双层皮玻璃幕墙在保持玻璃幕墙建筑优美外观的同时，能够改善单层玻璃幕墙建筑空调采暖能耗过高的问题，提高幕墙夏季遮阳隔热和冬季保温蓄热的性能。其中，呼吸式双层皮幕墙相比于机械通风式的双层皮幕墙，控制策略简单，且节省风机能耗，适用于广大夏热冬冷地区。但是当前国内外还缺乏有效分析呼吸式幕墙通风传热性能的方法，使得对幕墙性能的定量评价和优化设计都无据可依。针对这一问题，本文展开了如下研究：首先，通过文献综述，指出有必要改进呼吸式幕墙自然通风的模拟计算方法并进行实验验证，并且亟需设计一套完善的幕墙性能评价体系对幕墙性能进行定量评价，进而实现幕墙的优化设计。其次，针对当前的CFD模拟计算方法在幕墙开口参数处理、太阳辐射传递计算、长波辐射换热计算、百叶区域网格划分等方面存在的问题，研究改进一套适用于呼吸式幕墙工程模拟计算的CFD方法，以求保证计算精度的同时能够节省计算时间。第三，针对当前的实验测试中存在的测试参数不完整、气象条件单一等问题，设计进行了一系列呼吸式幕墙自然通风的实验，以实验结果验证上述CFD方法模拟计算的准确性，并且论证了在存在百叶遮阳设备时引入多孔介质模型来减少模型网格数量和节省计算时间的可行性。第四，针对呼吸式幕墙通风传热的动态特征和当前所采用的几种幕墙性能评价指标的缺陷，设计提出了一套适用于呼吸式幕墙性能评价的体系，该体系采用供冷季平均的太阳辐射能量透过量作为主要评价指标。第五，采用CFD方法计算各种设计形式和参数的幕墙在供冷季的通风传热，并基于幕墙性能评价体系对这些幕墙的性能进行定量评价和对比分析，从而提出适用于北京地区的幕墙优化设计方案。本文设计的模拟计算方法和幕墙性能评价体系能够为多种气候条件、各种设计形式的呼吸式幕墙的性能分析和优化设计提供参考。