面向低碳經(jīng)濟(jì)城市地下空間/軌交地鐵的節(jié)能減排與環(huán)保問(wèn)題

孫 鈞

(1.同濟(jì)大學(xué)隧道與地下工程研究所，上海 200092;2.上海市城建集團(tuán)院士工作研究室，上海 200122)

0 引言

地下建筑業(yè)(含功能各異的隧道、軌交地鐵與城市地下空間)的節(jié)能減排和環(huán)保問(wèn)題是面向低碳經(jīng)濟(jì)的重要方面，在該領(lǐng)域應(yīng)該可以有所作為。地鐵是城市用電大戶，晝夜運(yùn)行的電氣列車，地下車站通風(fēng)、照明、空調(diào)、取暖和其他各種耗電設(shè)備與設(shè)施等，在節(jié)電、排污方面都有很大的效益空間。眾所周知，在地面交通中，汽車尾氣排放是城市空氣的重要污染源，交通擁堵而汽車不熄火時(shí)，其CO2和CO的排放量就更甚;改用軌交地鐵電氣列車后，地面交通的排污情況可在很大程度上得到改善。怎樣實(shí)現(xiàn)隧道和地鐵在低碳經(jīng)濟(jì)社會(huì)中的節(jié)能?其中，有條件地逐步開(kāi)發(fā)太陽(yáng)能光伏發(fā)電、采用太陽(yáng)光光纖導(dǎo)入照明系統(tǒng)的室內(nèi)人工生態(tài)光源以及進(jìn)一步推廣智能型LED節(jié)能照明燈具等都是重要方面。其在城市地下空間(如上海虹橋綜合交通樞紐)和公路與城市隧道(如崇明長(zhǎng)江隧道)與其他處的成功范例將在文中后續(xù)介紹。

從目前建設(shè)力度十分迅猛的我國(guó)城市地下空間/軌道交通的發(fā)展看，采用低碳經(jīng)濟(jì)的發(fā)展策略，將具有十分重大的意義。建立節(jié)能型的地下空間，是一項(xiàng)爭(zhēng)取逐步實(shí)現(xiàn)的遠(yuǎn)大目標(biāo);而在初期，則需要投入一定的節(jié)能、減排資金以開(kāi)發(fā)低碳經(jīng)濟(jì)所需的各項(xiàng)新技術(shù)。要求從根本上實(shí)現(xiàn)能源體系的轉(zhuǎn)型，解決好傳統(tǒng)的自然能源資源(煤炭、石油)短缺的問(wèn)題，大力降低地鐵車站內(nèi)大客流溫室氣體排放量，改變地下環(huán)境高污染的現(xiàn)狀，促進(jìn)節(jié)能、環(huán)保型地下空間在生態(tài)環(huán)境綜合平衡制約條件下一種新的發(fā)展模式——低碳生態(tài)的隧道、地鐵與地下空間建設(shè)，實(shí)現(xiàn)城市經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展，應(yīng)該早日提上議事日程。

1 地下空間的節(jié)能減排與環(huán)保問(wèn)題

城市地下空間和軌交地鐵/公路隧道的節(jié)能減排與環(huán)保問(wèn)題已日益受到業(yè)界和廣大民眾的關(guān)注。

地下空間具有天然的低碳排放條件，在地下交通節(jié)能以及新能源利用等方面都較地面設(shè)施和地上建筑物更具獨(dú)特優(yōu)勢(shì)。地下空間/軌道交通比地面建筑物和地上交通更為低碳，其主要效應(yīng)在于:

1)降低建筑能耗——地下空間自身所獨(dú)具的基本恒溫和恒濕特點(diǎn)產(chǎn)生的節(jié)能低碳效應(yīng)。

2)降低交通能耗——一方面，地鐵載客量大，且運(yùn)行速度快、耗時(shí)少、排污小，因搭乘軌道交通代替地面交通而產(chǎn)生的低碳效應(yīng);另一方面，通行地鐵電氣列車因緩解地面道路交通擁堵、節(jié)約油耗而產(chǎn)生的低碳效應(yīng)。

