低碳環保技術在高速公路服務區建設中的綜合應用關鍵研究

王云

招商局重慶交通科研設計院有限公司 重慶 400067

在全國高速公路修建里程不斷增多的背景下，高速公路服務區的修建數量也在增多。服務區的主要工作內容是為人、車提供餐飲、住宿、汽車修理、停車、加油等服務，在確保高速公路功能順暢運行方面擁有重要作用。在高速公路服務區建設活動中，低碳環保技術具備了良好的應用價值，這樣不僅可以緩解服務區資源緊張問題，而且能夠減少服務區運營能耗，對推動高速公路服務區生態文明發展具有積極作用。

1 工程概況

1.1 基礎情況

本項目地處甘肅省酒泉市阿克塞縣柳格國高（G3011）公路兩側，距離阿克塞城 區90KM；北距敦煌市180KM；南距大柴旦湖170KM。西距大小蘇干湖景區各 40KM。阿克塞縣是絲綢之路旅游輻射帶重要節點，以哈薩克族文化為主要展示文化。項目周邊以山地，盆地，湖區，濕地為主，自然資源形態豐富，適宜打造生態觀光旅游目的地，游客服務中心選址于蘇干湖東南角。場地整體呈不規則形，相對于主線偏低，內部較平坦，處于荒漠化嚴重的戈壁灘區域，其中東區161畝，西區54畝。東區為去敦煌方向，緊鄰格敦鐵路，地塊開間約600m，進深約200m。西區為去格爾木方向，開間約400m，進深約150m。

1.2 建設目標

基于生態文明建設要求，阿克塞致力建設“一心、一帶、兩翼” 的旅游空間發展格局，具體建設內容如下：（1）一個中心，在該建設區域中，會將阿克塞縣作為核心發展區域，總面積約6.8km2。結合阿爾金山馬場、民族風情園、金山湖水上樂園等設施，建立集特色運動、民族風情、水上休閑為 一體的哈薩克民族風情城。（2）一帶：基于生態文明建設要求，建立阿克塞旅游業發展帶，覆蓋敦煌→阿克塞→格爾木的G3011國道沿線，總長度約200公里。（3）兩翼：其中左翼覆蓋以阿爾金山、丹霞地貌為核心景區的地域范圍，右翼涵蓋以哈爾騰國際狩獵場、土爾根達坂冰川為核心景區的地域范圍。

2 高速公路服務區發展面臨的發展機遇

2.1 時代機遇

根據2018年統計數據可以得知，國家全年旅客的運輸總量超過179億人次，而旅客的運輸周轉量為34213億人公里，同比2017年增加4.3%。同時根據市場調研數據可以得知，全國民用汽車的總保有量達到了24028萬輛，同比2017年增加了10.5%，其中私人汽車的保有量已達20730萬輛，同比2017年增加了10.9%；而民用轎車的保有量已達13451萬輛，同比2017年增加了10.4%，其中私人轎車的保有量已達12589萬輛，同比2017年增加了10.3%，這也為高速公路工程發展創造了良好條件。而且在“十四五”規劃中對于交通發展提出新要求，即從現階段交通大國開始向交通強國進行轉變，并且在2035-2050年實現全面建成交通強國的目標。

2.2 市場機遇

現階段發展過程中所面臨的市場機遇如下：（1）在人們生活質量不斷提升的背景下，人們在外出旅游方面的消費比例也在增加，對于旅客運量和品質方面都提出了較高要求。在出行方式上，人們越來越傾向于自駕旅游，高速公路也會成為新的流量場，根據統計數據顯示，高速公路中日均通過2.6萬輛車，里程約14.26萬公里，配置約3000對服務區，為過往車輛提供相關服務。（2）服務區做好高速公路服務的重要載體，在大眾旅游需求量不斷增多的背景下，其功能性也會做好調整，即參考發展規劃推出“服務區+”模式，內容涵蓋旅游、文化、物流運輸、新能源傳輸、農業發展、電商服務等行業，實現服務區功能性轉變，滿足過往車輛的基礎要求。

2.3 政策機遇

該區域服務區域建設時也面臨著良好的政策機遇，具體體現在以下幾方面：（1）國家提供的政策支持，如2014年國務院刊發的198號文件（即《交通運輸部關于進一步提升高速公路服務區服務質量的意見》）中，對于高速公路服務區在促進地方經濟健康發展的作用給予了肯定，同時也對提升服務質量給予了相應建議，確立了“服務區+”模式的應用價值。又如2017年由交通規劃部門刊發的24號文件（即《關于促進交通運輸與旅游融合發展的若干意見》）中，也地方旅游經濟發展和交通運輸行業關聯在一起，確定兩者融合發展的可行性，這也為服務區建設活動的順利進行創造良好條件。（2）自“省界”收費站取消之后，可以在提高物資運輸效率的同時，也對服務區功能性提出了較多要求，即高速公路工程 中除了收費站以外，服務區也會成為車輛休息、調整的主要區域。（3）在“一帶一路”、“鄉村振興”等政策大環境下，“交通+”戰略重要性不斷凸顯，從而為服務區發展創造挨了良好機遇、

