究开题报告书

毕业设计(论文)开题报告书 题 目双层玻璃幕墙热工性能的模拟与节能设计研究学 院环土学院专 业工程管理姓 名阳 乐学 号1002110114指导教师冯小平 教授 2015年 1月课题来源目前，国内建成的 双层玻璃幕墙（Double-Skin Facade，简称 DSF） 建筑已有近 20 座。但是据业内人士介绍，尽管国内幕墙厂家的生产安装技术都是从欧洲整套引进的，夏季室内过热、空调系统能耗增加仍然是一个普遍现象，和 DSF 在欧洲诸多建筑中达到的提高室内舒适度和减少空调系统规模等效果有较大差距。究其原因主要有四方面：1）设计过程和方法沿袭传统玻璃幕墙，幕墙设计完全交给幕墙厂家完成，而厂家无需对热物理性能负责；2）设计团队中缺少建筑物理工程师，因而不能根据国内不同地区的气候特点和欧洲的差异，以及具体项目的特殊情况开展热物理性能方面的可行性研究；3）学术界和工业界对模拟计算工具在分析 DSF 热物理性能方面的能力和局限的研究刚起步；4）设计规范和标准落后，缺少对这类特殊幕墙的考虑和指导。因此，要设计出利于建筑节能的 DSF，我们不仅需要“拿来”生产等技术工艺，更应该学习外国（特别是欧洲）设计公司在设计过程中的专业配合和辅助设计方法方面的经验，同时针对不同地区气候条件和建筑特点。基于此，本文主要介绍DSF的发展现状、工作原理、热工分析以及节能设计，已达到该行业从业人士的参考水平。科学依据（包括课题的科学意义；国内外研究概况、水平和发展趋势；应用前景等。500字，默认格式：小四宋体；字母数字Times new roman；行距1.25）双层幕墙自开始研究及使用起，就饱受世人关注。在资源紧缺、倡导节能建筑的社会，这种新型的节能幕墙系统利用自呼吸系统为使用者创造出更多的价值，也因此吸引了大批建筑、节能方面的研究人士。本文的研究价值及科学意义也不言自明，笔者希望通过本文的研究为更多的研究人士提供参考资料。双层幕墙的使用源自于西欧，1994-1998在德国达到使用高峰期，后经推广，开始在全世界得到广泛应用。经过20年的研究，国外已经在双层幕墙的节能设计、结构设计、施工工艺等方面取得了较多的成果，积累了许多具有价值的经验。国内的研究要从2000年开始，研究期短，但是也积累了一定经验。在研究成果上，国内大多人士照搬西方的成果，但更多需要根据我国地域辽阔的实际情况，研究出适合不同地域的双层玻璃幕墙。DSF研究的现状基本以廊道式、通道式、箱体式为主，根据通风层结构分类为封闭式内循环和敞开式外循环体系，利用的方法多采用有限元分析，并假设气流是稳定流动的。在诸多已经运行的DSF中，比较于传统的单纯幕墙，DSF节能效果可达到40%50%，造价约为传统的1.54倍，但正常的使用寿命为6年左右，后继需要维修服务等。基于“十三五”期间，国家大力倡导节能减排、变资源粗放式经济为紧缩式经济的方针不会变，各行各行掀起的节能改造势头不会变，DSF的研究也不会停止。建筑一直以来是个高能耗（且持续时间长）行业，在使用过程中伴随着制冷供暖等多套能源系统的使用，资源转化率很低。双层幕墙的使用不仅满足了当代建筑艺术的表达需要，同时也把弥补了传统幕墙高能耗的现状。虽然短期内DSF成本造价高，但是以建筑的寿命达几十年来看， 以可持续发展的眼光来看，双层幕墙的发展前景、研究价值是非常可观的。研究内容（200字）论文研究的目标在于从建筑设计过程和模拟技术两个层面探讨 DSF的节能设计，为今后国内根据不同地区的气候条件和具体建筑特点进行DSF 选型和构造设计提供参考资料、经验和方法。主要研究内容如下：1）双层玻璃幕墙的发展现状及节能效果2）双层玻璃幕墙系统的工作原理3）双层玻璃幕墙结构模型和热物理性能分析4）双层玻璃幕墙中的空气流动特征分析5）双层玻璃幕墙节能设计的方法6）双层玻璃幕墙的优化设计影响因素分析7）双层玻璃幕墙的设计案例8）双层玻璃幕墙运行控制策略拟采取的研究方法、技术路线、实验方案及可行性分析（默认格式：小四宋体；字母数字Times new roman；行距1.25，300字）拟采用的技术路线：提出课题研究现状理论基础研究分析方案设计案例分析总结。拟采用的研究方法及可行性分析：1）观察法：利用空余时间深入双层幕墙的施工现场，观察DSF的施工，掌握一手数据和图纸资料。2）文献资料总结法：由于双层幕墙的研究历史不长，著作等偏少，可网上查阅论文、浏览幕墙专业网站（如联合幕墙网）等。3）访谈设计公司、幕墙厂家和研究机构的相关人士：通过暑假实习期接触的幕墙施工单位以及目前的设计单位，询问相关资深从业人员，在研究过程中给予帮助。4）利用商业软件开展动态热模拟计算分析：目前流行的商业软件有犀牛、豪沃克、CATIA等，在热工分析方面能提供数据；如有结构需要，可利用PKPM计算软件。5）案例研究法：目前建成的商业大楼有多座是双层幕墙外围护结构，可通过案例深入研究DSF。研究计划及预期成果（默认格式：小四宋体；字母数字Times new roman；行距1.25，200字）研究计划：1）2015年1月中旬至3月初，收集资料、文献，做笔记；访谈相关人士，做笔录；2）3月初4月初，初步掌握一至两种热工分析软件，为后续模拟及案例分析时提供依据；3）45月底，完成论文的撰写修改，在这过程中充分利用导师以及实习期的人脉资源。预期成果：通过本次研究，能对目前DSF的研究现状有很深刻的了解，知其已经具备的研究成果以及当前亟待解决的问题。其二，通过热工分析，达到优化结构模型与热物理性能；以案例为基础，分析DSF的工作原理及设计方案，同时优化其运行控制策略。特色或创新之处（默认格式：小四宋体；字母数字Times new roman；行距1.25，50字）双层幕墙的研究起步很晚，所存资料较少，该研究的内容就属于一种创新。另外，本次研究利用了热工分析软件，模拟优化DSF的工作系统；不照搬西欧的DSF研究成果，仅作为参考，着重根据我国国情研究不同地区设计出不同工作方式的双层幕墙。已具备的条件和尚需解决的问题（默认格式：小四宋体；字母数字Times new roman；行距1.25，100字）具备的条件：1）先后在幕墙施工单位（含设计）和房地产幕墙设计岗实习，对幕墙行业已经有深入理解，积累了大量人脉资源，在本论文的研究过程中将大有裨益。2）由于工作之便，积累了大量关于DSF的资料，网络文献库存较多，已经购买了一批专业幕墙网的会员，海量资料有据可查。尚需解决的问题：1）DSF研究起步晚，专业书籍极少，需要其他方面弥补。2）热工分析软件暂未掌握，需要花时间学习软件。3）工程管理专业未在设计方面有深入学习，会在后续研究中（热工模拟、系统设计等）遇到阻碍。4）DSF的防火一直以来是业内人士比较担忧的问题，对于本次研究也是一大难题。指导教师意见 指导教师（签名）： 年 月 日系意见 系主任（签名）： 年 月 日