２ｏ 年第 期（总第４ 卷第 ６４期） 建筑节能
Ｎｏ．２ ｉｎ ２０１３（Ｔｏｔａｌ Ｎｏ．２６４，Ｖｏ１．４１） ●墙体与设计
ＷＡＬＬ＆ＤＥＳＩＧＮ
ｄｏｉ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１６７３—７２３７．２０１３．０２．００９
被动蒸发冷却式双层皮玻璃幕墙
隔热性能的实验研究木
叶庭乔・，柯秀芳
（１．珠海兴业新能源科技有限公司，广东珠海５１９０６０；２．广东工业大学材料与能源学院，广州５１００９０）
摘要：在炎热的夏季，如果双层皮玻璃幕墙空气夹层气流不畅，夹层空气会因温度过热而成为建筑物的加热源，从而失去降低室内温
度作用。在广州这样夏天气候炎热、以隔热为主的低纬度地区，将被动蒸发冷却技术应用于双层皮玻璃幕墙结构，研究不同朝
向被动蒸发冷却式双层皮玻璃幕墙试验房热通道喷水与对比房热通道无喷水的防热比较（不同流量的防热比较），阐述了蒸发 冷却技术在双层皮玻璃幕墙实施后的实际效果，分析了双层皮玻璃幕墙优化隔热能力的措施和方法。
关键词： 双层皮幕墙； 被动蒸发冷却技术； 不同朝向； 防热比较
中图分类号：ＴＵ１１１．４ 文献标志码：Ａ 文章编号： １６７３．７２３７（２０１３）０２．００３０．０５
Ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌ Ｓｔｕｄｙ ｏｎ Ｔｈｅｒｍａｌ Ｉｎｓｕｌａｔｉｎｇ Ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ ｏｆ Ｐａｓｓｉｖｅ Ｅｖａｐｏｒａｔｉｖｅ Ｃｏｏｌｉｎｇ Ｒｏｏｍ ｗｉｔｈ Ｄｏｕｂｌｅ－Ｓｋｉｎ Ｆａｃａｄｅ
ＹＥ Ｔｉｎｇ－ｑｉａｏ ，ＫＥ Ｘｉｕ－ｆａｎｇ。
（１．ＴｈｅｒｍａｌＥｎｅｒｇｙＲｅｓｅａｒｃｈＩｎｓｔｉｔｕｔｅ，Ｚｈｕｈａｉ ＳｉｎｇｙｅｓＲｅｎｅｗａｂｌｅＥｎｅｒｇｙＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙＣＯ．Ｌｔｄ．，Ｚｈｕｈａｉ ５１９０６０，Ｇｕａｎｇｄｏｎｇ，Ｃｈｉｎａ；
２．Ｆａｃｕｌｔｙ ｏｆＭａｔｅｒｉａｌｓ ａｎｄ Ｅｎｅｒｇｙ，Ｇｕａｎｇｄｏｎｇ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ｏｆＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｏｕａｎｇｚｈｏｕ ５１００９０，Ｃｈｉｎａ）
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｄｕｒｉｎｇ ｔｈｅ ｈｏｔ ｓｕｍｍｅｒ，ｉｆ ｔｈｅｒｅ ｉｓ ｂａｄ ｖｅｎｔｉｌａｔｉｏｎ ｉｎ ｔｈｅ ｉｎｔｅｒｌａｙｅｒ ｏｆ ｄｏｕｂｌｅ－ｓｋｉｎ ｅｉａｓｓ ｃ“ ｎ ｗｄｌ，ｔｈｅ ａｉｒｆｌｏｗ ｉｎｓｉｄｅ ｗｉｌｌ
ｂｅｃｏｍｅ ｋ ｈｅａｔｉｎｇ ｓｏｕｒｃｅ ｏｆｔｈｅ ｂｕｉｌｄｉｎｇ ｂｅｃａｕｓｅ ｏｆｏｖｅｒｈｅａｔｉｎｇ，ｔｈｕｓ ｌｏｓｉｎｇｔｈｅ ｅｆｆｅｃｔｏｆｒｅｄｕｃｉｎｇｔｈｅ ｉｎｄｏｏｒｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ．Ｔｈｅ ｐａｓｓｉｖｅ ｅｖａｐ－ ｏｒａｔｉｖｅ ｃｏｏｌｉｎｇ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ｉｓ ａｐｐｌｉｅｄ ｉｎ ｄｏｕｂｌｅ－ｓｋｉｎｆａｃａｄｅ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ ｉｎ ｌｏｗ－ｌａｔｉｔｕｄｅ ｒｅｇｉｏｎｓ ｐｒｉｎｃｉｐａｌｌｙｆｏｒ ｉｎｓｕｌａｔｉｎｇ ｓｕｃｈ ａｓ Ｇｕａｎｇｚｈｏｕ
