• ISSN 0258-2724
  • CN 51-1277/U
  • EI Compendex
  • Scopus 收录
  • 全国中文核心期刊
  • 中国科技论文统计源期刊
  • 中国科学引文数据库来源期刊

高原铁路站房地板辐射系统的分区供暖效果

郑嘉诚 余涛 雷波 陈辰 吕瑞欣

郑嘉诚, 余涛, 雷波, 陈辰, 吕瑞欣. 高原铁路站房地板辐射系统的分区供暖效果[J]. 西南交通大学学报, 2024, 59(1): 62-69. doi: 10.3969/j.issn.0258-2724.20220306
引用本文: 郑嘉诚, 余涛, 雷波, 陈辰, 吕瑞欣. 高原铁路站房地板辐射系统的分区供暖效果[J]. 西南交通大学学报, 2024, 59(1): 62-69. doi: 10.3969/j.issn.0258-2724.20220306
ZHENG Jiacheng, YU Tao, LEI Bo, CHEN Chen, LYU Ruixin. Partition Heating Performance of Radiant Floor System in Railway Stations on Plateau[J]. Journal of Southwest Jiaotong University, 2024, 59(1): 62-69. doi: 10.3969/j.issn.0258-2724.20220306
Citation: ZHENG Jiacheng, YU Tao, LEI Bo, CHEN Chen, LYU Ruixin. Partition Heating Performance of Radiant Floor System in Railway Stations on Plateau[J]. Journal of Southwest Jiaotong University, 2024, 59(1): 62-69. doi: 10.3969/j.issn.0258-2724.20220306

高原铁路站房地板辐射系统的分区供暖效果

doi: 10.3969/j.issn.0258-2724.20220306
基金项目: 国家自然科学基金(51708453);四川省自然科学基金(2022NSFSC1944)
详细信息
    作者简介:

    郑嘉诚(1994—),男,博士研究生,研究方向为建筑节能与可再生能源利用技术,E-mail:jczheng@my.swjtu.edu.cn

    通讯作者:

    余涛(1987—),男,副教授,研究方向为建筑节能与可再生能源利用技术,E-mail:yutao073@swjtu.edu.cn

  • 中图分类号: TU832.1

Partition Heating Performance of Radiant Floor System in Railway Stations on Plateau

  • 摘要:

    为了解决高原铁路站房部分区域在强太阳辐射的影响下出现过热、地板辐射供暖系统能耗浪费的问题,以某高原铁路车站为研究对象,根据站房内太阳照射情况对地板辐射系统提出了分区供暖方案;利用建筑能耗模拟软件Energyplus对该铁路站房进行模拟分析,对比了地板辐射系统分区前后站房内的热环境和系统供暖量. 结果表明:地板辐射系统采用统一的设计及运行控制方案供暖时,站房内太阳直射影响区的平均操作温度在日间最高可达27 ℃,与非直射影响区之间的温差超过5 ℃;在地板辐射系统分区供暖时,直射影响区的平均操作温度最高为26 ℃,室内温度分布更为均匀,局部过热现象得到缓解;在保证站房热舒适性的前提下,地板辐射系统的分区供暖方案能够使直射影响区整个供暖季的供暖量降低38.2%.

     

  • 图 1  车站平面示意(单位:m)

    Figure 1.  Floor plans of railway station (unit: m)

    图 2  地板辐射系统结构

    Figure 2.  Structure of radiant floor system

    图 3  铁路站房Energyplus模型

    Figure 3.  Energyplus model of railway station

    图 4  地板辐射系统实验平台

    Figure 4.  Experimental platform for radiant floor system

    图 5  Energyplus模拟结果与实验数据对比

    Figure 5.  Comparison of Energyplus simulation results with experimental data

    图 6  地板表面累积太阳辐射量

    Figure 6.  Cumulative solar radiation on floor surface

    图 7  候车厅一层的分区方案

    Figure 7.  Partition scheme on the 1st floor of waiting hall

    图 8  研究时间段室外干球温度与太阳辐射强度

    Figure 8.  Outdoor dry bulb temperature and solar radiation intensity during studied period

    图 9  地板表面的平均太阳辐射强度

    Figure 9.  Average solar radiation intensity on floor surface

    图 10  地板表面温度及室内操作温度变化情况

    Figure 10.  Variations of floor surface temperatures and indoor operative temperatures

    图 11  直射影响区与非直射影响区之间的温差

    Figure 11.  Temperature differences between irradiated zone and unirradiated zone

