某已建成火车站节能标准的权衡判断探讨

王磊

中铁第四勘察设计院集团有限公司

某已建成火车站节能标准的权衡判断探讨

王磊

中铁第四勘察设计院集团有限公司

作为大型公共建筑，冬冷夏热地区的火车站在夏季的空调能耗巨大。考虑到采光等因素的影响，屋顶的透明面积比需要达到一定的值。但是，过高的透明比会导致夏季空调能耗的升高，因此需要采用相关模拟软件对建筑作一个动态权衡研究，以判断其是否达到国家节能设计标准。

火车站 空调能耗 节能标准 权衡判断

0 引言

某已建成火车站建筑占地面积广，进深大，天然采光是其最重要的采光途径。而天然采光主要通过半透明屋顶以及四周的玻璃幕墙来实现。通过直接判断，该车站建筑除了候车层区域，其他各区域均满足一般建筑节能设计的规定值。从采光等功能考虑，候车层屋顶实际的透明面积比设计为22.3%，不满足《公共建筑节能设计标准》第4章条款4.2.6的要求，“屋顶透明部分的面积不应大于屋顶总面积的20%，当不能满足本条文的规定时，必须按本标准第4.3节的规定进行权衡判断”[1]。根据该条款，以下采用权衡判断法确定候车厅的围护结构设计是否满足节能建筑标准。

1 围护结构权衡判断法

采用空调动态负荷计算法，针对逐时变化的室外气象条件和室内工作要求的温湿度，根据围护结构特性计算出全年8760h逐时的空调负荷值。全面考虑了房间围护结构和物体的蓄热与放热，是一种精确的负荷计算方法[2]。

以下节能权衡计算中，分别计算设计建筑和参照建筑的全年冷热负荷以及总负荷。计算中设计建筑和参照建筑，除屋顶透明面积、窗墙比、围护结构传热系数等三个方面的热工参数不同外，其他计算参数完全相同[3]。

2 模拟过程

2.1 建筑模型参数

2.1.1 空调设计参数

1）室外设计参数

设计建筑地处武汉地区，纬度N30.52°，经度E114.32°，海拔23.3m。夏季最热月相对湿度79%，冬季空调计算相对湿度76%，属夏热冬冷气候，而且全年湿度高。模拟计算用的全年温度气象采用软件自带的全年8760h的逐时气象参数[4]。

2）室内设计参数

室内设计参数确定为如表1所示。

表1 室内设计参数

2.1.2 建筑模型

图1为DeST模型中整体建筑构图。对车站全年逐时负荷进行模拟时，在DeST中进行模型构图时根据实际建筑和建模的需要进行如下简化处理：

1）18.8m层和25m层都属于一个高大候车厅空间的建筑结构，将两层合为一个区域；

2）整个建筑模型的坐标值是根据设计施工图确定；

3）设计中存在雨棚作为遮阳措施考虑在透明幕墙的遮阳系数中；

4）在模型构图过程中对功能相同或相似、位置相近、且围护结构性能相似的房间合并为一个大区域，被合并的功能房间主要包括普速候车厅和专线候车厅；

5）建筑方位：建筑的南向方位数值为343.6°。

图1 候车厅层设计建筑模型立体图

2.1.3 其他模拟参数

空调的作息设定按照空调期和供暖期的时间范围。采暖期：12月21日～2月10日；空调期：6月1日～8月30日[5]。

1）采暖、空调设备为热泵系统，空调系统夏季空调综合COP取2.3，冬季采暖COP取1.9。

2）建筑构件：建筑的内墙、外墙、楼板、屋顶、楼地、窗的热工参数范围如表所示。

3）内扰参数设定：建筑内扰项可分为人员、设备和灯光，按照每平方米的指标选择，其最大值的取值详见表1。

4）作息设定

人员热扰作息设定：根据同城的另一车站的火车进站出站信息，统计得出本站人员热扰的作息模式。根据建造房间功能的不同，采用不同人员热扰模式[6]，具体见表2。

表2 进站大厅人员热扰作息模式

灯光热扰作息设定：根据车站初步设计，建筑具有良好的自然采光，因而灯光热扰主要在晚上人员聚集的时间段内，在此期间作息模式设定取值较大，所有类型房间按表3的作息模式设定。

表3 灯光热扰作息模式

设备热扰作息设定：考虑到白天设备热扰集中，因而在此期间作息模式设定取值较大，所有类型房间按表4的作息模式设定。

表4 设备热扰作息模式

空调系统作息设定：在空调和采暖期均设置为空调开启。

5）渗透通风次数：0.5次/h[7]。

2.2 热工参数

根据对车站施工图设计统计，围护结构热工参数相关热工参数如表5。

表5 设计建筑热工参数

参照建筑热工参数如表6。

表6 参照建筑热工参数

2.3 模拟结果

表7～9为模拟计算结果。

表7 设计建筑负荷计算结果

表8 参照建筑负荷计算结果

表9 能耗计算结果

3 结论

采暖和空气调节能耗（kWh/m2）：设计建筑（206）小于参考建筑（224）。候车层区域屋顶采光面积比22.3%超过了规范指标，通过提高屋顶和墙体材料的保温性能，进行模拟计算后能判断整体围护结构设计符合节能建筑标准，故选取该屋顶透光面积比是合理可行的。

[1]中国建筑科学研究院.民用建筑节能设计标准[S].北京:中国建筑工业出版社,1996

[2]薛志峰.超低能耗建筑技术及应用[M].北京:中国建筑工业出版社,2005

[3]李德英.建筑节能技术[M].北京:机械工业出版社,2006

[4]徐春霞.建筑节能和环保应用技术[M].北京:中国电力出版社, 2006

[5]蔡文剑,贾磊.建筑节能技术与工程基础[M].北京:机械工业出版社,2008

[6]Jiang Y.State space method for analysis of the thermal behavior of room and calculation of air conditioning load[J].ASHARE Trans.,1981,88(2):122-132

[7]Hellstrom G.Ground Heat Storage,Thermal Analysis of Duct Sto -rage Systems[D].Lund(Sweden):University of Lund,1991

Dis c us s ion for Tra de-off Option of the Ene rgy-s a ving Sta nda rd by a Exis ting Ra ilw a y Sta tion

WANG Lei
China Railway Siyuan Survey and Design Group Co.,Ltd.

As large-scale public buildings,the railway stations in hot summer and warmer winter zone always consume much more air condition energy in summer.Considering the factors such as day lighting,the transparent area ratio of roof must reaches a particular value.However,the air condition energy consuming will increase if the transparent area ratio is excessive.So simulation software is needed to research for the trade-off option of the dynamic changes of buildings and determine whether the result meets the Design Standard for Energy Efficiency of Residential Building in Hot and Cold Winter Zone.

Railway Station,Air condition energy consuming,Energy-saving standards,Trade-off option

1003-0344（2015）01-079-3

2013-12-29

王磊（1984～），男，硕士，工程师；武汉中铁第四勘察设计院集团有限公司（430063）；E-mail:641939136@qq.com