3)新型節(jié)能照明——推廣智能型LED新型誘導(dǎo)式節(jié)能燈具及其他。

4)新能源利用——在各類地下空間內(nèi)爭(zhēng)取利用太陽(yáng)能或視條件利用風(fēng)能、地?zé)岬瓤稍偕茉矗婊剂弦詼p少碳排放。

5)碳匯新技術(shù)的應(yīng)用——在地下利用吸碳裝置匯碳。

當(dāng)前，上述的4)項(xiàng)和5)項(xiàng)亟待進(jìn)一步實(shí)施推廣。

本文簡(jiǎn)要介紹以下幾個(gè)問(wèn)題:

1)積極穩(wěn)妥而有步驟地視條件逐步開(kāi)發(fā)太陽(yáng)能光伏發(fā)電;

2)努力推廣智能型LED節(jié)能燈具和其他新型照明光源;

3)其他有關(guān)的節(jié)能、環(huán)保問(wèn)題;

4)幾項(xiàng)有關(guān)的新技術(shù)的研究和開(kāi)發(fā)。

2 光伏發(fā)電技術(shù)的開(kāi)發(fā)和應(yīng)用

2.1 建議

作為試點(diǎn)工程，可否先選擇地鐵車站1～2處，在其附近的廣大綠地內(nèi)各類地下建筑物的上方及其出入口外側(cè)(或透光玻璃天棚的上方)以及地鐵車站內(nèi)設(shè)置有“天窗”的地段，鋪放太陽(yáng)能電池板，最好能建立供該地鐵車站和相鄰區(qū)間專用的小型光伏電網(wǎng)。在取得成效的前提下，日后再爭(zhēng)取并入城市大電網(wǎng)，使太陽(yáng)能光伏發(fā)電系統(tǒng)(見(jiàn)圖1)能應(yīng)用于整個(gè)地下空間。其裝機(jī)容量應(yīng)當(dāng)可以部分甚至全部滿足地下空間內(nèi)部照明，甚至部分設(shè)備的供電量需求;與現(xiàn)用的火電相比，其預(yù)期的有效年減排量和節(jié)約的標(biāo)煤或燃油量應(yīng)當(dāng)十分可觀。

圖1 2011年國(guó)際太陽(yáng)能產(chǎn)業(yè)及光伏工程展覽會(huì)上展出的自動(dòng)跟蹤式太陽(yáng)能光伏發(fā)電設(shè)備Fig.1 Automatic-following solar energy power generating device

2.2 我國(guó)光伏太陽(yáng)能發(fā)現(xiàn)技術(shù)的應(yīng)用現(xiàn)狀

目前，我國(guó)生產(chǎn)的光伏太陽(yáng)能電池板組件，已占全球的55%，名列世界前茅，但國(guó)內(nèi)已享用的太陽(yáng)能“綠電”卻不到5% 。我國(guó)太陽(yáng)能光伏發(fā)電的裝機(jī)容量只合400MW，僅極少數(shù)已上輸至大電網(wǎng)(均屬政府示范工程，見(jiàn)圖2)。為此，除“綠電”的上網(wǎng)電價(jià)需早日制定外，各項(xiàng)政策細(xì)節(jié)均亟待明確到位，以激活“屋頂發(fā)電”，特別是對(duì)光照充足的我國(guó)內(nèi)地廣大地區(qū)更是如此。

圖2 正在建設(shè)中的國(guó)家“金太陽(yáng)”工程示范項(xiàng)目——江西省新余市瑞晶太陽(yáng)能光伏電站Fig.2 Ruijing solar energy power generating station in Xinyu City，Jiangxi Province

2.3 當(dāng)前我國(guó)太陽(yáng)能光伏產(chǎn)業(yè)發(fā)展的一些“瓶頸”

1)尚停留在個(gè)別單位/家庭“自產(chǎn)自銷”階段，家庭太陽(yáng)能還多只是供應(yīng)熱水器用電，總體利用率極低，且普遍存在與城市建設(shè)、建筑景觀不協(xié)調(diào)以及在承重、防風(fēng)和防雷等方面的不少安全隱患。