3 低碳環保技術在高速公路服務區建設中的具體應用

3.1 建筑節能技術

3.1.1 節能照明系統

項目所在區域具備良好的旅游資源，并且服務區需保持24小時服務狀態，會消耗較多資源，其中照明系統的資源損耗量占比總耗能的10%-15%，建立節能照明系統對于減少電能消耗也有著積極意義。在具體的應用中，會將服務區內的照明系統更換為耗能較低的LED燈具，減少服務區照明損耗電量。同時在節能系統的布設中，也會對結合該區域實際情況，合理控制服務區周圍照明系統密度，所有的照明系統也會利用太陽能電源作為輔助供電系統，以此來減少常規電源的損耗。而且在蓄電池的選擇中，優選性能穩定的釩液流電池、超電容電池，以減少建設時綜合成本的支出，提高節能照明系統的應用價值。

3.1.2 建筑立面節能

在功能需求背景下，在建筑立面設計中需做好以下節能設計：（1）基于該地區特有的文化沉淀（如敦煌文化、絲綢之路等），設計出與之相融合的建筑立面，使用耐久性較強、抗溫差性能強的材料，而且在服務區內種植一些植物，品種以灌木、草本植物、花卉植物為主，確保高速公路的醒目性，為過往車輛提供標識。（2）在對建筑屋面進行合理化設計時，也會選擇在合適位置布置植物，建立契合該地區的屋面種植結構，利用綠化來提供遮陽，滿足相應的生活需求。并且在建筑屋面的設計上，也需要做好保溫與隔熱兩方面的工作，結合服務區所在區域氣候條件，會選擇環保性強、耐腐蝕程度高的保溫材料，保溫厚度控制在20cm左右，以確保服務區室內溫度的穩定性，減少墻體傳導產生的熱量損失。同時也會做好整個服務區建筑的隔熱處理，如使用雙層玻璃、雙層窗框密封膠來營造良好的隔熱環境，以提高建筑立面整體的節能性。

3.2 循環水系統

3.2.1 雨水回收技術

該地區整體降水量相對較少，并且服務區內每日來往車輛數量眾多，損耗的水資源總量較多。因此在服務區建設過程中，也需要做好雨水回收工作，一方面，能夠減少服務區對外排放的雨季溢流污水；另一方面，能夠緩解該區域的用水壓力，提高水資源利用效率。從實際應用情況來看，可以在服務區建設時在屋頂設置雨水采集裝置，這些雨水可以引入到地面儲水裝置中，直接作為綠化、清洗服務區路面用水進行再次使用。部分用水可以通過沉淀、過濾、消毒等處理后，可以作為服務區域內的水景用水，或者可以作為服務區內部場地清洗用水進行再次使用。另外，回收的雨水還可以利用水泵和公廁管道連接在一起，用作沖洗廁所的主要用水。

3.2.2 中水利用技術

該地區的氣候相對干燥，水資源供給相對緊張，因此為了緩解此問題，也會使用到中水利用技術來進行處理。從實際應用情況來看，具體的利用途徑如下：（1）在服務區域設置了中水采集管道，洗菜時的廢水、洗漱廢水、洗車廢水都會進行集中收集，在采集池內進行沉淀、去油污、無害化處理，隨后可以作為綠化用水、廁所沖洗用水、車輛清洗用水進行二次利用。（2）中水管道需要和常規供水管道間隔開，并且集水池也會盡量避開常規供水管道，而且初始狀態的中水也需要及時進行處理，避免放置時間過長水池內微生物發酵散發出惡臭。

3.2.3 透水地面技術

除前兩種循環水節能技術外，在實際應用中也會使用到透水地面技術，該技術的應用核心是借助透水性材料來鋪設透水路面，對于落下的雨水進行收集，從而實現水體二次利用的目的。在具體的使用中，會在服務區低洼處設置透水地面，滲透下的水體也會通過管道運輸到集水裝置中。同時也會在洗車區域鋪設透水地面，常用鋪設材料為多孔透水混凝土、透水磚等，以此來提高服務區水體資源的利用效率，滿足相應的使用需求。

