铁路客站建筑围护结构节能设计浅谈.pdf

铁路客站建筑围护结 构节能设计浅谈 朱桦 9 3 文章编号 1 6 7 2 7 4 7 9 2 0 1 3 0 1 0 0 9 3 0 2 铁路 客站建筑 围护结构 节能设计浅谈 朱 桦 中铁第四勘察设计院集团有限公司， 湖北武汉4 3 0 0 6 3 Br i e f Ta l k o f Ene r g y Co n s e r v a t i o n De s i g n o f S pa c e En c l o s i n g S t r uc t u r e i n Ra i l wa y S t a t i o n Z HU Hu a 摘 要建筑节能在我 国能源政策和能源科技 中占据相 当重要 的地位 ， 它与能 源结构调整、 开发 ， 可再生能源利用组成能源战略的重要要素。通过对建筑围护结构性 能的分析 ， 阐述 了围护结构与建筑 物能耗 的相关因素和设计应 注重的问题 。 关键词 建筑节能 围护结构传热 系数 中图分类号 T U 1 4 文献标识码 A 我国正在 面临能源 问题的 巨大挑 战， 从 2 0世纪 9 0年代中期开始 ， 我国能源消费总量普遍高 于能源生 产总量 ， 供不应求的矛盾逐年突出。据统计 ， 目前我国 建筑能耗已占全 国总能耗的 2 0 ％左右 ， 成为总能耗的 重要组成部分。建筑节能在我国能源政策和能源科技 中占据相当重要的地位 ， 它与能源结构调整 、 开发 ， 可 再生能源利用组成能源战略的要素。同时 ， 建筑节能 也是贯彻国家可持续发展战略一个非常重要的组成部 分 ， 是发展 国民经济 ， 有效利用资源 ， 改善居住热环境 ， 提高居住功能与舒适性水平 ， 保护生态环境 ， 实现我 国 收稿 日期 2 0 1 3一 O l O 8 作者简介 朱桦 1 9 6 8 一 ， 男 ， 1 9 9 0年毕业于长 沙铁道学 院工 民建专 业 ， 工程 师。 宏观发展战略 目标的需要 ， 是建筑发展 的大趋势 和建 筑技术进步的重点。 铁路旅客站房 以下称站房 作 为交通型公共建 筑 ， 其空间复杂 ， 人流量大， 能源消耗巨大 ， 故建设节能 型客站是铁路旅客站房发展的必然趋势 ， 而铁路 站房 建筑专业的节能设计工作在其 中肩负着重要责任 。建 筑节能并不意味着限制需求 ， 降低建筑物 的服务标 准 与质量， 不能以牺牲室内环境、 品质来实现， 而是在保 证能源终端需求的前提下， 以提高建筑物的能量利用 效率 ， 用有限的资源和最小的能源消费代价来取得最 大的经济和社会效益。 范规定站台边缘与车体空隙不大于 1 8 0 mm， 而此时已 超过 1 8 0 I B m， 给站站停列车带来不安全因素。 3 ． 3越行站体量 向南延伸线大部分地段进入市区， 为减小拆迁量， 做路中高架方案有利于控制投资。 越行站有 4条线路穿 过 ， 则车站 宽度增 加约 1 2 m， 长度增加约 1 0 0 m， 占地 面积大 ， 车站规模加大 ， 工 程投资加大。高架车站体量大， 影响景观。 后因金普线向南延伸线暂缓考虑 ， 不再研究大站 快车方案。 参考文献 [ 1 ] GB 5 0 4 9 0 --2 0 0 9 城市轨道交通技术规范 [ s ] [ 2 ] 建标 1 0 4 --2 0 0 8 城市轨道交通工程项 目建设标准 [ s ] [ 3 ] 冯爱军， 魏运． 轻轨交通系统在我国的应用前景[ J ] ． 都市快轨交 通 ， 2 0 1 1 6 [ 4 ] 刘海洲． 轨道交通长大线路存在的问题及思考[ J ] ． 都市快轨交 通 ， 2 0 1 2 1 [ 5 ] 吴吴灵， 李慧轩． 北京地铁西直门站换乘流线优化方案探究[ J ] ． 城 市轨道交通研究 ， 2 0 1 2 1 [ 6 ] 王庆 中． 长三角一体化趋势下跨 城市 的轨道交通发展研究 [ J ] ． 城 市轨道交通研究 ， 2 0 1 2 4 9 4 铁道勘察 2 0 1 3年第 1期 1 主要用能特点及能耗 因素 1 站房属大空间； 外墙面积大， 外界对室内的 自 然对流影响大 ； 大空间的温度分层现象严重 ， 既影响到 气流组织 ， 又影响到使用能耗等多方面。 