该文档属于类型a，是一篇关于自然通风双皮幕墙（Naturally Ventilated Double Skin Façade, NVDSF）控制的原创研究论文。以下是针对该研究的学术报告：

自然通风双皮幕墙（NVDSF）中倾斜百叶的控制：实验与理论研究

作者及机构
该研究由Xiaoqing Zhao、Ye Song、Lin Huang、Zihao Song、Qichang Dong、Jiacheng Qi和通讯作者Long Shi共同完成，研究团队来自中国科学技术大学火灾科学国家重点实验室（State Key Laboratory of Fire Science, University of Science and Technology of China）。论文发表于《Applied Energy》期刊，2025年卷377期，文章编号124560。

学术背景
建筑能耗占全球总能耗的20%-40%，其中维持室内热舒适的能耗占比高达40%-60%。双皮幕墙（Double Skin Façade, DSF）因其节能潜力在全球范围内得到广泛应用，而自然通风双皮幕墙（NVDSF）通过可调节通风口实现夏季自然通风和冬季保温，成为幕墙技术的新趋势。百叶（louver）是NVDSF中最有效的被动控制手段之一，但其对自然通风性能的控制机制尚不明确。因此，本研究旨在通过实验和数值模拟，探究不同进风口和出风口百叶倾角（15°–90°）对NVDSF自然通风性能的影响，并提出预测模型和优化运行策略。

研究流程
1. 实验平台搭建
- 实验平台包括测试房间、测量系统和人工光源三部分。测试房间尺寸为2.0 m × 2.0 m × 2.0 m，左侧为NVDSF结构，右侧为通风窗口。NVDSF由外部单层玻璃和内部双层玻璃组成，空腔宽度为0.7 m。
- 百叶设计：出风口百叶位于外部玻璃上部，进风口百叶位于内部玻璃下部，每组百叶由5片叶片组成（尺寸60 mm × 2000 mm × 1.0 mm）。百叶倾角θ定义为叶片与垂直方向的夹角，可调节范围为0°–90°。

1. 测量系统

   • 温度测量：使用热电偶（thermocouples）测量外部玻璃、内部玻璃和空腔的温度，每个位置设置两个热电偶以提高精度。
     
   • 风速测量：使用热线风速仪（hot-wire anemometers）测量出风口、进风口和通风窗口的风速，每个区域设置多个测点取平均值。
     

2. 实验设计与场景

   • 实验在恒定太阳辐射强度（500 W/m²）下进行，测试不同进风口（θi）和出风口（θo）百叶倾角组合（共36种场景，见表1）。
     
   • 实验步骤：固定出风口倾角，逐步增加进风口倾角（15°–90°），待数据稳定后记录风速和温度。
     

3. 理论模型开发

   • 基于质量守恒和能量守恒方程，建立NVDSF出口体积流量的预测模型，考虑百叶有效开口面积（aθ = 5blsinθ）和流量系数（Cd = 0.6）。
     
   • 模型验证：通过实验数据与模型预测值的对比，计算平均相对误差（MRE）。
     

主要结果
1. 百叶倾角对自然通风的影响
- 进风口倾角增加（15°–90°）可增强热浮力驱动效应，提高空腔气流速度。当θi = 60°时，出口风速趋于稳定。
- 出风口倾角增加会增大气流阻力，降低出口风速，但有效开口面积增大。综合作用下，出口体积流量随θo增加而上升，θo = 90°时达到最大值。

1. 最优百叶组合

   • 当θi = 60°、θo = 90°时，出口体积流量最高（0.183 m³/s），比θi = θo = 45°时提升56.4%。
     

2. 温度分布

   • 空腔温度随高度增加而升高，顶部热浮力效应显著。外部玻璃表面温度高于内部玻璃，空腔气流可有效降低内部玻璃温度。
     

3. 理论模型验证

   • 模型预测与实验数据的平均相对误差为13.1%，验证了模型的可靠性。
     

结论与价值
1. 科学价值
- 首次通过实验明确了进风口和出风口百叶倾角对NVDSF自然通风性能的耦合影响机制，填补了该领域的研究空白。
- 提出的理论模型为NVDSF的优化设计提供了量化工具。

1. 应用价值
   
   • 在实际应用中，可通过调节百叶倾角（θi = 60°、θo = 90°）最大化自然通风性能，降低建筑制冷需求并改善室内空气质量。
     
   • 为高层建筑中NVDSF的楼层差异化控制提供了技术依据。
     

研究亮点
1. 创新性发现
- 揭示了百叶倾角对NVDSF热浮力驱动与气流阻力的双重作用机制。
- 首次实验确定了最优百叶组合（θi = 60°、θo = 90°）。

1. 方法创新
   
   • 开发了考虑百叶倾角的NVDSF自然通风预测模型，简化了复杂环境下的性能评估。
     
   • 实验平台设计严谨，通过烟雾可视化（smoke cake）验证了空腔气流路径。
     

其他有价值内容
- 研究讨论了NVDSF在实际运行中的动态调节策略，建议根据环境风速和室内热舒适需求自动调节百叶倾角。
- 未来可进一步研究百叶材料（如相变材料PCM）对NVDSF能效的潜在提升。

该报告全面涵盖了研究的背景、方法、结果和意义，适合向学术界同行传达研究的核心贡献。