2)向城市大電網(wǎng)并網(wǎng)送電，在“開(kāi)通”和“賣電”問(wèn)題上還存在諸多困難。

3)太陽(yáng)能“綠電”上網(wǎng)難以定價(jià)，現(xiàn)用的電表也不能識(shí)別太陽(yáng)能“來(lái)電”，即使“綠電”上網(wǎng)依然被收電費(fèi)，諸多問(wèn)題均亟待解決。

本來(lái)，自家用電不花錢，富余的太陽(yáng)電能還能“逆”向發(fā)電上網(wǎng)，獲得收益，況且國(guó)家鼓勵(lì)、支持(對(duì)新能源上網(wǎng)發(fā)電，我國(guó)政府規(guī)定電力部門有義務(wù)收購(gòu)“綠電”)，卻由于單相電表只能記錄用戶用電量，“逆”向上網(wǎng)發(fā)電，電表不能識(shí)別。此事議論已多年，卻一直難以落實(shí)實(shí)施。

2.4 在可再生太陽(yáng)能源的進(jìn)一步開(kāi)發(fā)和利用方面的建議

1)如能通過(guò)在城市的超高層建筑(高度超過(guò)100 m)的近1 000棟和一般高層建筑近20 000棟大樓的樓頂、光伏玻璃幕墻和不設(shè)窗、門與陽(yáng)臺(tái)的外墻面(北向墻除外)(除大樓自用電量外，尚多有富余)，以及許多居民小區(qū)住宅的屋面(以居民自家用電為主)，廣大城市綠地、各類地下空間上方“天窗”的以上部分，甚至利用地鐵車站出入口的上方，鋪設(shè)太陽(yáng)能電池板，構(gòu)筑小型光伏發(fā)電系統(tǒng)，并逐步建成光伏專用電網(wǎng)，再爭(zhēng)取并入城市大電網(wǎng)，以供給地鐵的全部照明需要，有條件時(shí)還可兼顧部分地鐵車輛等各種耗電設(shè)施的配電。

2)日后，如能將大電站電網(wǎng)與太陽(yáng)能光伏并網(wǎng)發(fā)電，將電站與太陽(yáng)能用戶聯(lián)系為整體，則更是一種理想的前景。

2.5 國(guó)內(nèi)外可借鑒的經(jīng)驗(yàn)

2.5.1 歐洲首座太陽(yáng)能鐵路隧道

歐洲首座太陽(yáng)能鐵路隧道在比利時(shí)投入運(yùn)營(yíng)，該隧道屬巴黎—荷蘭阿姆斯特丹高鐵的一部分，長(zhǎng)約3.2 km，已于2011年6月第1列“綠色火車”經(jīng)過(guò)比利時(shí)區(qū)段開(kāi)始啟用。火車運(yùn)行所需電力全部由16000塊太陽(yáng)能電池板提供，電池板設(shè)置在隧道越嶺的山體表面。

2.5.2 無(wú)錫建成的全球最大光伏低能耗大樓

全球最大光伏低能耗大樓近日在無(wú)錫市建成，其有益經(jīng)驗(yàn)［1］應(yīng)該可供借鑒:

1)該大樓是全球最大(總面積約1.8萬(wàn)m2)的光伏低能耗生態(tài)建筑，首次將“低能耗、功能型、生態(tài)化”的概念引入建筑領(lǐng)域。整個(gè)辦公大樓使用光伏玻璃幕墻等太陽(yáng)能光伏建筑一體化材料，通過(guò)光電效應(yīng)將太陽(yáng)能轉(zhuǎn)換為電能，直接為大樓提供綠色環(huán)保的太陽(yáng)能電力。