2 站房人流密度大且人 流量变 化大； 人员散热 对建筑的热湿环境影响大。 3 站房空调能耗大 ； 气流组织方案影响系统 的 能耗。根据对不同公共建筑 的调查 不同的气流组织 方案使空调能耗相差 3 0 ％以上 ， 而空调能耗 占运行能 耗 的 5 0 ％ 以上 。 4 过渡季节充分利用 自然通 风， 对于降低能耗 和提高站房建筑的空气品质意义重大。 从客站以上用能特点不难得出影响站房能耗的主 要因素， 包括 ①建筑空间布局形式 ， 如何合理利用热 压 、 季风组织建筑通风换气。②建筑的体型系数、 窗墙 比， 确定 围护结构 的构造措施 ， 选定建筑材料 ， 可 以达 到冬季保暖和夏季保冷隔热效果 ， 同时满足遮 阳和采 光的双重需要 。③建筑配套 的系统性节能技术措施 ， 如电动通风窗 、 感温控制、 自动遮阳等。 因此 ， 采用合理的建筑节能技术 ， 使建筑物室内冬 季保暖和夏季保冷隔热 ， 获取较好 的室内空气质量是 站房设计 、 调试 、 运行中的重点 ， 同时也是难点 。 2 建筑 围护结构节能 因素分析 围护结构是室内和室外 的物理界限， 是多种功能 的集合体。围护结构采用新的材料 、 构造和技术 ， 对降 低建筑能耗的意义重大 ， 越来越成为设计师不可忽视 的环节。 建筑 围护结构包含有墙体 、 窗体 、 屋面等， 大型公 共建筑围护结构更加复杂。以屋面非透明部分的热工 参数 传热系数 为例 ， 采用逐 时动态模拟法 ， 阐述 围 护结构对建筑物能耗的影响程度。 1 O0 o 0 5 0 0 o 0 违一 5 0 0 0 l 00 0 0 1 5 0 0 0 -2 00 0 0 ． 囵热负荷 ■冷负荷 j III 。 。。 。 。 。 。 。 1 1 删 图 1 非透明屋 面传 热系数 为 0 ． 8 6 W／ m k 全年逐 时负荷 图 1 、 图 2分别表示非透 明屋 面传热系数为 0 ． 8 6 W／ m k 、 1 ． 4 W／ m k 工况 下， 采用逐时 的动态模拟取得的全年负荷逐 时分布。可 以看 出， 在 屋面非透明部分传热系数不 同的情况下 ， 夏季冷负荷 1 00 o o 5 0 0 0 0 疆 一 5 0 0 0 一1 0 0 0 0 1 5 0 0 0 - 2 00 0 0 ． 囵热负荷 ■冷负荷 ． 一 ∞ 1 T 一 图 2非透明屋 面传热 系数为 1 ． 4W／ 【 m k 全年逐时负荷 强度变化幅度较大 ， 冬季热负荷强度变化较平缓。由 于建筑物屋面非透明部分传热系数的不同 ， 通过屋面 介质传递进入室内的冷热量在不同时刻有一定程度上 的差异， 表现出建筑能耗在两种非透明屋面传热系数 工况下有所不同。 正因为建筑物在不同传热系数条件下全年不同时 刻的负荷强度值不尽相同， 使得建筑物在夏季制冷期 和冬季供热期的累积负荷有差别 ， 如图 3所示。 1 6 3 1 2 蔷 8 糖4 0 一U． O 0 一 一 1 ．4 豳圈l 热 负荷 冷负荷 图 3 全年冷热累积负荷随非透 明屋面传热 系数的变化 从图 3中可知， 全年冷热累积负荷在不 同非透明 屋面传热系数的情形下有一定程度的变化 ， 这主要是 由于建筑屋面非透明部分 占整个建筑屋面 比例较大 ， 通过屋面传递的冷热量依据传热能力的不同有较大的 变化。非透明屋面的传热系数从 0 ． 8 6 W／ m k 变 化到 1 ． 4 W／ 1T I k ， 建筑全 年累积热 负荷增加 了 1 1 ． 9 ％， 建筑全年 累积冷 负荷增加 了 1 1 ． 5 ％。可见 ， 在建筑外形条件不变 的情况下 ， 建筑 围护结构对全年 负荷的影响较大。 3结语与展 望 改善屋顶的传热过程 ， 改进屋顶透明部分面积和 窗墙比， 选取不同热工性能的围护结构等措施 ， 都将改 变建筑物室内热环境 和能源消耗 ， 并宜采用逐时的动 态模拟法得到建筑环境及建筑物全年能耗之 间的关 系。因此， 在分析评价一个建筑设计方案将造成的环 境状况和能耗时 ， 一般都采用模拟计算 的方法。通过 动态模拟， 可以预测不同系统设计导致 的全年空调能 耗 ， 从而对系统方案设计进行优化 。 