高速公路服務區建筑節能技術研究意義及現狀

牛 元 源

(南京理工大學，江蘇 南京 210094)

1 目的及意義

20世紀90年代，世界經濟繁榮發展，中國的國力進一步提高，綠色節能建筑的影響力已經遍及到中國并且得到了業內外人士的追捧與好評。中國國力的增強伴隨的是交通事業的蓬勃發展，高速公路便是極為重要的一個組成部分，于是許多建筑節能技術開始運用于高速公路服務區。作為高速公路服務區的重要組成部分，是一種特殊類型的獨立的城市交通建設外，還無法利用城市功能體系和廢物排放的能量輸入，容易造成資源浪費和能源服務領域的尷尬局面[1]的生態環境的破壞。服務區建筑能耗分為兩部分。總的來說，日常消費與建筑能耗的比例約為8∶2～9∶1[2]，空調和采暖的能源消耗量為3。同時，作為交通樞紐的服務區也有其特殊性。交通樞紐綜合體具有空間大、窗墻比高、人員流動大、照明系統復雜等特點。在一定程度上增加了室內空調采暖負荷，進一步增加了電力、天然氣和水的消耗，對建筑節能提出了更高的要求。

然而至今，我國服務區域布局尚缺乏完整的理論體系。服務區布局沒有系統的理論布局標準。很多情況下并不適用于當地條件。而我國的服務區大都采用內向布設，故造成其內部設施布局較為散亂，交通組織流線關系欠缺合理性的分析。由于環境意識，理論指導的缺乏，時間一長，還有在節能和環保服務領域的許多缺點，這是從發展低碳交通的要求，保護生態環境，促進可持續發展。

雖然目前服務區的建設和改造中已經運用了部分建筑節能技術，但往往在先期工作中并沒有嚴謹論證相關技術在當地的適應性，從而導致節能技術的實際運行性能與設計預期相差很多。這個課題研究的目的是對其運行性能給出評價，指出運行過程中的問題，并通過與設計工況和設計值的比較，反饋這些節能技術在設計中應注意的問題以及進行適應性研究給出節能技術的最優適用條件。課題以夏熱冬冷地區的高速公路服務區為對象進行建筑節能技術適應性的研究，主要是通過對相關的節能技術進行成本效益分析，包括技術的節能量、增量成本、回收期和成本效益的計算，從而分析技術的適宜性與可推廣性。最終通過成本效益的計算值來分析各技術的好壞，從而給出適宜夏熱冬冷地區高速公路服務區建筑節能技術菜單。

2 國內研究現狀

目前國內高速公路服務區建筑節能技術運用主要針對水資源的節約、太陽能的利用、地熱能的利用三方面。以南京荷葉山服務區為例[4]，運用到服務區建筑的節能技術有中水回用技術、污水處理技術、自然采光、外遮陽技術、光導管照明技術、太陽能光熱技術、太陽能光伏技術、地源熱泵技術、屋頂綠化、垂直綠化等。

就高速公路服務區水資源節約方面來說，陳慧等[5]選擇在安徽的8個不一樣的服務區的污水處理裝置走訪調研，每一個服務區其中的設備運用時間幾個月至幾年不等。其中，物理法和生物法是多被采用的方式，在5個服務區污水水樣進行檢測和數據分析，二級處理運行效果最好的服務區其污染物去除效果為：COD去除率79.60%，BOD去除率71.40%，總磷去除率22.60%，氨氮去除率27.60%總氮去除率為27.60%，懸浮物去除率80.70%，未達到國家一級排放標準。就生物法處理污水來看，接觸氧化技術是我國比較有經驗的技術。李強等[6]對西漢高速公路某服務區“水解酸化—接觸氧化法”污水處理項目進行研究，指出技術超過標準嚴重COD處理效率高，出水BOD5和SS，并滿足[7]城市污水回用和城市雜用水水質的要求(GB/T 18920—2002)。達到標準后，可用于服務區的綠化、沖廁和洗車。該項目的增量成本主要是電力和二氧化氯，單位污水處理成本為0.408元/m3。