2)整個(gè)工程設(shè)計(jì)容量為1 MW，預(yù)計(jì)全年發(fā)電量將超過(guò)100萬(wàn)kWh。這一生態(tài)建筑的建成，展示了太陽(yáng)能科技與現(xiàn)代建筑的完美融合。從主動(dòng)節(jié)能的角度看，整個(gè)建筑現(xiàn)按最低使用壽命70a計(jì)算，共計(jì)可產(chǎn)生電量3 892萬(wàn)kWh，預(yù)計(jì)每年可替代標(biāo)準(zhǔn)煤338 t，CO2減排605 t，70 a共可替代標(biāo)準(zhǔn)煤23 660 t，主動(dòng)節(jié)能效果十分顯著，對(duì)推廣綠色能源、緩解城市峰電壓力起到很好的示范作用。

3)該大樓采用了光伏建筑一體化(BIPV)系統(tǒng)，除能保證自身建筑用電外，還可向電網(wǎng)供電，從而緩解高峰時(shí)城市的用電壓力。由于光伏陣列安裝在屋頂和墻壁等室外圍護(hù)結(jié)構(gòu)上，將吸收的太陽(yáng)能轉(zhuǎn)化為電能，一方面有效降低了室外屋頂和墻面的熱照溫度，減少了墻體蓄熱和室內(nèi)空調(diào)冷負(fù)荷，既節(jié)省了能源，又保證了室內(nèi)的空氣質(zhì)量;此外，還避免了由于使用一般化石燃料發(fā)電所導(dǎo)致的空氣污染和廢渣污染，對(duì)于節(jié)能、減排和環(huán)保都十分有利。

4)該大樓在設(shè)計(jì)中還采用了地?zé)岵杉⒖諝鉄岜谩⑺词占c循環(huán)利用等先進(jìn)技術(shù)，其潛在的節(jié)能效果非常顯著。

上述成果對(duì)在城市地下空間仿用方面可提供有益的參考。

3 上海市虹橋綜合交通樞紐的綠色策略與節(jié)能技術(shù)

1)虹橋交通樞紐開(kāi)通運(yùn)營(yíng)已近2 a，它是地面、地下空間(地下部分共合50萬(wàn)m2，東西向長(zhǎng)2 km，南北最寬處600 m，開(kāi)挖深度8～29 m不等，屬國(guó)內(nèi)特大型城市地下空間之一)的有機(jī)結(jié)合，集航空、鐵道(含城際鐵路、動(dòng)車、高鐵)、長(zhǎng)途客運(yùn)、市內(nèi)公交、軌交地鐵和磁懸浮等多種換乘方式于一體，見(jiàn)圖3。這一現(xiàn)代化的綜合交通樞紐對(duì)“長(zhǎng)三角城市圈”(2～3 h內(nèi)可到達(dá))的整合與發(fā)展將產(chǎn)生深遠(yuǎn)的影響［2］。

圖3 上海城市發(fā)展新地標(biāo)——虹橋綜合交通樞紐Fig.3 Hongqiao transit center

2)在綠色環(huán)保和節(jié)能減排方面，該交通樞紐已實(shí)施了以下主要內(nèi)容:①對(duì)全年度交通樞紐整體的能耗分析與節(jié)能措施作了統(tǒng)籌安排;②充分利用自然通風(fēng)和自然采光;③給排水系統(tǒng)的節(jié)水、節(jié)能，含高效率冷水機(jī)組、空調(diào)水系統(tǒng)溫差調(diào)控、水泵變頻、冷凍水直供、太陽(yáng)能生活熱水系統(tǒng)等;④電氣設(shè)備和供配電設(shè)施的節(jié)能減排;⑤地上、地下照明配電密度自動(dòng)調(diào)控;⑥節(jié)能材料與材料資源的有效利用。

3)在經(jīng)濟(jì)、社會(huì)效益和創(chuàng)新性方面:①實(shí)現(xiàn)了以上各配套設(shè)施資源的集約化利用，提高了樞紐建設(shè)和運(yùn)營(yíng)的經(jīng)濟(jì)性和適用性;②較傳統(tǒng)的習(xí)慣做法，與國(guó)家節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)相比，達(dá)到了總體節(jié)能約65%(以西航站樓為例)的水平;③單就采用的空調(diào)冷水“直供系統(tǒng)”(以西航站樓為例)而言，與常規(guī)技術(shù)手段(“板交系統(tǒng)”)相比，減少了運(yùn)行能耗約62.45萬(wàn)kWh/a，系統(tǒng)綜合節(jié)能率達(dá)3.1%;④減少建筑能耗，強(qiáng)化了地面/地下空間的人性化設(shè)計(jì)，體現(xiàn)了建筑生態(tài)化的先進(jìn)理念。