ｗｈｉｅｈ ｉｓ ｈｏｔ ｉｎ ｓｕｍｍｅｒ．Ａｎｄ ｐａｓｓｗｅ ｅｖａｐｏｒａｔｉｖｅ ｃｏｏｌｉｎｇ ｄｏｕｂｌｅ－ｓｋｉｎｆａｃａｄｅ ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌ ｒｏｏｍ ｗｉｔｈ ｄｉｆｅｒｅｎｔ ｏｒｉｅｎｔａｔｉｏｎ ｗｉｔｈ ｗａｔｅｒ ｓｐｒａｙ ｏｆ
ｈｏｔ ｃｈａｎｎｅｌ ｉｓ ｃｏｍｐａｒｅｄ ｗｉｔｈ ｔｈｅ ｄｏｕｂｌｅ－ｓｋｉｎｆａｃａｄｅ ｒｏｏｍ ｗｉｔｈｏｕｔ ｗａｔｅｒ ｓｐｒａｙ ｏｎ ｔｈｅｒｍａｌ ｉｎｓｕｌａｔｉｏｎ ｏｆｄｉｆｆｅｒｅｎｔｆｌｕｘ．Ｔｈｅ ｐｒａｃｔｉｃａｌ￣ｆｆｅｃｔ ｉｓ
ｄｅｓｃｒｉｂｅｄ ｅｒ ｕｓｉｎｇｐａｓｓｉｖｅ ｅｖａｐｏｒａｔｉｖｅ ｃｏｏｌｉｎｇ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ｉｎ ｄｏｕｂｌｅ－ｓｋｉｎｆ￣ａｄｅ，ａｎｄ ｍｅａｓｕｒｅｓ ａｎｄ ｍｅｔｈｏｄｓ ｏｆｔｈｅ ｏｐｔｉｍａｌ ｉｎｓｕｌａｔｉｏｎ ｃａ－
ｐａｃｉｔｙｏｆｄｏｕｂｌｅ－ｓｋｉｎｆａｃａｄｅ ｏＴｅ ａｎａｌｙｚｅｄｉｎｄｅｔａｉｌ．
Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ｄｏｕｂｌｅ—ｓｋｉｎ ｆａｃａｄｅ；ｐａｓｓｉｖｅ ｅｖａｐｏｒａｔｉｖｅ ｃｏｏｌｉｎｇ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ；ｄｉｆｅｒｅｎｔ ｏｒｉｅｎｔａｔｉｏｎ；ｃｏｍｐａｒｉｓｏｎ ｏｎ ｔｈｅｒｍａｌ ｉｎｓｕｌａｔｉｏｎ
０ 引言
双层玻璃幕墙外层为传统的玻璃幕墙，内层为不 承重、有外遮阳结构的单层玻璃。两层幕墙之间形成
空气通道，同时，外层幕墙设置进风口和出风口【 】。在
夏季双层玻璃幕墙利用太阳辐射加热的“烟囱效应”，
通过自然通风换气，降低空气夹层的温度 ，同时，结 合内层玻璃外遮阳结构减少太阳辐射对建筑物的辐
射加热，较大程度地降低室内温度嘲；在冬季通过关闭
进出风口，产生温室效应，提高建筑物的保温效果［７１。
双层皮玻璃幕墙技术最早是在欧洲如德国、瑞典、奥
地利等国家发展和应用起来的，欧洲国家侧重于冬季
双层皮玻璃幕墙的应用 。目前双层皮玻璃幕墙技术
在广州这样夏天气候炎热、以隔热为主的低纬度地区
应用甚少 。根据已有的研究结果，在炎热的夏季，如
收稿Ｅｔ期：２０１２．１０．０９；修回日期：２０１２－１１－０２
＋基金项目：广东省科技计划项目（２Ｏ０８Ｂ０５Ｏ１ｏ００４７） 果双层皮玻璃幕墙空气夹层气流不畅，夹层空气会因
温度过热而成为建筑物的加热源，从而失去降低室内
温度的作用［３＇８１。本文以广州广东工业大学被动蒸发冷
却式双层皮玻璃幕墙实验房与双层皮玻璃幕墙对比
房为测试对象，阐述蒸发冷却技术在双层皮玻璃幕墙
实施后的实际效果。研究不同朝向被动蒸发冷却式试 验房热通道喷水与双层皮对比房热通道无喷水的防
热比较。 １实验内容与方法
１．１实验条件及设备
由于双层皮玻璃幕墙空腔气流状态的边界条件
不确定，许多计算机模拟试验的结论以及双层皮玻璃
幕墙相关理论计算的可靠性还存在问题［６－８］。而且在欧
洲相关研究报道中，大多数实验使用的是人工辐射源
以及小尺度的测试立面模型［９－Ⅻ。因此，本文在广东工
业大学东风校区４号楼楼顶设计了两个基本相同的 室外双层皮玻璃幕墙实验房（‘‘试验实验房”比“对比
实验房”多了个喷水装置）（见图１）以进行足尺模型露
天实验的对比测试。
