鐵路客運站站房建筑節能設計

曹俊峰(濟南鐵路局日照站,山東 日照 276826)

1 前言

當前鐵路運輸業快速發展，許多城市不但著手新建鐵路客運站，同時開展對原有火車站的改造工作。鐵路客運站全年運營，能耗巨大，其節能設計尤為重要。對于這一特殊的建筑類型，不同氣候條件、社會歷史文化背景、城市規劃、道路、周邊環境下的規劃布局等必定有所差異;同時客運站的建筑形式、功能又處于不斷發展變化的時期，因此針對這一具體的公共建筑類型的節能設計做深入的研究是本文想要探討的課題。

夏熱冬冷地區具有特殊的氣候條件，如何結合規劃布局進行特定氣候條件下的鐵路客運站建筑節能設計，同時在建筑節能設計中，被動式技術與主動式技術相結合達到節能效果，實現環境效益與經濟效益的雙贏，本文將這一觀點運用到鐵路客站建筑節能設計實踐中，進行研究。

2 我國鐵路客站站房設計在節能中存在的問題

(1)大多數火車站周邊交通混雜，站前廣場人口密集，用于疏散的硬質鋪地面積很大，而綠化以及水體面積很小。如果室外環境過熱，對建筑室內環境會產生很大的熱擾動。由于我國傳統火車站的人流疏散都是通過站前廣場來進行，在春運等客流高峰期間廣場可以作為大量人流的集散地，所以用于疏散人流的廣場面積碩大。同時公交車以及的士和社會車輛需要占用一定的停車面積，也給站前廣場的交通面積增加一定的負荷，而用于景觀的綠化、水體以及結合休憩而設置的綠化面積就相對大大減少。

(2)一些火車站周邊建筑混亂，沒有形成良好的自然通風與采光環境。

火車站大多數坐北朝南，其周邊建筑圍繞站前廣場布置。車站前有站前廣場，后有軌道及站臺，只有東西方向的建筑布局對站房具有一定的影響，特別是臨近站房山墻兩側的建筑影響最為直接。周邊建筑對站房室內的熱環境影響很大，良好的周邊建筑布局有利于創造舒適的室內熱環境。在用地緊張的條件下，有的車站為了滿足建筑的防火間距要求，將兩棟建筑牽強地連在一起合為一棟，同時也造成了山墻兩側間距過小，采光與通風間距不夠的問題。

(3)大多數站房建筑外窗無遮陽設施。夏熱冬冷地區，夏季酷熱。如果沒有遮陽設施，日光直射室內，將大大增加空調負荷，對于節能極為不利。由于在四季時間分配中夏季時間所占比例較大，再加之降低1 度室溫是提高1 度室溫所耗能量的4 倍，夏季制冷能耗將占據建筑總能耗中很大的比重。所以建筑遮陽對于該地區的意義也尤為重大，在建筑設計中，要把遮陽設計貫徹實施。

(4)大多數站房建筑外部窗墻比很大，不利于節能。通常的玻璃都采用普通單層玻璃，無論冬夏季節都不能很好的適用建筑的節能需求。夏季單層玻璃容易被日光穿透，熱量極易進入室內;冬季室內熱量容易向外傳遞，保溫效果極差，兩季中均大大增加了空調與采暖能耗。

(5)大多數火車站候車廳自然采光條件差，白天也需要借助人工照明。候車廳開間和進深都較大。許多候車廳的一側都設有便民的商業網點。成排的商店往往占據了候車廳的主要采光面，使候車廳光線差。若將商鋪設置在適當的位置，不遮擋主要采光面則可以最大限度地實現自然采光，提高室內舒適度的同時也可以減少不必要的能源消耗。

(6)火車站空調氣流組織方式有多種。火車站建筑往往層高高，室內空間大，大多數車站采用從高處的天棚頂或者墻面一側向下部送風的方式，即上送下回方式和側送下回方式。側送下回方式是火車站采用最廣泛的一種氣流組織形式。它在高大空間空調設計中應用得較多，但它存在著一些不足。上送下回方式從使用效果來說是比較好的，它能把處理好的空氣均勻送到各個部位，以滿足不同區域的空調要求，但上送風也存在著諸多不足:空調區域包括了火車站內的上部空間，冷(熱)負荷較大，能耗高。為了達到最佳的氣流組織效果，同時取得更加經濟、節能的運行方式，應把多種氣流組織形式結合使用，以達到能耗低與效果好的統一。