就高速公路服務區太陽能利用方面來說，徐靜[8]對SD08型太陽能LED路燈與普通電力燈具的經濟對比分析得出：雖然安裝太陽能燈具比普通燈具投資略高，但是普通燈易損、耗電，就使用來看太陽能路燈更經濟、環保、節能。徐以升[9]認為：服務區對高效、完善的風光互補系統需求是很大的。相對來說，太陽能熱水技術在我國太陽能建筑技術中最為成熟、運用最為廣泛、產業發展最快[10]。太陽能熱水系統的應用是國家一級建筑節能的必然要求，從而保證建筑節能目標的實現。

就高速公路服務區地熱能的利用方面來說，王沁芳等[11]計算，50%～60%年度公共建筑能耗在夏熱冬冷地區來自空調制冷和采暖系統。因而采用地源熱泵技術將產生巨大的節能效益。安徽省績黃高速華陽服務區南區占地40 000 m2，采用地源熱泵技術，徐靜[12]對其研究后得出該技術每年可節約運營費用約70 000元，其中，地源熱泵空調、熱水系統每年可節約電能約70 000 kW·h；對生活熱水的地源熱泵熱水系統的水溫是50 ℃～60 ℃，與熱水的總水量6.4 t。地熱能的發展潛力可見還有很大的空間。

由于國內高速公路服務區的建筑節能技術大多仍處于研究探索的階段，大部分相關研究仍是建筑節能技術設計時的理論研究，從理論上分析該技術的經濟效益、環境效益和社會效益。其中針對服務區建筑節能運行性能的相關研究較少，且缺乏對這些節能技術在運行過程中的系統的適應性分析，即缺乏對高速公路服務區建筑節能技術的后評估分析。

3 結語

高速公路服務區的綠色性能很大程度上可以體現我國綠色建筑在交通事業中的普及量，甚至可以以小見大反映中國對綠色節能建筑的發展及重視程度。中國的建筑多如天上的星宿，普及綠色節能建筑想必也是任重而道遠，所以在類似高速公路服務區這種人流量較大且能源資源利用相對不完善的建筑中推廣綠色節能建筑可謂勢在必行。我國幅員遼闊，長長短短的高速公路以及大大小小的服務區分布在各個地區，除了夏熱冬冷地區，其他不同地區的高速公路服務區也可以充分結合當地的地理優勢，氣候優勢，政策優勢推廣適宜于自身的綠色節能建筑，從而打造與環境友好，與自然和諧的景象。綠色節能建筑的推廣與普及，是我們每一位相關行業從事者的責任，更是作為地球村公民義不容辭的責任。

參考文獻：

[1] 杜志陽.安徽省高速公路服務區節能減排技術應用范圍研究[J].價值工程，2014(7)：23.

[2] 李遠廣，袁廣銀.甘肅高速公路服務區建筑節能研究與探討[J].甘肅科技，2012，28(18)：122-125.

[3] 王 濤，楊艷剛，簡 麗.夏熱冬冷地區高速服務區建筑空調能耗與影響因素定量關系研究——以安徽省高速公路服務區為例[J].工程科技，2016(7)：23.

[4] 聶正英，徐彼得.綠色建筑節能減排技術應用—荷葉山服務區的低碳設計[J].江蘇建筑，2014(a1):82-84.

[5] 陳 慧，胡晶莉，馮景偉.安徽省高速公路服務區污水處理存在問題與對策[J].公路交通科技，2012(7)：21.

[6] 李 強，權曉艷，周廣利.水解酸化—接觸氧化法在高速公路服務區污水處理中的應用[A].中國公路學會公路環境與可持續發展分會學術年會[C].2010.

[7] GB/T 18920—2002，城市污水再生利用城市雜用水水質[S].

[8] 徐 靜.太陽能LED路燈在高速公路管理區及服務區的應用[J].安徽建筑，2012(6)：77.

[9] 徐以升.風光互補系統在高速公路服務區應用前景的探討[J].交通工程，2016(6)：77.

[10] 張雅婷.太陽能利用技術在近零耗能建筑中的應用[J].城市建設理論研究(電子版)，2015(29)：7.

[11] 王沁芳，許 鳴，孫飛燕.夏熱冬冷地區公共建筑能耗因素分析[J].磚瓦世界，2014(6)：42-43.

[12] 徐 靜.地源熱泵技術與高速公路服務區可持續節能[J].工程與建設，2012(5)：641-642.