第２９卷第５期 制冷与空调 Ｒｅｆｒｉｇｅｒａｔｉｏｎ ａｎｄ Ａｉｒ Ｃｏｎｄｉｔｉｏｎｉｎｇ 、，０１．２９ Ｎｏ．５ ２０１５年１０月 Ｏｃｔ．２０１５．５４４￣５４７ 文章编号：１６７１．６６１２（２０１５）０５．５４４．０４ 严寒地区铁路客运站围护结构能耗模拟与分析 董智超娄君 ６１００４１） （中国建筑西南设计研究院成都【摘要】 以严寒地区铁路客运站为研究对象。针对严寒地区的气候特点和铁路客运站的能耗特点，通过 Ｅｎｅｒｇｙ Ｐｌｕｓ软件建立严寒地区铁路客运站模型，研究了墙体传热系数、窗墙比、对建筑能耗的影 响，得到了适合严寒地区铁路客运站的墙体传热系数，分析了窗墙比对能耗的影响。 【关键词】 严寒地区；铁路客运站；围护结构；ＥｎｅｒｇｙＰｌｕｓ 中图分类号 ＴＵ１１１．４ 文献标识码Ａ Ｔｈｅ Ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ ｆｏｒ Ｂｕｉｌｄｉｎｇ Ｅｎｖｅｌｏｐｅ Ｅｎｅｒｇｙ－ｓａｖｉｎｇ ｏｆ Ｒａｉｌｗａｙ Ｓｔａｔｉｏｎ ｉｎ Ｓｅｖｅｒｅ・Ｃｏｌｄ Ｚｏｎｅ Ｄｏｎｇ Ｚｈｉｃｈａｏ Ｌｏｕ Ｊｕｎ （Ｃｈｉｎａ ＳｏｕｔｈｗｅｓｔＡｒｃｈｉｔｅｃｔｕｒａｌ Ｄｅｓｉｇｎ ａｎｄ Ｒｅｓｅａｒｃｈ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ，Ｃｈｅｎｇｄｕ，６１００４１） ［Ａｂｓｔｒａｃｔ］ Ｔｈｅ ｍｏｄｅｌ ｏｆ Ｒａｉｌ－ｐａｓｓｅｎｇｅｒ ｔｅｒｍｉｎａｌ ｉｎ ｓｅｒｖｅ—ｃｏｌｄ ｚｏｎｅ ｗａｓ ｅｓｔａｂｌｉｓｈｅｄ ｂｙ ＥｎｅｒｇｙＰｌｕｓ ｓｏｆｔｗａｒｅ．Ｔｈｅ ｗａｌｌ ｈｅａｔ ｔｒａｎｓｆｅｒ ｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔ，ｔｈｅ ｗａｌｌ ｈｅａｔ ｐｒｅｓｅｒｖａｔｉｏｎ ｆｏｒｍ ａｎｄ ｗｉｎｄｏｗ ｔｏ ｗａｌｌ ｒａｔｉｏ ｔｏ ｔｈｅ ｉｎｆｌｕｅｎｃｅ ｏｆ ｗａｌｌ ｏｆ ｂｕｉｌｄｉｎｇ ｅｎｅｒｇｙ ｃｏｎｓｕｍｐｔｉｏｎ．Ｔｏ ｇｅｔ ｔｈｅ ｓｕｉｔａｂｌｅ ｗａｌｌ ｈｅａｔ ｔｒｎｓｆｅｒ ｃｏｅｆａｉｃｉｆｅｎｔ，ａｎａｌｙｚｅｄ ｔｈｅ ｉｎｆｌｕｅｎｃｅ ｏｆ ｗｉｎｄｏｗ ｔｏ ｗａｌｌ ｒａｔｉｏ ｏｆ ｅｎｅｒｇｙ ｃｏｎｓｕｍｐｔｉｏｎｉｓ ｃａｌｃｕｌａｔｅｄ，ａｎｄｔｈｅｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎｍｅａｓｕｒｅｓｏｆｒａｉｌｗａｙ ｓｔａｔｉｏｎａｆｔｅｒ ｅｎｅｒｇｙ ｓａｖｉｎｇｅｆｆｅｃｔ． ［Ｋｅｙｗｏｒｄｓ］ Ｓｅｖｅｒｅ—ｃｏｌｄ ｚｏｎｅ；Ｒａｉｌｗａｙ Ｓｔａｔｉｏｎ；Ｂｕｉｌｄｉｎｇ Ｅｎｖｅｌｏｐｅ；Ｅｎｅｒｇｙ ｐｌｕｓ ０ 引言 建筑节能是我国降低能耗，走可持续发展道路 ６０ｍ，宽２５ｍ，高１２ｍ，南北朝向。