3 鐵路客運站站房建筑設計節能措施

3.1 被動節能措施在站房設計中的應用

3.1.1 總平面布局

從節能規劃的角度出發，車站總平面布置應遵循以下基本原則:

(1)以站房為主體的建筑群布局，宜采用有利于建筑群體間夏季自然通風的布置形式。我國傳統火車站站房建筑大多采用U 形、一字形、L 形三種布局方式。U 形和L 形布局中，候車樓與售票廳、行包房往往分成多棟建筑，所以必然有部分建筑(包括周邊商業建筑)位于東西方向。部分建筑的前或后處于負壓區，通風不好，U 形最適合于寒冷地區的建筑群體布局。一字形平面布局主要立面采光、通風良好，不易受到周邊建筑的干擾，在用地充足的條件下，比較合理。

(2)站房建筑應采用本地區建筑最佳朝向或適宜的朝向，盡量避免東西向日曬。根據冬、夏季節太陽日運行規律，南向垂直表面在夏季太陽輻射時間較短，冬季太陽輻射時間最長，而東西方向垂直表面在夏季太陽輻射時間最長，因此利用這一規律，避免建筑主體朝向為東西向，將主要朝向定為南向等適宜朝向，可以充分利用太陽能、自然風等減輕建筑采暖空調的能耗。

(3)應充分利用太陽能、風能、地熱、水等自然能源，減少環境設計中的剛性地面，種植植被綠化。植被的草本和喬木結合布置為宜，但車站站前廣場不宜種植高大喬木，主站房立面容易被遮擋，同時容易產生視線上的干擾。綠化面積適宜分布，盡量使每個地塊都能享受到綠化生態效益。

3.1.2 自然通風

鐵路客站建筑常見的平面形式有圓形、矩形、T 字形。氣流渦旋區產生的位置取決于建筑物的外形和風向。渦旋區大，正壓亦大的部分，通風最有利，圓形建筑的渦旋區最小，因此圓形建筑通風相對不利，但是這種建筑形式最有利于抗風壓。建筑物高度越高，進深越小，面寬越大時，背面渦旋區就越大，對通風有利。矩形平面通風效果良好。車站建筑大多數屬于多層建筑，高度在24 米以下，因此要加強通風關鍵在于確定好平面形式。T 字形綜合了開間大、進深小以及開間小、進深大兩種矩形平面，氣流渦旋區較大，通風效果較好。通過更好地掌握基本規律，設計師應在具體的設計中選擇最合理的平面形式。

3.1.3 建筑日照

為了滿足建筑夏季隔熱與冬季保溫的要求，應當爭取主要房間在平面布局中的最佳朝向，為建筑冬季爭取日照和夏季避免日曬提供有利的條件。布置建筑房間時，將候車室、售票廳與辦公用房等主要用房合理布局。候車室是人口最集中的房間，宜布置在南向等適宜朝向。

目前大多數傳統火車站中，普通候車廳進深與主站房進深等長，南、北向通透，形成一個大空間，可集中照明、送風與采暖。南向立面冬季可獲得較多的日照，而夏季則南、北向日照很弱，減輕了設備的冷、熱負荷。售票廳是流動人口最多的房間，絕大多數旅客都處于站立等候狀態，大門基本處于開敞狀態，在空調與采暖的季節依靠門口的隔離物防止冷、熱氣散逸。為了給售票廳創造穩定的熱環境，在建筑設計上，應盡量將售票廳布置在有利的朝向，最大程度地彌補由于使用原因而造成的不足。辦公用房則結合不同的功能分別設置在建筑各處。集中設置的辦公用房也有許多使用單體空調，如果將用房放在適當的朝向，也可以節約能耗。行包房主要用于倉儲和物流，除解決好通風與采光問題外，不需要空調與采暖，因此可以擱置在北邊等次要朝向。