影响客站建筑物能耗的因素较多 ， 如气象环境 、 建 筑物体现、 建筑物朝 向以及围护结构的传热性能 ， 它们 金海特大公铁两用斜拉桥桥式方案研 究 黄纳新 9 5 文章编号 1 6 7 27 4 7 9 2 0 1 3 0 1 0 0 9 5 0 4 金海特大公铁 两用斜拉桥桥式 方案研究 黄 纳新 中铁第四勘察设计院集团有限公司， 湖北武汉4 3 0 0 6 3 Th e S c h e me Re s e a r c h o f J i n g h a i S u p e r La r g e Hi g h wa y- Ra i l wa y Ca b l e - S t a y e d Br i d g e HUANG Na x i n 摘要珠海市区至珠海机场城 际铁路金海特大桥主桥跨度 2 x 5 6 1 1 0 4 8 0 1 1 0 2 x 5 6 m， 为公 铁 同层合建的混合梁斜拉桥 。该桥式方案在国内公铁 两用桥 中首次采用， 在桥式方案选择、 辅助墩 的设 置、 混凝土箱梁与钢箱梁分界部位的选择等方面进行 了研究分析。研 究表明， 该桥式方案的钢材用量最 省， 造价最经济 ； 单个辅助墩宜设在距边墩 0 ． 2 5 1 ～ 0 ． 3 1 左右 ， 设置一个或 多个辅助墩对 中跨 竖向挠度的 影响没有明显的差异 ； 混凝 土箱梁与钢箱梁的分界部位 宜设在辅助墩以外 1 2 ． 5 m左右。 关键词公铁两用 混合梁斜拉桥桥式方案 中图分类号U 4 4 8 ． 2 7 ； U 4 4 8 ． 1 2 1 文献标识码 A 1 桥梁概 况 珠海市区至珠海机场城际铁路与金海高速公路并 行跨越磨刀门水道和泥湾门水道 出海 口， 拟公铁合建 金海特大桥。桥位处磨 刀门水道水面开阔 ， 桥区河段 为内河 I 级航道 ， 通行3 0 0 0 t 级海轮 ， 要求通航净宽不 小于 3 4 0 lff l ， 净高不小于 2 8 m， 最高通航水位 2 ． 7 2 m。 城际铁路为双线 ， 线间距 4 ． 2 1 T I ， 有碴轨道 ， 设计行 车 速度 1 6 0 k r r dh ， 设计 活载为 Z C活载 。金海高速公路 为双 向六车 道 ， 桥 面宽 21 6 ． 2 5 m， 设 计 行 车速 度 收稿 日期 2 o 1 21 1 2 2 作者简介 黄纳新 1 9 6 8 一 ， 男 ， 1 9 9 0年 毕业 于长沙交 通学 院 ， 工 学学 士， 高级工程师。 1 0 0 k m ／ h ， 设计荷载为公路一I级。 结合现场建设条件 ， 经过多阶段设计研究 ， 金海特 大桥跨磨刀 门水道 主桥最后 确定采用 2 5 6 1 1 0 4 8 0 i i 0 2 x 5 6 m混合梁斜拉桥 ， 公铁 同层合建 ， 铁 路布置在 公路 桥 幅 中央 ， 桥 面总 宽 4 3 ． 5 m， 主桥 长 9 2 6 ． 0 m， 主桥效果如图 1 。 2 桥式方案选择 金海特大桥为公铁两用桥， 其主桥主跨 4 8 0 m， 宜 采用斜拉桥 。斜拉桥按 主梁梁型可分 为钢桁梁斜拉 桥 、 钢箱梁斜拉桥、 混合梁斜拉桥等。公铁两用桥按桥 面布置形式可分为公铁分层合建和公铁同层合建。目 前国内已建和在建的大跨度公铁两用斜拉桥如表 l ， 对建筑物全年的能耗影 响程度各异。而建筑外观、 朝 向和体形又受到建筑设计效果 的限制。因此 ， 客站建 筑节能主要 以围护结构 的节能措施为主， 来 降低客站 的建筑能耗 。 加大围护结构， 墙体 含玻璃幕墙 窗墙比以及屋 顶透明面积会在冬天增加太 阳得热 ， 减少冬天供暖能 耗以及冬夏季的照明能耗 ； 但在冬季夜间又会增加 向 室外的散热 ， 增加供暖能耗 ， 夏季还会导致通过外窗的 得热增加 ， 加大空调能耗。同样 ， 增加 围护结构的传热 性能， 可减少冬夏季热损失， 但持续的提高会使得降低 能耗的能力减小而投资却增长。同时， 考虑到建筑设 计的需要， 会使围护结构某部分不满足节能的需要， 需 要对围护结构设计进行优化， 以权衡判断法分析其 优劣。 参考文献 [ 1 ] GB 5 0 1 8 9 --2 0 0 5 公共建筑节能设计标准 f S 1