    图 12  供暖季2个区域的供暖量

    Figure 12.  Heating capacities in two zones during heating season

    图 13  车站候车厅第一层直射影响区的系统供暖量

    Figure 13.  Heating capacities of irradiated zones on the 1st floor of waiting halls

    表  1  地板各层材料的热物性参数

    Table  1.   Thermal properties of floor materials

    各层材料厚度/
    mm
    热导率
    /
    (W·m−1·K−1)
    密度
    /
    (kg·m−3)
    热容
    /
    (J·kg−1·K−1)
    大理石303.842600750
    水泥
    砂浆
    200.931800840
    轻质混
    凝土
    701.842344800
    挤塑板500.03351380
    混凝土
    楼板
    1201.552700837
    下载: 导出CSV

    表  2  该铁路车站候车厅内的热扰参数

    Table  2.   Thermal disturbances in waiting hall of railway station

    热扰取值设置区域
    人员2000 人人员活动区
    灯光10 W/m2非人员活动区
    设备15 W/m2人员活动区
    渗透风1 次/h所有区域
    新风10 m3/(h·人)人员活动区
    下载: 导出CSV

    表  3  各地区供暖季平均室外干球温度及累积太阳辐射

    Table  3.   Outdoor dry bulb temperature and cumulative solar radiation in several regions during heating season

    地点平均室外干
    球温度/℃
    累积太阳
    辐射/(kWh·m−2
    拉萨 0.8 749.2
    林芝 2.7 632.5
    昌都 −0.2 624.4
    理塘 −3.6 493.6
    甘孜 −1.6 601.2
    马尔康 1.5 418.9
    松潘 −1.7 381.8
    下载: 导出CSV

    表  4  不同地区车站的候车厅直射影响区在分区供暖方案下的供暖量减少情况

    Table  4.   Reduction in heating capacities of irradiated zones of waiting halls in different regions

    地点供暖减少
    量/(kWh·m−2
    供暖减少
    百分比/%
    拉萨 15.8 38.2
    林芝 12.4 33.1
    昌都 12.5 24.8
    理塘 8.9 13.7
    甘孜 12.6 22.1
    马尔康 7.2 14.1
    松潘 6.2 9.0
    下载: 导出CSV
  • [1] 清华大学建筑节能研究中心. 中国建筑节能年度发展研究报告2018[M]. 北京: 中国建筑工业出版社, 2018.
    [2] 刘晓华, 张涛, 戎向阳. 交通场站建筑热湿环境营造[M]. 北京: 中国建筑工业出版社, 2019.
    [3] QIAN B, YU T, BI H Q, et al. Measurements of energy consumption and environment quality of high-speed railway stations in China[J]. Energies, 2019, 13(1): 168.1-168.22.
    [4] ZHAO K, LIU X, JIANG Y. On-site measured performance of a radiant floor cooling/heating system in Xi’an Xianyang International Airport[J]. Solar Energy, 2014, 108: 274-286. doi: 10.1016/j.solener.2014.07.012
    [5] 王吉进. 高大空间建筑不同供暖末端方式的耗热量研究[D]. 哈尔滨: 哈尔滨工业大学, 2017.
    [6] 蔡德源,许志浩. 高大建筑空间采暖方式的分析[J]. 西南交通大学学报,2002,37(3): 269-272.

    CAI Deyuan, XU Zhihao. Analysis of heating methods for high and large building spaces[J]. Journal of Southwest Jiaotong University, 2002, 37(3): 269-272.
    [7] ZHANG T, LIU X, ZHANG L, et al. Performance analysis of the air-conditioning system in Xi’an Xianyang International Airport[J]. Energy and Buildings, 2013, 59: 11-20. doi: 10.1016/j.enbuild.2012.12.044
    [8] ZHAO K, WENG J, GE J. On-site measured indoor thermal environment in large spaces of airports during winter[J]. Building and Environment, 2020, 167: 106463.1-106463.13.
    [9] LIU X, LIN L, LIU X, et al. Evaluation of air infiltration in a hub airport terminal: on-site measurement and numerical simulation[J]. Building and Environment, 2018, 143: 163-177. doi: 10.1016/j.buildenv.2018.07.006
    [10] LIU X, LIU X, ZHANG T. Influence of air-conditioning systems on buoyancy driven air infiltration in large space buildings: a case study of a railway station[J]. Energy and Buildings, 2020, 210: 109781.1-109781.14.
    [11] 刘大龙,刘加平,张习龙,等. 青藏高原气候条件下的建筑能耗分析[J]. 太阳能学报,2016,37(8): 2167-2172.

