地铁车站站厅设置天窗的能耗影响分析

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1、地铁车站站厅设置天窗的能耗影响分析广州地铁设计研究院有限公司广州510010摘要：木文以某地下站开设天窗的方案为背景，研宄站厅顶部开设天窗对公共区冷负荷及车站能耗的影响。关键词：站厅天窗；冷负荷；能耗1.前言某地铁车站结合周边环境位置和传统建筑“天圆地方”的设计思想，在站厅层顶部设置自然釆光天窗，天窗在站厅层顶板为方形，出地面为圆形。天窗材质主要釆用low-e双层反射中空玻璃+内遮阳设施，突出地面部分外墙为混凝土墙体+外保温材料。图1:加天窗后车站效果图车站天窗在满足美观、增加自然采光的同时，也加大了车站室内与外界环境的接触面积，造成空调冷负荷的增加，增大车站空调能耗。2.天窗产生空调负荷

2、分析及其对公共区逐时负荷的影响设置天窗增加的负荷，主要由low-e中空玻璃和墙体的太阳辐射负荷、室内外对流负荷和导热负荷组成。相关文献［1］指出：天窗面积比、玻璃特性是影响天窗太阳辐射负荷的主要因素，天窗的遮阳系数对负荷及能耗的影响很大，必要时应采用外遮阳设施。采用鸿业负荷计算软件计算天窗在标准日的逐时空调负荷。设置条件为:列车运行时间6:00-23：00；按天窗幵设面积226m²、100m²、350m²及500m²4种情况分别计算，其中226m²为木站目前力*案设置的两扇天窗面积之和；天窗中空玻璃传热系数为1.61W/(m2•K

3、)，内遮阳铝活动百叶遮阳系数为0.6,导热延迟时间0.5h,袞减系数1;墙体为加气混凝土，传热系数为0.71W/(m2•K),导热延迟吋间10h，衰减系数0.36。1)有无遮阳天窗方案负荷分析(1)有无遮阳天窗逐时负荷分析以天窗面积226m²为例，分别对设内遮阳和不设遮阳设施两种情况进行逐吋负荷计算，结果如图2所示：图2:226m²天窗有无遮阳标准日逐时冷负荷对比图根据计算结果：天窗在奋内遮阳和无遮阳设施两种情况下，最大负荷值(负荷峰值)均处在13:00,此时天窗产生的空调冷负荷主要由low-e中空玻璃接收的太阳辐射产生，所占比例为99.9%，墙体负荷所占比例

4、几乎可忽略。(2)有无遮阳天窗对公共区逐吋负荷的影响以开设天窗面积226m&SUp2;为例，分析天窗在设内遮阳和无遮阳设施两种情况对地下车站公共区逐吋负荷的影响。计算结果如图3所示。图3:226m&SUp2;天窗有无遮阳公共区冷负荷对比图可以看出，天窗无遮阳设施吋车站公共区的冷负荷比有遮阳吋明显增大。由图2、3可以看到，天窗产生的负荷最大值出现在13:00;增加天窗后车站总冷负荷最大值出现在17:00。此吋，根据计算设内遮阳天窗产生的辐射负荷占公共区总负荷的7%,不设遮阳天窗产生的冷负荷占公共区总冷负荷的相对比例增大到12%,因此，采用天窗吋应该设置遮阳措施。2)不同面积天窗方案负荷分析(

5、1)不同面积天窗逐吋负荷的分析通过照明系统计算分析，将500m²天窗面积分成5个100m²的天窗均匀布置，可满足1460m&suP2;站厅白天所需的照明要求。同时，《公共建筑节能设计标准》GB50189-2015和《公共建筑节能设计标准》DGJ32/J96-2010强制性条文规定：屋顶透光部分面积不应大于屋顶总面积的20%。因此，把500m²天窗面积作为能耗分析上限。本文对226m²、100m²、350m²及500m²4种天窗开设面积方案的逐吋负荷进行对比计算，以分析天窗面积对天窗负荷的影响，结果如图4所示。图4:天窗不

6、同面积标准日逐吋负荷值由图4可知：4种天窗面积对应逐吋负荷的变化趋势基本一致，但随着天窗面积的加大，其产生的逐吋冷负荷也随之增大。(2)不同天窗面积对公共区逐吋负荷的影响分别计算不设天窗和设4种不同面积天窗的情况下车站公共区逐时负荷，对5种情况负荷值进行对比以分析开设天窗对车站公共区负荷的影响。计算结果如图5所示。图5:车站公共区逐吋负荷率变化趋势图图5表示了4种天窗面积方案和无天窗吋公共区逐时负荷的变化趋势，结果表明，随着天窗面积的加大，车站公共区冷负荷也随之增大，这表明天窗开设面积应控制在一定的开启范围内。1.天窗产生空调负荷对公共区能耗的影响通过标准日逐时空调负荷来计算公共区月空调冷

7、负荷和全年空调冷负荷。在计算吋，考虑天气等因素的影响并进行修正。修正系数具体设置如下：空调季节7、8月运行负荷为设计负荷的90%,6、9月运行负荷为设计负荷的70%,5、10月运行负荷为设计负荷的50%。根据计算得到4种不同面积的冇遮阳天窗及226m²无遮阳天窗每年在空调季分别增加的负荷，具体如表1所示：天窗造成的附加负荷导致相应空调设备功率的增大。根据各设备的功率值及逐吋负荷率，可得出因负荷增加的逐吋功耗增加