3.3 地源熱泵技術

3.3.1 土壤源熱泵節能技術

該區域的晝夜溫差相對較大，土壤中所儲備的地熱能較高，具備良好的應用價值。土壤源熱泵節能技術的應用原理在于，利用土壤存儲熱量的閉路循環來實現熱量轉換，滿足服務區的供暖和制冷需求。在技術應用中需要選擇導熱性能良好、抗腐蝕性能良好、耐久性良好的材料制作成地藕管埋入到服務區地下，使其可以形成一個閉式環路。整個過程中導熱流體不會和土壤進行接觸，利用熱交換器完成熱量交替，從而完成機組熱量的供給和帶走，可以作為輔助措施用于服務區的供暖和制冷。

3.3.2 水源熱泵節能技術

雖然該區域整體水資源儲備量較少，但是在地下也儲備著相對豐富的地下水資源，可作為輔助能源用于供能。水源熱泵節能技術的應用原理在于，利用地下水中儲備的土壤熱能或太陽能熱量形成低位熱能資源，利用外界搭建的閉路循環來實現熱量轉換，以滿足服務區的供暖和制冷需求。在技術應用中需要篩選導熱性能良好、抗腐蝕性能良好、無污染、具備一定導電性的材料制作成地藕管深入到地下水所在位置，使其可以形成一個閉式環路。借助一些高位電能的刺激來實現水體中低位熱量交替，從而實現了能源的順利轉換，輔助服務區完成供暖和制冷工作[1]。

3.4 太陽能技術

3.4.1 太陽能供熱系統

該地區年平均光照量比較充足，因此可以在該區域建立太陽能供熱系統。該系統的供熱原理在于利用導熱性良好的材料制作吸熱管道，太陽產生的熱量會在管道作用下對冷水進行加熱，這些熱水可以用于服務區住宿洗漱用水、廚房用水等。需要注意的是，冬季氣溫較低時水體容易結冰破壞管道完整性，因此也需要及時排空管道內積水，減少管道修理帶來的成本支出[2]。

3.4.2 光伏發電系統

結合該區域的日照強度、日照量量等情況，也可以在服務區內設置光伏發電系統，利用清潔能源減少傳統能源損耗。光伏發電系統的應用原理在于，太陽光照射在電池板上產生熱量，此時光能轉換為熱能，隨后在電機組輔助下將熱能轉換為電能，以作為輔助電源供給服務區用電。在該技術的應用中，需選擇日照時間較長、太陽夾角較小的區域來布設太陽能電池板，太陽能電池板尺寸、風機參數也會根據實際情況來進行選擇。而且結合服務區工作性質特點，也會選擇耐久性較強、循環次數較高的超電容電池作為儲能裝置，以存儲多余電能來供給服務區生活用電和照明用電。該系統在實際應用中具有安全性高、無污染、故障率較低等優勢，在該區域內具備良好的應用價值[3]。

3.5 風電節能技術

該區域的全年平均風量較高，具備了良好的風能發電條件。風電節能技術的應用原理在于，風力帶動風機葉片進行轉動，轉動過程中將風能轉換為機械能，隨后在電機組輔助下將機械能轉換為電能，以作為輔助電源供給服務區用電要求。在該技術的應用中，需選擇海拔相對較高、周圍較為空曠的迎風面，而塔筒、葉片、風機等設備參數參考相應規范進行選擇。另外，也會選擇耐久性較強、循環次數較高的超電容電池作為儲能裝置，殘留電量也會并入電網中，起到提高資源利用效率的作用[4]。

3.6 應用效果評估

低碳環保技術應用后，經過一段時間的使用，其應用效果如下：（1）照明方面，設計時要求該區域的平均照度不能小于15LX，經測算其平均照度為15.3LX，滿足既定規范要求，并且節能系統的使用也可以節省20%-30%的用電量，滿足相應設計要求。（2）熱水供給方面，太陽能、地熱泵的使用，在夏季可提供45℃左右的熱水，而且室內溫度可控制在21℃左右，冬季室內溫度可控制在18℃左右，滿足規范中“夏季熱水溫度不低于40℃，夏季室內溫度不超過24℃，冬季室內溫度不低于16℃”的基本要求。（3）電能供給方面，光伏供電系統、風力發電系統的使用，可以替代20%-35%傳統電源。并且在轉換率方面，光伏發電系統的光電轉換率維持在9.35%-11.62%，風電轉化率13.25%-16.39%，滿足“光電轉換效率不低于8%，風電轉換效率不低于10%”的要求。由此可見，低碳環保技術在此次服務區建設中具備了良好的應用價值[5]。

4 結束語

綜上所述，高速公路服務區作為人們修整、汽車維修/補給的重要區域，由于其需要維持24小時營業的特殊性，在運營時會損耗較多的資源，如水資源、電力資源等，如何做好服務區節能減排管理，也成為發展過程中需要著重關注的內容。低碳環保技術的不斷融入，可以從局部到整體的改善服務區資源損耗情況，結合實際案例總結相應的使用經驗，對于加快“服務區+”模式推廣速度，帶動區域經濟發展有著積極的促進意義。