以上各項(xiàng)研究成果，正在推廣應(yīng)用于浦東國(guó)際機(jī)場(chǎng)三期工程——衛(wèi)星廳(約40萬(wàn)m2)的建設(shè)，為該工程的建設(shè)提供了第一手的技術(shù)支持;且為進(jìn)一步探求解決高能耗的癥結(jié)，深化節(jié)能環(huán)保和低碳、減排措施制定了理論依據(jù)。

4 隧道與城市地下空間/軌交地鐵的智能型LED光源照明及其節(jié)能環(huán)保技術(shù)

4.1 國(guó)內(nèi)公路隧道和上海市崇明長(zhǎng)江隧道的一些成功做法

在地下空間內(nèi)采用綠色、高效、環(huán)保以及耐久性能好、使用壽命長(zhǎng)的LED光源代替?zhèn)鹘y(tǒng)的直管熒光燈和高壓鈉燈，并對(duì)洞內(nèi)照度作現(xiàn)場(chǎng)總線網(wǎng)絡(luò)的無(wú)級(jí)自動(dòng)調(diào)光控制，其應(yīng)用前景良好。在崇明長(zhǎng)江隧道采用這項(xiàng)新技術(shù)初步估算每年可節(jié)電近50%，經(jīng)濟(jì)效益和節(jié)能減排、環(huán)保各方面效果也都顯著。

1)新型節(jié)能環(huán)保型照明——崇明長(zhǎng)江隧道 LED調(diào)光可控照明技術(shù)的推廣采用。隧道和地鐵內(nèi)24 h全天候照明，用電負(fù)荷大，節(jié)能潛力巨大。經(jīng)研究認(rèn)為，局部或全部改用上述節(jié)能環(huán)保型LED誘導(dǎo)光源照明是可行的。

2)在我國(guó)公路隧道建設(shè)中，基于天氣分級(jí)以及按洞外亮度、交通流量和車速等為參數(shù)的照明控制模式在不斷進(jìn)步。其他如洞內(nèi)裝飾面發(fā)光涂料的改進(jìn)和隧道節(jié)能型供配電系統(tǒng)等，也都已有啟動(dòng)，前景喜人，其隧道照明節(jié)能環(huán)保效果十分良好［3］。

3)近年來(lái)的實(shí)踐證明，采用LED照明的主要效益反映在:地下空間照明效果優(yōu)良，照度和光均勻度均可達(dá)到使用要求;照明燈具可保證3萬(wàn)h的使用壽命;照明節(jié)電(與傳統(tǒng)燈具比較)30%以上;人員對(duì)視覺(jué)感受和舒適性的反映均滿意。

4)一般隧道的用電負(fù)荷能耗約占隧道總能耗的40% ～50%，而采用LED光源照明，則可節(jié)能30% ～40%，因此，是大有作為的。

4.2 LED節(jié)能燈具應(yīng)用、開(kāi)發(fā)中存在的問(wèn)題

1)目前在LED應(yīng)用中仍存在光衰大、結(jié)溫高、燈具結(jié)構(gòu)不盡合理、照明均勻性不足、驅(qū)動(dòng)電源的壽命質(zhì)量不穩(wěn)定等問(wèn)題，有待進(jìn)一步解決，對(duì)燈具的各項(xiàng)技術(shù)要求亦待制定，以改進(jìn)和完善節(jié)約隧道照明耗能的效果。