3.2 主動節能措施在站房設計中的應用

3.2.1 圍護結構節能措施

相對于外墻內保溫和夾芯保溫，外墻外保溫技術上解決了這兩種保溫形式帶來的許多綜合性質量問題，它具有熱工效果好，保溫性能強，綜合投資低，可以延長建筑結構壽命等優點，因此這種墻體保溫形式可以在夏熱冬冷地區重點推廣使用。其他的墻體保溫方式也具有一定的優勢，在特定的情況和條件下，也可采用。根據我國公共建筑節能設計規范，一般外墻K 值為1.0w/(m2.k)，地下室外墻為1.1w/(m2.k)。對于這兩類墻體可以根據已有的研究成果進行墻體構造設計，地下室墻面則還應考慮防潮、防水的要求。外保溫通用的做法是將聚苯板粘貼、釘掛在外墻外表面，覆以玻纖網布后用聚合物水泥砂漿罩面;或者將巖棉板粘貼并釘掛在外墻外表面后，覆以鋼絲網再做罩面，也可把玻璃棉粘釘掛在墻外，再覆以外掛板(如鋁合金板)。固定件宜采用不銹鋼釘以避免銹蝕。

玻璃幕墻的保溫性能與玻璃的種類以及玻璃幕墻的構造方式、窗墻比等因素密切相關，因此節能玻璃幕墻的設計應遵循如下原則:

(1)科學性:需綜合、全面權衡各因素，充分考慮其功能、性能等諸多方面，合理選型(幕墻的型式和窗墻面積比)、選材和構造。幕墻的傳熱系數由建筑物的外形和所處地區的氣候條件、型材的傳熱系數和玻璃的傳熱系數等綜合確定。

(2)適用性:結合環境因素與項目的具體情況，參照標準規定與地方要求，認真落實國家有關節能政策，同時要處理好建筑低能耗與高舒適度的關系。

(3)經濟性:建筑玻璃幕墻只是建筑圍護結構的一部分，只是建筑節能的一個方面，節能的考慮需全盤考慮，只有達到節能與經濟的統一才能體現節能的作用與價值。

(4)進行幕墻熱工設計時，必須對其復雜的傳熱過程和傳熱方式進行分析和研究。幕墻的熱過程大致有3 種途徑:(a)幕墻外表面與周圍空氣和外界環境間的換熱;(b)幕墻內表面與室內空氣和室內環境間的換熱:

3.2.2 其他節能措施

(1)節材與材料資源利用

a 控制建筑造型要素中無功能作用的裝飾構件的大量使用，節約資金。

b 實行土建與裝修工程一體化設計施工，避免二次裝修時對結構的破壞，節約材料，節省施工時間和能耗，減少建筑垃圾和噪聲污染。

c 建筑平面布置中，除特定功能空間外，候車廳與售票廳空間均采用大空間靈活隔斷的方式，以節約由于使用變更帶來的再次裝修中的材料消耗。

d 選用有害物質含量在標準允許范圍內的裝飾材料進行室內外裝修，例如以人造石材代替具有放射性的天然石材作為外立面材料。

(2)節水措施

a 衛生潔具均采用節水型衛生潔具。節水器具使用率到達100%。

b 給水管采用國家推薦的優質管材，采用合理的施工方案，避免管網滲漏損失。

C 硬地坪材料選用透水性好的材料增加雨水就地回滲率，徑流系數選用0.30。

(3)照明節能措施

由于車站全天運營，主要工作時間為上午7點到晚上12 點，晚上12 點以后還有少量的顧客在候車室停留，出站口也有少量旅客出站，因此照明用電量的能耗也不容忽視。在設計中，絕大部分房間在白天都應實現自然采光，減少了照明用電能耗。各辦公室內照明均采用節能熒光燈。衛生間、樓梯、走道等采用聲、光控制。

4 結論

通過案例設計與解析，筆者以為，建筑節能設計應是建筑材料的得當選用與構造工藝的合理選擇是基于當地的自然地理、氣候條件以及建筑的朝向、建筑的功能等多方因素協調的結果。鐵路客站節能設計是一個系統工程，需要各個工種的緊密配合。它由多個專項組成，建筑節能設計只是其中的一環。作者真切希望本文的研究對鐵路客站的節能設計能起到一定的推動作用。

[1]余莊.建筑智能設計.北京:中國建筑工業出版社，2006年

[2]郭晶華.我國大型鐵路客運站站房改造與更新設計研究.西南交通大學碩士畢業論文.2006年6 月