    LIU Dalong, LIU Jiaping, ZHANG Xilong, et al. Building energy consumption analysis in climatic condition of Tibetan Plateau[J]. Acta Energiae Solaris Sinica, 2016, 37(8): 2167-2172.
    [12] 薛明珠. 低温地板辐射供暖在高海拔寒冷地区大空间建筑中的适用性研究[D]. 重庆: 重庆大学, 2016.
    [13] ATHIENITIS A K. Investigation of thermal performance of a passive solar building with floor radiant heating[J]. Solar Energy, 1997, 61(5): 337-345. doi: 10.1016/S0038-092X(97)00077-7
    [14] ATHIENITIS A K, CHEN Y. The effect of solar radiation on dynamic thermal performance of floor heating systems[J]. Solar Energy, 2000, 69(3): 229-237. doi: 10.1016/S0038-092X(00)00052-9
    [15] 陈辰,雷波. 太阳辐射影响下地板辐射供暖传热特性研究[J]. 制冷与空调,2021,35(4): 527-531.

    CHEN Chen, LEI Bo. Study on heat transfer characteristics of floor radiant heating under the influence of solar radiation[J]. Refrigeration & Air Conditioning, 2021, 35(4): 527-531.
    [16] BEJI C, MERABTINE A, MOKRAOUI S, et al. Experimental study on the effects of direct Sun radiation on the dynamic thermal behavior of a floor-heating system[J]. Solar Energy, 2020, 204: 1-12. doi: 10.1016/j.solener.2020.04.055
    [17] LI T, MERABTINE A, LACHI M, et al. Experimental study on the thermal comfort in the room equipped with a radiant floor heating system exposed to direct solar radiation[J]. Energy, 2021, 230: 120800.1-120800.13.
    [18] 王登甲. 间歇采暖太阳能建筑热过程及设计优化研究[D]. 西安: 西安建筑科技大学, 2012.
    [19] 王登甲,刘艳峰,刘加平. 间歇采暖太阳能建筑设计及运行优化研究[J]. 西安建筑科技大学学报(自然科学版),2012,44(5): 720-725. doi: 10.15986/j.1006-7930.2012.05.026

    WANG Dengjia, LIU Yanfeng, LIU Jiaping. Study on the design and operation optimization of intermittent solar heating building[J]. Journal of Xi’an University of Architecture & Technology (Natural Science Edition), 2012, 44(5): 720-725. doi: 10.15986/j.1006-7930.2012.05.026
    [20] 中华人民共和国住房和城乡建设部. 公共建筑节能设计标准: GB 50189—2015[S]. 北京: 中国建筑工业出版社, 2015.
    [21] ZHOU J, YU T, WU H, et al. A dynamic model of hollow ventilated interior wall integrated with solar air collector[J]. Applied Thermal Engineering, 2020, 175: 115380.1-115380.12.
    [22] ISO. Ergonomics of the thermal environment Analytical determination and interpretation of thermal comfort using calculation of the PMV and PPD indices and local thermal comfort criteria: ISO 7730[S]. Geneva: ISO Standardization, 2005.
    [23] WANG Y, WONG K K L, DU H, et al. Design configuration for a higher efficiency air conditioning system in large space building[J]. Energy and Buildings, 2014, 72: 167-176. doi: 10.1016/j.enbuild.2013.12.041
    [24] PENG S, YU J H, GANG W J, et al. Study on load characteristics of different air conditioning systems in large space railway station[J]. IOP Conference Series: Earth and Environmental Science, 2019, 238: 012038.1-012038.12.
    [25] 陆耀庆. 实用供热空调设计手册[M]. 北京: 中国建筑工业出版社, 2008.
    [26] 国家铁路局. 铁路旅客车站设计规范: TB 10100—2018[S]. 北京: 中国铁道出版社, 2018.
    [27] 中国气象局气象信息中心气象资料室, 清华大学建筑技术科学系. 中国建筑热环境分析专用气象数据集[M]. 北京: 中国建筑工业出版社, 2005.
  • 加载中
图(13) / 表(4)
计量
  • 文章访问数:  186
  • HTML全文浏览量:  103
  • PDF下载量:  27
  • 被引次数: 0
出版历程
  • 收稿日期:  2022-04-27
  • 修回日期:  2022-07-21
  • 网络出版日期:  2023-06-28
  • 刊出日期:  2022-12-01

目录

    /

    返回文章
    返回