2)目前，我國(guó)的LED照明產(chǎn)業(yè)取得了前所未有的發(fā)展——從大功率LED芯片技術(shù)的研發(fā)突破到10億顆LED芯片點(diǎn)亮上海世博會(huì)的實(shí)際應(yīng)用，從資本熱捧到政策給力，LED產(chǎn)業(yè)的繁榮已初步顯現(xiàn)。然而，在道、橋、隧各個(gè)照明領(lǐng)域，已投入使用的LED照明產(chǎn)品還存在一些制約其未來(lái)發(fā)展的亟待解決的問(wèn)題。

3)自2009年始，我國(guó)政府加大了對(duì)LED道路照明的扶持和推廣力度，并在21個(gè)經(jīng)濟(jì)較發(fā)達(dá)城市推行應(yīng)用試點(diǎn)。然而，一些新安裝的LED燈具在產(chǎn)品質(zhì)量和照明效果方面，存在如道路照明亮度不夠、眩光大且刺眼、產(chǎn)品使用一段時(shí)間后出現(xiàn)比較嚴(yán)重的光衰或根本不亮的現(xiàn)象。業(yè)內(nèi)專家指出其癥結(jié)在于“在發(fā)展上急功近利，對(duì)節(jié)能路燈的理解存在誤區(qū)，過(guò)于單純和片面地追求系統(tǒng)光效的技術(shù)升級(jí)，而忽略了產(chǎn)品應(yīng)用環(huán)境的制約”。

4.3 針對(duì)這些問(wèn)題采取的措施

1)為生產(chǎn)符合節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)的LED燈具，國(guó)內(nèi)飛利浦公司率先提出“以采用滿足道路照明應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)的功率密度(LPD)值來(lái)衡量LED燈具產(chǎn)品的照明效果和節(jié)能效果;系統(tǒng)光效只能是產(chǎn)品評(píng)價(jià)指標(biāo)之一，不能全面衡量照明效果和節(jié)能效果的優(yōu)劣。正確的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)首先是要滿足道路照明設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，節(jié)能也必須以滿足這一標(biāo)準(zhǔn)為前提，同時(shí)兼顧人們的視覺(jué)需求。”

2)近年來(lái)推出了一系列LED道路照明新產(chǎn)品。以飛利浦最新的Green vision LED系列為例，該產(chǎn)品以可實(shí)現(xiàn)照明功率密度值(LPD，W/m2)作為衡量指標(biāo)，擁有4種系統(tǒng)光效以及專為我國(guó)道路條件設(shè)計(jì)的光學(xué)系統(tǒng)，不僅能通過(guò)足夠的亮度和照度來(lái)保證行車安全，還能以合適的色溫帶給人們舒適和安全的照明感受，使節(jié)能效果和用戶評(píng)價(jià)達(dá)到優(yōu)化。

3)目前，據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，我國(guó)主要城市道路已擁有超過(guò)1 700萬(wàn)盞路燈，未來(lái)LED道路照明的市場(chǎng)潛力十分巨大。我國(guó)“第十二個(gè)五年規(guī)劃”中，國(guó)家將把加速制定LED照明標(biāo)準(zhǔn)作為產(chǎn)業(yè)發(fā)展的重中之重，在建設(shè)資源節(jié)約型和環(huán)境友好型社會(huì)的前提下建立科學(xué)公正、與國(guó)際接軌的LED照明發(fā)展規(guī)劃，它是決定LED照明產(chǎn)業(yè)發(fā)展的關(guān)鍵。

5 采用隧道照明新技術(shù)的其他方面

1)基于數(shù)碼技術(shù)的洞外亮度測(cè)試技術(shù)，現(xiàn)已納入我國(guó)正在編制的《公路隧道照明設(shè)計(jì)細(xì)則》。此外，隧道照明節(jié)能成套技術(shù)的應(yīng)用和示范也已在重慶、廣東和安徽等地采用并取得了很好的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益。

