簟ｊ、．琶勘测与设计 墨 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城建院武汉４３００６３） 【摘要ｌ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。 【关键词】火车站空调能耗节能标准权衡 某一部分的热工性能差一些可以通过提高另一部 刖 舌 分的热工性能弥补回来。为了凸现建筑的地域人 文特性，同时又使所设计的建筑能够符合节能设计 标准的要求，引入建筑围护结构的总体热工性能是 否达到要求的权衡判断方法。权衡判断不拘泥于 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 建筑围护结构各个局部的热工性能，而是着眼于总 体热工性能是否满足节能标准的要求。 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 权衡判断是一种性能化的设计方法，具体做法 就是先构想出一栋虚拟的建筑，称之为参照建筑， 然后分别计算参照建筑和实际设计的建筑的全年 采暖和空调能耗，并依照这两个能耗的比较结果作 出判断，当所设计建筑的采暖和空气调节能耗不大 须按本标准第４＿３节的规定进行权衡判断”“ 。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。 于参照建筑的采暖和空气调节能耗时，判定围护结 构的总体热工性能符合节能要求。当实际设计的 建筑的能耗大于参照建筑的能耗时，调整部分设计 参数（例如提高窗户的保温隔热性能，缩小窗户面积 １围护结构权衡判断法 １．１权衡判断简述 ＨＥ ｌ，下ｆ 等等），重新计算所设计建筑的能耗，直至设计建筑 的能耗不大于参照建筑的能耗为止 。 １．２计算方法 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８７６０小时逐时的空调负荷值。 部分分别要ｊ 的影响是所 皿镂漕勘ｊ 某已建成火车站节能标准的权衡判断探讨王磊 全面考虑了房间围护结构和物体的蓄热与放热，是 一场馆进行了节能评估工作，通过评审发现设计中的 问题、提出节能评估建议 。 ＤｅＳＴ是目前国内外公认的、较可靠的，可对空 调系统进行全年逐时模拟分析的软件。 种精确的负荷计算方法。 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１）屋顶透明面积，２）窗墙比，３） 围护结构传热系数等三个方面的热工参数不同外， 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：Ｅｌｌ４．３２。，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 其他计算参数完全相同 。 １－３模拟软件简介 采用“建筑热环境设计模拟工具包ＤｅＳＴ”。该 软件为清华大学江亿院士主持开发，曾应用于奥运 场馆、国家大剧院等建筑设计方案优化，也用于对 人民大会堂、中南海等建筑节能进行了诊断改造； 它还对《夏热冬暖地区居住建筑节能设计标准》、《北 京市公共建筑节能设计标准》、《绿色奥运建筑评估 体系》等１０余个国家和地方标准进行了建筑能耗 评审标识。２００５年ＤｅＳＴ软件用于对国家体育馆、 国家体育场、国家游泳中心等全部１２个新建奥运 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８７６０小时的逐时气象参数 。 （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 温度 （℃） 夏季 冬季 房间名称 相对湿度 （％） 夏季 冬季 人员 密度 ｐ／ｍ２ 新风量 照明 负荷 ｜设备 负荷 ｜ （ｍ ／ｐ・ｈ） 普速候车厅 专线候车室 ２６～２８ ２６～２８ １８～２０ ｌ８～２０ ５Ｏ～６５ ５Ｏ～６５ ０．６７ Ｏ．６７ ８ ８ ｌｌ ｌ１ ５ ５ 注：进站广厅，不设空调系统 区域，被合并的功能房间主要包括普速候车厅和专 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，将两层和为一个区域； 线候车厅； （５）建筑方位：建筑的南向方位数值为３４３．６ 度。 （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的遮阳措施考虑在透 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 铁道勘测与设 立体图 ２０１０（３）■团■ 嬗勘测与设计 、． 蓐 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ｌＯ日；空调期：６月 １日～８月３０日 。 （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，作息设置见表２。 （４）作息设定。 （５）人员热扰作息设定：根据同城的另一车站 （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、 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，采用不同的人 楼地、窗的热工参数范围如表所示。 员热扰模式。 表２进站大厅人员热扰作息模式 时刻 ０：００ １：００ ２：００ ３：００ ４：００ ５：００ ６：００ ７：００ 作息设置 ０．１３ ０．１７ ０．０４ ０．０９ ０－３５ ０．２２ ０．００ ０－３Ｏ 时刻 ８：００ ９：００ １０：００ ｌ１：００ ｌ２：００ ｌ３：００ ｌ４：００ １５：００ 作息设置 １．０Ｏ ０．０９ ０．４３ ０．１７ Ｏ－３５ ０．１７ ０．０４ ０．５２ 时刻 １６：００ １７：００ １８：００ １９：００ ２０：００ ２１：００ ２２：００ ２３：００ 作息设置 ０．９６ ０．４８ ０．７０ ０．７４ ０－３９ Ｏ．３９ Ｏ．１３ ０．Ｏ９ 灯光热扰作息设定：根据车站初步设计，建筑 表４设备热扰作息模式 具有良好的自然采光，因而灯光热扰主要在晚上人 ｌ时刻 ０：００，～６：００ ７：００～１７：００ １８：００～２３：０１３ 员聚集的时间段内，在此期间作息模式设定取值较 作息设置 ０．５ １ ０．７ 大，所有类型房间按下表的作息模式设定（表３）。 空调系统作息设定：在空调和采暖期均设置为 表３灯光热扰作息模式 空调开启。 时刻 ０：００，～６：００ ７：ｏｏ～ｌ７：００ １８：００～２３：００ 渗透通风次数：０．５次／ｄ，时” 。 Ｉ作息设置 １．０ Ｏ．１ １ ２．２热工参数 设备热扰作息设定：考虑到白天设备热扰集 ２．２．１设计建筑热工参数 中，因而在此期间作息模式设定取值较大，所有类 根据对车站施工图设计统计，围护结构热工参 型房间按下表的作息模式设定（表４）。 数相关热工参数如表５。 表５设计建筑热工参数 围护结构部位 传热系数ｋｗ／（ＩＴｌ２・Ｋ） 屋顶（非透明部分） ０．４３４ 外墙（包括非透明幕墙） ０．３３２ 架空楼板 ０．８ｌ 外墙（包括透明幕墙） 窗墙面积比 传热系数快ｋ ｗ／（ｍ ・Ｋ） 遮阳系数ＳＣ 东向 Ｏ．６ １．８５ ０．２８ 单一朝向外窗 南向 ０．６４ １．