各维护结构热 工参数设置见表１。 的重要组成部分，而铁路客运站，由于其体型大、 能耗高应该作为公共建筑的节能重点之一。严寒地 区气候寒冷，采暖能耗是其建筑能耗的主要部分， 而围护结构的耗热量更是占了总耗热量的４０％以 上【ｌ Ｊ。因此，分析铁路客运站的围护结构能耗情况 和特点，探讨其节能潜力，并为节能设计提出参考 建议是～项非常有意义的工作。 图１严寒地区铁路客运站模型 Ｆｉｇ．１ Ｍｏｔｉｌｅ ｏｆ Ｒａｉｌｗａｙ Ｓｔａｔｉｏｎ １模型的建立 利用ＥｎｇｅｒｙＰｌｕｓ进行建筑能耗模拟与分析，首 本次模拟所采用的气象参数，采用软件自身下 载的典型气象年参数，鉴于严寒地区的热工特点， 夏季仅需自然通风而不需要空调，采暖能耗是其全 先要建立其“建筑物理模型”，这个模型必须能够 真实的反映出建筑的尺寸、布局、构造形式等。通 过对嘉峪关车站的现场测量，按照其真实大小比例 并结合《铁路旅客车站建筑设计规范》 （ＧＢ５０２２６—２００７），可以建立起以嘉峪关车站为基 础模型的严寒地区铁路客运站建筑模型。模型长 年能耗的最大部分，所以本次模拟仅模拟其在采暖 期内的能耗。供热方式设置为散热器采暖系统（供 水７０℃，回水６Ｏ℃），间歇式运行；采暖设计温度 １６℃，供暖系统运行温度为１０＊Ｃ；通风方式为自然 通风（换气次数０．８次／ｌ１）；室内人员按照活动区内 作者（通讯作者）简介：董智超（１９８７．０３一），男，硕士，工程师，Ｅ－ｍａｉｌ：７５９４５６４６１＠ｑｑ．ｃｏｍ 收稿日期：２０１５．０８ ０７ 第２９卷第５期 董智超，等：严寒地区铁路客运站围护结构能耗模拟与分析二５ Ｏ．５人／ｍ ：照明平均热扰为２３Ｗ／ｍ２；人员活动形式 按照软件内部提供的Ｓｔａｔｉｏｎ＿ＷａｉｔｉｎｇｒｏｏｍＴｅｍｐａｔｅ。 其他参数的设置按照其默认缺省设置【２】ｏ 表１围护结构热工参数 Ｔａｂｌｅ １ Ｔｈｅｒｍａｌ Ｐａｒａｍｅｔｅｒｓ ｏｆ Ｂｕｉｌｄｉｎｇ Ｅｎｖｅｌｏｐｅ ２围护结构热工参数对能耗的影响 ２．１外墙传热系数对能耗的影响 以现行的《公共建筑节能设计标准》 （ＧＢ５０１８９—２００５）中，对于严寒地区墙体传热系 数限值为基准，对墙体传热系数进行上下浮动调 整，共确定以下７种模拟工况，从而研究不同的传 热系数对于严寒地区铁路客运站能耗的影响，得到 能耗与传热系数的变化趋势，进而可以得到适合严 寒地区铁路客运站的墙体传热系数 】。建筑模型、 使用参数及热扰设置等均与第ｌ节中的设置相同。 表２模拟工况表 Ｔａｂｌｅ ２ Ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ Ｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓ 图２为采暖季建筑耗热量指标随外墙传热系 ：： １∞ ＇ｏ４ 数变化图。由图中我们可以清楚地看到外墙传热系 数与能耗的关系并近似线性变化。