2)其他地下照明新技術(shù)和新工藝的研制，在地鐵照明中有望推廣應(yīng)用的還有:①研發(fā)智能化的LED節(jié)能誘導(dǎo)燈具照明的新型無(wú)級(jí)調(diào)光技術(shù)，以應(yīng)用于隧道和地鐵車站照明;②研究用電磁感應(yīng)燈具、光纖照明、逆光照明、寬光帶照明等新型節(jié)能光源、燈具取代傳統(tǒng)燈具在地鐵中應(yīng)用的可能性，以提高地下空間內(nèi)的有效亮度;③研究電子鎮(zhèn)流器(與傳統(tǒng)電感鎮(zhèn)流器相比)和智能調(diào)壓設(shè)備等照明節(jié)電設(shè)施，探討其應(yīng)用的適用性和經(jīng)濟(jì)性。

3)除了采用上述幾種新型節(jié)能光源/燈具并合理應(yīng)用外，在其他方面，如改進(jìn)照明系統(tǒng)的自動(dòng)化控制技術(shù)、照明節(jié)電設(shè)備的研制、運(yùn)營(yíng)管理的智能化和精細(xì)化以及合理選取有關(guān)的照明參數(shù)和新型照明系統(tǒng)的分期實(shí)施等，也都是當(dāng)前不可或缺的重要節(jié)能環(huán)節(jié)。

6 其他幾項(xiàng)節(jié)能、環(huán)保新技術(shù)的研究和開(kāi)發(fā)

6.1 室內(nèi)人工生態(tài)光源的采用——太陽(yáng)光光纖導(dǎo)入照明系統(tǒng)

建議在隧道/地鐵車站的天棚頂部嵌設(shè)巨大玻璃天窗，大面積吸收自然陽(yáng)光，通過(guò)在天棚內(nèi)裝置光導(dǎo)照明系統(tǒng)，用作地下空間范圍內(nèi)的部分，甚至是全部人工照明。上海市虹橋交通樞紐對(duì)室內(nèi)太陽(yáng)光光纖導(dǎo)入照明的成功實(shí)踐可供借鑒。

6.2 一種新型超級(jí)節(jié)能燈具——熒光燈即將面世

這種節(jié)能燈具的耗電量?jī)H為白熾燈的1/40，俄羅斯今年計(jì)劃生產(chǎn)出樣品。

1)原理。燈泡內(nèi)有專門的熒光粉涂層，內(nèi)置高照度發(fā)光的二極管，低電壓作用下，二極管先發(fā)出藍(lán)色光，藍(lán)光照射到燈泡內(nèi)面的熒光粉涂層，涂層上則呈現(xiàn)高照度的白色光。顏色和照度的變化是由于熒光粉涂層的反光特性。

2)優(yōu)點(diǎn)。解決了目前節(jié)能燈具的問(wèn)題，不需要啟動(dòng)放電維持系統(tǒng)。

6.3 自然采光技術(shù)的應(yīng)用

日本和西歐一些城市地下空間和地鐵車站多考慮利用自然采光;國(guó)外(北歐、北美)還有利用陽(yáng)光的反射和折射作用，用鏡面將陽(yáng)光引入地下空間內(nèi)作自然采光。這些方法均有創(chuàng)意，可供參考、借鑒。

6.4 智能照明技術(shù)的發(fā)展

1)智能照明是指利用無(wú)線通訊數(shù)據(jù)傳輸、擴(kuò)頻電力網(wǎng)載波通訊、計(jì)算機(jī)智能化信息處理以及節(jié)能型電器控制等技術(shù)所組成的一種分布式的無(wú)線遙測(cè)、遙控、遙訊控制系統(tǒng)，它具有對(duì)燈光亮度調(diào)節(jié)、燈光軟啟動(dòng)、定時(shí)控制、場(chǎng)景設(shè)置等全方位智能型功能。

2)在智能照明系統(tǒng)中，設(shè)有若干個(gè)基本情景。這些情景會(huì)按程序自動(dòng)切換，并將照度自動(dòng)調(diào)整到最適宜的水平;還可通過(guò)自動(dòng)調(diào)節(jié)裝置來(lái)調(diào)控所采集的天然光，并使之與室內(nèi)燈光系統(tǒng)進(jìn)行聯(lián)動(dòng)。