图１ 室外双层皮玻璃幂墙实验房 Ｆｉｇ．１ Ｄｏｕｂｌｅ—ｓｋｉｎ ｆａｃａｄｅ ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌ ｒｏｏｍ 在广东工业大学东风校区４号楼顶设计建造的
两个活动实验房，初始状态均朝南，四周开阔无遮挡，
可进行足尺模型露天实验的对比测试。双层幕墙实验
房设计为箱式外循环双层幕墙，内实验房高３ ｍ（外实
验房高３．３５ ｍ）。实验房设计的尺寸为１．７ ｍ（Ｂ）×
１＿７ｍ（Ｄ）ｘ３．０ｍ（Ｈ），空气腔尺寸为１．７ｍ（Ｂ）ｘ０．４ｍ（Ｄ）ｘ
３．０ ｍ（Ｈ）。双层皮玻璃幕墙立面（１．７ ｍ宽），并且玻璃
空腔间层底部和立面最高处设置可调进出风口，空腔
间距固定。空腔间距４００ ｍｉｌｌ，进出风口距离２．６ ｍ。
实验房为槽钢结构，玻璃幕墙的内、外两层皮通
过连接杆件组成一个箱式整体。内层皮采用玻璃幕
墙，占９０％面积的玻璃墙采用６ｍｍ＋１２Ａ＋６ＩｌｌｌＴＩ中空
玻璃；外层皮采用带框玻璃幕墙，玻璃采用６ ｍｍ＋
６ ｍｎｌ普通玻璃。除玻璃面以外，其他５个面均用
１ ｍｍ厚保温彩瓦、双面板（夹上５０ ｆｌｌｌＴｌ厚聚苯保温板
材料的１ ｎｌｌＴｌ镀锌铁皮板），房子外面空出３００ ｒａｎ１的
空腔空间，外面再用同样的材料把里面的房间包围起 来，形成黑箱，减少其他面对房间传热的影响。房背部
有含聚苯乙烯的铝板１ ｎｌｎｌ厚薄钢板门，实验时门外
侧满贴铝箔。房体底板装上可转向轮子：转向结构由
活动轮轴组成，活动轮轴固定在房体底板下。
１．２ 实验设备和实验测试点布置
本文于２００９年夏秋两季，进行了被动蒸发冷却
式双层皮玻璃幕墙相关系列实验。实验中实验房内壁
表面温度、室内外以及空腔空气温度用热电偶数据采 集模块（４０１８）测量。热球式风速仪在试验实验房空腔
间层离夹层底部１．５ ｍ处放置，用来测试空腔风速以 及温湿度。此外，太阳辐射热监测记录仪ｆＰＣ．２Ｄ）在室
外地坪０．９ ｍ处放置，用来记录室外太阳总辐射量。
所有测试点室外天气变化数据参考当地气象报告。
除幕墙面在房间其他面中心各布置１个测温点，
在夹层内布置４～６个测温点，在夹层从高到低每隔
０．６ ｍ布置１个测温点，即将热电偶的工作端处于夹
层流速最大处、在其中心位置上、在最高处ｆ靠近排风 口）、在最低处（靠近进风口）。用热电偶测一个室内温
度（如４０℃）时，控制水雾喷头（夹层顶部中间）喷水。
图２为双层皮玻璃幕墙实验箱体测试点示意图。为了
后面叙述的简便，本文把被动蒸发冷却式双层皮玻璃 幕墙实验房称为试验房（Ｓ），把普通的双层皮玻璃幕墙
实验房称为对比房（Ｄ）。
夹
夹 试验实验房
保温层
保温层 。 热电偶温度采集点 太阳辐射监测记录仪集点
・ 热线式风速仪采集点
对比实验房
点
。 热电偶温度采集点 太阳辐射监测记录仪集点
・ 热线式风速仪采集点
图２双层皮玻璃幕墙实验箱体测试点示意图
Ｆｉｇ．２ Ｔｅｓｔ ｐｏｉｎｔｓ ｏｆｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌ ｒｏｏｍ ｗｉｔｈ ｄｏｕｂｌｅ－ｓｋｉｎ ｆａｃａｄｅ ２被动蒸发冷却式双层皮幕墙隔热性能的实
验研究
实验的目的是通过试验房（Ｓ）和对比房（Ｄ）在朝向
和喷水流量不同情况下的防热效果对比，测试空腔内
喷水对双层皮玻璃幕墙防热性能的影响，检验低纬度
夏热冬暖地区双层皮玻璃幕墙试验房（Ｓ）和对比房（Ｄ）
在不同朝向对环境的热适应性。２００９年８月２４日、 ８月２７日幕墙立面朝南，９月４日、９月１０日幕墙立
面朝北，９月２２曰、９月２３日、１０月１６日幕墙立面
朝东，１０月１６－－，１８日幕墙立面朝西。
２．１朝南向Ｓ房热通道喷水与Ｄ房热通道无喷水的
防热比较
如图３数据显示：空腔通风，喷水实验房的室内
温度和空腔内温度均明显低于无喷水实验房。喷水
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