随着外墙传热系 数的增大，建筑耗热量也随之增大，并且我们可以 喜：： ９Ｂ ９６ ９４ 发现其增长趋势在传热系数大于０．４５Ｗ／（ｍ２．Ｋ）后 逐渐变快。虽然传热系数越小，建筑能耗越小，但 是其变化较慢，随之经济成本也在增加。因此仍推 荐外墙传热系数采用０．４５Ｗ／（ｍ２．Ｋ）。 ０ ４ ０５ ０ ｅ ０７ ０８ ０９ ０ ３ ２．２窗墙比对能耗的影响 传热系觳ｗ『ｍ 窗墙比是指不同朝向外墙面上的窗（包括透明 幕墙）及阳台门的透明部分的洞口面积与所在朝向 图２采暖季耗热量指标随外墙传热系数变化曲线 Ｆｉｇ．２ Ｔｈｅ Ｃｕｒｖｅ ｏｆ Ｈｅａｔｉｎｇ ｓｅａｓｏｎ ｈｅａｔ ｃｏｎｓｕｍｐｔｉｏｎ ｉｎｄｅｘ ｃｈａｎｇｉｎｇ ｗｉｔｈ ｏｕｔｅｒ ｗａｌｌ ｈｅａｔ ｔｒａｎｓｆｅｒ ｃｏｅｆｉｃｉｅｎｔｆ 建筑外墙面的总面积（包括该朝向上的窗及阳台门 的透明部分的面积）的比值【３，４】。在某种程度上， ・５４６・ 制冷与空调 ２０１５正 窗墙比的变化实际上就是建筑物透明（半透明）围 护结构与非透明围护结构的此消彼长。当建筑的体 形系数相同时，墙体与窗户的面积此增彼减；当建 筑的体形系数不同时，透明（半透明）围护结构的 面积比例不仅与窗墙比有关，而且还与建筑的体形 复杂的。鉴于此点，本节中仅对特定的体型系数（即 第１节中的建筑模型，体形系数为０．３４１）的铁路 客运站，南向与北向窗墙比对建筑能耗的影响。模 型建筑的北向窗墙比为０．３５，南向窗墙比为０．４３。 模拟中，采用以下四种形式的外窗。 系数有关。因此，窗墙比对建筑的能耗影响是比较 表３不同外窗参数 Ｔａｂｌｅ ３ Ｗｉｎｄｏｗ ｗｉｔｈ Ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ Ｐａｒａｍｅｔｅｒｓ 外窗构造 高透光Ｌｏｗ—Ｅ玻璃＋氩气层＋透明一多腔高密度塑料窗框 中透光Ｌｏｗ—Ｅ玻璃＋氩气层十隔热金属窗框 钢铝双层窗 中透光Ｌｏｗ—Ｅ玻璃＋非隔热金属窗框 传热系数Ｗ／（ｍ２．Ｋ １－３ ２．３ ３．０ ４．８ 其他参数的设置均与第１节中模型的参数设 置相同。 ，３８ １３６ １３４ １３２ 着窗墙比的增大，得热大于失热因而引起采暖能耗 的降低［剐。 量朽 ∞ 鐾杂避臻犍糌嚣洪 ∞ 为 譬，３ｏ 仍 篓，２６ 塞 ’２２ ＇２ｏ ＇＂ｔ８ ０ ２ ０ ３ ０４ ０ ５ ０ Ｏ．７ ０２ ０ ３ ０ ４ Ｏ ５ ０ ６ ０ ７ 南向露墙比 北向密墙比 图３南向窗墙比与采暖能耗关系 Ｆｉｇ．３ Ｔｈｅ Ｒｅｌａｔｉｏｎｓｈｉｐ ｂｅｔｗｅｅｎ Ｓｏｕｔｈ Ｗｉｎｄｏｗ—Ｗａｌｌ Ｒａｔｉｏ ａｎｄ Ｈｅａｔ Ｃｏｎｓｕｍｐｔｉｏｎｓ 图４北向窗墙比与采暖能耗关系 Ｆｉｇ．４ Ｔｈｅ Ｒｅｌａｔｉｏｎｓｈｉｐ ｂｅｔｗｅｅｎ Ｎｏｒｔｈ Ｗｉｎｄｏｗ－Ｗａｌｌ Ｒａｔｉｏ ａｎｄ Ｈｅａｔ Ｃｏｎｓｕｍｐｔｉｏｎｓ 图３为模拟的南向窗墙比与能耗之间的关系。 