3)當(dāng)天氣發(fā)生變化時(shí)，這種天然光系統(tǒng)能夠自動(dòng)調(diào)節(jié)，保持合適的室內(nèi)照度。照明設(shè)計(jì)師在對(duì)地下建筑物進(jìn)行照明設(shè)計(jì)時(shí)，將按預(yù)先設(shè)置的標(biāo)準(zhǔn)亮度，保持恒定的照度，不受燈具效率降低和墻面反射率衰減的影響。

4)智能照明控制系統(tǒng)還可預(yù)先設(shè)置不同的場(chǎng)景模塊，只要在相應(yīng)的控制面板上進(jìn)行操作，即可調(diào)入所需的場(chǎng)景;此外，用戶還可通過(guò)可編程控制面板對(duì)場(chǎng)景進(jìn)行實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)，以滿足各種特定的要求和需要。

5)采用智能照明系統(tǒng)后，用戶能夠在運(yùn)行過(guò)程中實(shí)現(xiàn)節(jié)能。智能照明控制系統(tǒng)對(duì)大多數(shù)燈具(白熾燈、日光燈、霓虹燈等)進(jìn)行智能調(diào)光，不僅能夠降低用戶電費(fèi)支出，也能減輕供電壓力。據(jù)悉，實(shí)現(xiàn)智能照明控制的用戶一年可節(jié)電20% ～40%。智能化與照明技術(shù)的結(jié)合，充分演繹了節(jié)能、耐久、以人為本等綠色和可持續(xù)照明的理念。這種節(jié)能、高效的智能照明方式，順應(yīng)了節(jié)能減排和智能科技的發(fā)展趨勢(shì)，在城市地下空間有望獲得廣闊的發(fā)展［4］。

7 結(jié)束語(yǔ)

開(kāi)發(fā)地下空間/軌交地鐵，是我國(guó)城市采取綠色低碳經(jīng)濟(jì)發(fā)展策略的必然選擇。在積極探索地下空間/城市軌道交通發(fā)展新模式中，應(yīng)采取措施從根本上實(shí)現(xiàn)能源體系的轉(zhuǎn)型，解決好傳統(tǒng)的自然資源短缺的問(wèn)題，大力降低溫室氣體排放量，改變地下環(huán)境高污染的現(xiàn)狀，促進(jìn)節(jié)能、環(huán)保型地下空間在生態(tài)環(huán)境綜合平衡制約條件下一種新的發(fā)展模式——低碳生態(tài)的隧道、地鐵與地下空間建設(shè)，實(shí)現(xiàn)城市經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展。有條件地逐步開(kāi)發(fā)太陽(yáng)能光伏發(fā)電、采用太陽(yáng)光光纖導(dǎo)入照明系統(tǒng)的室內(nèi)人工生態(tài)光源以及進(jìn)一步推廣智能型LED節(jié)能照明燈具等都是重要方面。建立節(jié)能型的地下空間，是一項(xiàng)爭(zhēng)取逐步實(shí)現(xiàn)的遠(yuǎn)大目標(biāo)。

［1］ 過(guò)國(guó)忠.尚德光伏建筑并網(wǎng)發(fā)電［N］.科技日?qǐng)?bào)，2009－01－09.

［2］ 上海機(jī)場(chǎng)(集團(tuán))有限公司.上海虹橋綜合交通樞紐地下工程關(guān)鍵技術(shù)綜合報(bào)告［R］.上海:上海機(jī)場(chǎng)(集團(tuán))有限公司，2010.

［3］ 馮守中.發(fā)光涂料在公路隧道節(jié)能照明中的應(yīng)用技術(shù)研究［C］//面向低碳經(jīng)濟(jì)的隧道及地下工程技術(shù):中國(guó)土木工程學(xué)會(huì)隧道及地下工程分會(huì)隧道及地下空間運(yùn)營(yíng)安全與節(jié)能環(huán)保專業(yè)委員會(huì)第一屆學(xué)術(shù)研討會(huì)論文集.上海:中國(guó)土木工程學(xué)會(huì)，2010.

［4］ 李楊靜.智能照明將成智能家居市場(chǎng)主力軍［N］.中國(guó)建設(shè)報(bào)，2010－04－27.