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某火车站围护结构节能方案研究

时间:2010-12-22 20:30来源:未知 作者:冲锋 点击:
重庆大学 甘源 卢军 杨秀娥 摘要:本文采用能耗模拟软件Equest对某火车站进行了建筑能耗模拟,分析了建筑的制冷和供热负荷特性,通过对建筑能耗构成的分析,得出围护结构能耗占整

重庆大学 甘源 卢军 杨秀娥
摘要:本文采用能耗模拟软件Equest对某火车站进行了建筑能耗模拟,分析了建筑的制冷和供热负荷特性,通过对建筑能耗构成的分析,得出围护结构能耗占整个能耗的34%。本文从减少建筑冷热负荷的角度出发,通过对不同玻璃幕墙和遮阳措施的分析比较,确定了外围护结构的节能方案;1)玻璃幕墙选用镀膜中空玻璃或热反射玻璃,节能效果好,全年建筑总能耗分别降低44.2万kWh、35.8 万kWh,节能率分别为5.3%、4.2%;2)火车站候车厅玻璃幕墙夏季采用内遮阳,建筑全年总能耗减少81.7 万kWh,节能率为10.21%,节能效果显著。
关键词:能耗模拟; 玻璃幕墙; 内遮阳; 建筑节能
0引言
空调能耗在建筑能耗中占有相当大的比例,合理的分析空调季负荷特征,恰当的设计外围护结构,对减少空调能耗,降低城市的峰值电耗,有着及其重要的意义。胡俊文[1]通过用Equest能耗模拟软件研究了传热系数、遮阳系数和玻璃可见光透过率对办公建筑的影响,结果表明建筑外遮阳虽然给建筑空调制冷供热两种能耗带来了截然相反的影响,但综合全年能耗来说,外窗玻璃遮阳系数的减小有利于全年建筑的节能。李志生[2]使用建筑能耗模拟软件Equest建立了中国三个不同的气候区(寒冷地区、夏热冬冷地区和夏热冬暖地区)的三个城市(哈尔滨、上海和广州)的典型建筑模型,分别研究了外窗遮阳和外窗玻璃类型对不同气候区建筑空调能耗的影响,指出Equest软件能对建筑外部围护结构的进行精确模拟计算,是十分成熟快捷的建筑能耗模拟软件。金佳怡[3]指出玻璃幕墙和窗户的能耗约占建筑总能耗的 50%,因此要达到超低能耗的目的,选择高性能的节能玻璃是一个重要方面,做好玻璃幕墙的遮阳也是非常重要的。
1工程概况
某火车站候车厅建筑平面为倒“工”字的图形,如图1 所示。建筑长 385m,宽 184m,高39m,工字形其中两个翼长为 32m,宽17m,另外两个翼长为 47m,宽17m。该建筑外围护结构采用全玻璃幕墙,模拟计算中以普通中空玻璃为基础建筑进行比较分析。
2空调负荷特性模拟分析
2.1 建立模型
Equest采用反应系数法来对建筑围护结构进行传热计算。Equest计算出每个小时释放出的能量占初始得热量的百分比,通过记录各个时刻的得热量和房间的反应来预测未来某个时刻释放到空气中的负荷。区域中的蓄热能力越强,能量全部释放所需的时间就越长。通过模拟边界条件的输入,比如气象数据、建筑资料、内部热扰和建筑运营时间表,运用负荷模块(LDL)对建筑进行全年8760小时的能耗模拟。图1为建筑模型。

 

 

 


图1 建筑模型
2.2 负荷特性分析
建立仿真模型后,对火车站候车厅进行全年8760个小时的逐时负荷模拟,得到候车厅全年建筑逐时负荷变化图,如图2、3 。从图中可以看出,夏季空调逐时冷负荷呈现抛物线状,冷负荷最大月出现在7月,为10550kW。而冬季逐时热负荷曲线呈现开口向下的抛物线状,最大热负荷月出现在1月,最大热负荷为3399kW。

图2 全年逐时冷负荷变化

图3 全年逐时热负荷变化
2.3 空调负荷影响因素分析
空调负荷影响因素是指本身不包含耗能设备,但对建筑能耗能产生间接影响的因素,如室外气象参数、室内空调设计标准、建筑体型系数、窗墙比、围护结构的传热系数、窗户的遮阳系数、内热源、及通风换气次数等。

 

 

 

 

图 4 夏季最大的日冷负荷构成
上图4为夏季最大的日冷负荷构成图,从图中可以看出,幕墙传热和天窗传热形成的冷负荷是建筑总冷负荷中的主导负荷,分别为34%、26%,新风冷负荷也是比较大的,占总冷负荷的18%。在负荷组成中,人员散热是不能人为控制的,所以候车厅节能只能从降低围护结构耗冷量、新风耗冷量、照明耗冷量等入手,而降低幕墙传热,天窗传热形成的冷负荷是降低空调耗冷量的有效方式。所以建筑设计阶段应该选择合适的玻璃类型和遮阳方式,减少通过玻璃的传热及辐射形成的冷负荷,从而降低空调系统能耗。下面将分别从幕墙材料选择、建筑内外遮阳等方面探讨火车站候车厅的能耗情况,以选择即节能的围护结构。
3 玻璃幕墙节能性分析
自然界中热量的传递通常有三种形式:对流、辐射和传导。由于玻璃是透明材料,通过玻璃的传热除上述三种形式外,还有太阳能量以光辐射形式的直接透过部分。衡量通过玻璃进行能量传播的参数有玻璃的传热系数、太阳能透过率、遮蔽系数、相对热增益等。玻璃的不同热物理性能及光学参数值对建筑热环境和能耗有着不同的影响。冬季室内外温差大,玻璃能耗主要表现在温差传热能耗,衡量玻璃节能性能的主要指标是传热系数;夏季在室内空调工况下,白天主要是太阳热辐射影响窗玻璃能耗,衡量窗玻璃隔热性能的主要指标是窗玻璃的遮阳系数。对于全年来说,在传热系数和遮阳系数适宜情况下,才有好的建筑节能效果。 (责任编辑:冲锋)

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