从图中我们可以看出，能耗与窗墙比基本呈线性关 系。我们还可以发现，使用传热系数为３．５、 图４为北向窗墙比与采暖能耗的关系曲线图。 从图中，我们可以发现，与南向相同的是窗墙比与 能耗之间基本呈线性关系，不同的是随着北向窗墙 ４．８Ｗ／（ｍ２・Ｋ）的外窗，随着窗墙比的增加，其能耗 是随之增加的，而使用传热系数为１．３、２．３Ｗ／（ｍ ・Ｋ） 的外窗，其能耗随着窗墙比的增加反而降低，即当 外窗的保温性能较好时，采暖能耗随南向窗墙比的 比的增加，不论窗的传热系数大小，采暖能耗都随 着增加。这是因为，北向处于建筑的阴面，其受太 阳辐射热量与南向相比相差很多，因此当窗墙比增 加时，北向外窗面积增加，通过外窗的失热量大于 增加而降低。分析其原因，外窗主要通过两部分热 量来影响采暖能耗，一部分是通过外窗向外界的传 热这是失热；另一部分是太阳透过外窗的辐射热这 是得热【５］。当外窗的传热系数大，保温性能差时， 虽然随着窗墙比的增加，太阳的辐射的热量增加， 但是通过外窗的失热大于得热增加量因而引起采 暖能耗增加。同理，当外窗的保温性能较好时，随 太阳辐射的得热量，从而引起采暖能耗的增加。而 且其随窗墙比变化引起的能耗增加幅度，也要高于 南向。因此要合理的控制北向窗墙比 Ｊ。 综上所述，对于严寒地区的铁路客运站建筑应 采用传热系数低的节能外窗，适当增加南向窗墙比， 在满足采光，通风等条件下尽量减小北向窗墙比。 第２９卷第５期 董智超，等：严寒地区铁路客运站围护结构能耗模拟与分析 ・５４７・ （上接第５３２页） ［３ ３］封小梅，简弃非，左政．冷却水系统变流量的全年工况节 参考文献： 【１］ 沈启．空调系统节能优化运行与改造案例研究（４）：冷 却塔［Ｊ】．暖通空调，２０１０，４０（８）：４５—５０． 能分析［Ｊ］．建筑科学，２０１０，２６（４）：８０—８４． ［４】 蒋涛．空调系统冷却水水质处理分析与研究［Ｊ】．制冷与 空调，２０１０，２４（３）：４９—５２． ［２】 曲凯阳，胡德祥，王连吉，等．空调冷却水系统最优节能 控制策略［Ｊ】．暖通空调，２０１０，４０（４）：１１０—１１４，１０９． ［５ 刘迎云．５】利用冷却塔节能的途径与方法【Ｊ】．节能， １９９９，（１２）：３７—３９． （上接第５４０页） 参考文献： ［１】 王耀波．医药工业洁净厂房固体制剂车间暖通节能设 计分析【Ｊ】．城市建筑，２０１３，（４）：１８７—１８８． 【２】 侯丽娟．医药净化空调系统消毒方式的探讨与应用【Ｊ］＿ 医药工程设计，２０１３，３４（３）：５４—５６． 【３】 张国鹏．工业厂房暖通空调的节能设计探讨［Ｊ］．工程建 设与设计，２０１０，（８）：８５—８６． ［４】 宋良雨，逯轩武．工业厂房暖通节能设计中存在的问题 及解决措施研究［Ｊ】．甘肃冶金，２０１５，（１）：１３６－１３８． 【５】 张楠，韩赛赛，李红伟．工业厂房暖通空调的特点以及优 化设计方案【Ｊ】．河南科技，２０１３，（３）：６６．