８５ ０－３ （包括透明幕墙） 西向 Ｏ．６１ １．８５ ０．２８ 北向 Ｏ．５９ １．８５ Ｏ－３１ 屋顶透明部分 透明面积比＝２２．３ １．８ ０－３２ ＿匝铁道勘测与设计 ＲＡＩＬＷＡＹ ＳＵＲＶＥＹ ＡＮＤ ＤＥＳＩＧＮ ２０１０（３） 某已建成火车站节能标准的权衡判断探讨王磊 令 ２．２．２参照建筑热工参数（表６） 候车厅层计算模型见图２。 令 注：遮阳系数＝玻璃的遮阳系数×外遮阳的遮 阳系数。 表６参照建筑热工参数 围护结构部位 屋面 传热系数ｋＷ／（ｍ ・Ｋ） Ｏ．７ 外墙（包括非透明幕墙） １．０ ＼． 底面接触室外空气的架空或外挑楼板 外墙（包括透明幕墙） ＼Ｏ ㈡ 一 一 １．ｆ／ 传热系数ｋＷ／（ｍ ・Ｋ） 遮阳系数ＳＣ（东、南、西向 Ｅ向） 各朝向外窗（包括透明幕墙） ｌ窗墙面积比＝０．７ ２．５ ３．０ ０．４０／０．５０ ０．４０ 屋顶透明部分（透明面积ＬＬ＝２０％） 明屋面超标部分 参考建筑 设计建筑 图２候车厅层计算模型俯视图 ２．３模拟结果（表７～表９） 表７设计建筑负荷计算结果 项目统计 总建筑空调面积 项目负荷统计 单位 ｍ２ 统计值 ２４２２８．６３ 项目统计 全年最大热负荷指标 全年最大冷负荷指标 单位 ｜ ｛ 统计值 ｌ３６．１３ ２８３．１４ 全年最大热负荷 全年晟大冷负荷 ｋＷ ｋＷ ３２９８．１３ ６８６０．１４ 全年累计热负荷指标 全年累计冷负荷指标 ｋＷ・ｈ／ｍ ｋＷ・ｈ／ｍ ｌ６３．０９ ２７５．５４ 全年累计热负荷 全年累计冷负荷 项目负荷面积指标 ｋＷ・ｈ ｋＷ・ｈ ３９５ １４９７．５４ ６６７６Ｏ４０．９４ 项目分季节负荷指标 采暖季热负荷指标 空调季冷负荷指标 ｜ ｜．ｃｏ｝ ５０．３２ ９７．７５ 铁道勘测与设计 ＲＡＩＬＷＡＹ ＳＵＲＶＥＹ ＡＮＤ ＤＥＳＩＧＮ ２０１０（３）＿囡 道勘测与设计 表８参照建筑负荷计算结果 项目统计 单位 统计值 项目统计 单位 统计值 总建筑空调面积 ｍ２ ２４２２８．６３ 全年最大热负荷指标 ｜ｌ５２．１４ 项目负荷统计 全年最大冷负荷指标 Ｗ／ｍ ２７６．５５ 全年最大热负荷 ｋＷ ３６８６．１５ 全年累计热负荷指标 ＫＷ・ｈ／ｍ ２０４．２７ 全年最大冷负荷 ｋＷ ６７００＿３２ 全年累计冷负荷指标 ＫＷ・Ｎｍ ２６６．３５ 全年累计热负荷 ｋＷ・ｈ ４９４９２９５．９９ 项目分季节负荷指标 全年累计冷负荷 ｋＷ・ｈ ６４５３２ １４．Ｏ９ 采暖季热负荷指标 ｜ ６１．９７ 项目负荷面积指标 空调季冷负荷指标 ｜ ９３．７６ 表９能耗计算结果 全年累计指标 单位 参照建筑 设计建筑 热负荷指标 ｋＷ・ｌｌ／ｍ ２０４ １６３ 冷负荷指标 ｋＷ・ｌ１／ｍ ２６６ ２７６ 采暖能耗指标 ｋＷ・ｈ／ｍ １０８ ８６ 空气调节能耗 ｋＷ・ｈ／ｍ ｌ１６ １２０ 采暖和空气调节能耗 ｋＷ・ｈ／ｍ ２２４ ２０６ ３模拟结论 参考文献 采暖和空气调节能耗（ｋＷ・ｈ／ｍ ）：设计建筑 ［１】中国建筑科学研究院．民用建筑节能设计标准，中 国建筑工业出版社，１９９６． （２０６）小于参考建筑（２２４）。候车层区域屋顶采光面 【２】薛志峰．超低能耗建筑技术及应用．中国建筑工业出 积比２２．３％超过了规范指标，通过提高屋顶和墙体 版社，２００５． 材料的保温性能，进行模拟计算后能判断整体围护 【３】李德英．建筑节能技术．机械工业出版社，２００６． 结构设计符合节能建筑标准，故选取该屋顶透光面 ［４徐春霞．建筑节能和环保应用技术，中国电力出版 ４】积比是合理可行的。 社，２００６． 收稿日期：２０１０—３．８ ＿团■铁道勘： 与设计ＲＡＩＬＷＡＹ ＳＵＲＶＥＹ ＡＮＤ ＤＥＳＩＧＮ ２０１０（３）
