高速公路服務(wù)區(qū)建筑節(jié)能設(shè)計(jì)分析

劉旭峰，陳力，蒙飛

（四川省公路規(guī)劃勘察設(shè)計(jì)研究院有限公司，四川 成都 610000）

全球能源形勢(shì)較為緊張，尤其是從2021 年開始的全球范圍的能源危機(jī)，對(duì)各行各業(yè)造成了深遠(yuǎn)的影響。我國(guó)無(wú)論是在居住建筑方面還是公共建筑方面都制定了相應(yīng)的節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)，并且也推行了強(qiáng)制規(guī)定，以此滿足建筑的節(jié)能降耗需求。GB50189《公共建筑節(jié)能設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》從2005 年推出到2015 年改版，建筑節(jié)能率從最早的50%提高到了65%。高速公路服務(wù)區(qū)具有面向公眾、人流量變化波動(dòng)大、服務(wù)功能綜合等特點(diǎn)，為了滿足公眾日益新增的各類需求，從最早的僅僅用于加油、盥洗的需求，到如今包含高檔餐飲、旅游導(dǎo)航、充電、住宿的需求。因此，服務(wù)區(qū)建設(shè)需要各類的配套設(shè)施。但是配套設(shè)施也需結(jié)合我國(guó)相關(guān)政策，滿足節(jié)能綠色的理念，以此作為設(shè)計(jì)基礎(chǔ)進(jìn)行規(guī)劃。

近年來(lái)，我國(guó)在建筑節(jié)能方面采取了強(qiáng)制性的要求，現(xiàn)已取得了一定的成果，并且也積累了一定的經(jīng)驗(yàn)。因此高速公路服務(wù)區(qū)需要借助建筑建設(shè)中積累的節(jié)能方案進(jìn)行深化，滿足服務(wù)區(qū)建筑的特點(diǎn)，合理應(yīng)用并將其結(jié)合在設(shè)計(jì)工作中，以此滿足節(jié)能設(shè)計(jì)需求。

1 氣候分區(qū)

公共建筑的氣候可以分為五個(gè)區(qū)域，分別為：嚴(yán)寒地區(qū)A 區(qū)、嚴(yán)寒地區(qū)B 區(qū)、寒冷地區(qū)、夏熱冬冷地區(qū)、夏熱冬暖地區(qū)。各地區(qū)由于所處的緯度、氣候、季風(fēng)情況的不同，初秋季節(jié)和夏冬季節(jié)時(shí)間不同，所以對(duì)于建筑物設(shè)計(jì)也有一定影響作用。同時(shí)就氣候因素來(lái)講，雨量和空氣的濕潤(rùn)度都會(huì)對(duì)節(jié)能設(shè)計(jì)造成影響，多地區(qū)夏季會(huì)出現(xiàn)炎熱情況，冬季也處于寒冷狀態(tài)下，所以每個(gè)地區(qū)的氣候溫度都會(huì)出現(xiàn)一定的特征，各類建筑設(shè)計(jì)工作要結(jié)合氣候特征進(jìn)行節(jié)能降耗工作的設(shè)計(jì)。

氣候問(wèn)題決定了整體設(shè)計(jì)方案的走向，在實(shí)際設(shè)計(jì)工作中相關(guān)設(shè)計(jì)人員，需要結(jié)合當(dāng)?shù)貧夂蚯闆r統(tǒng)籌兼顧建筑的保溫和降溫設(shè)計(jì)，并且在設(shè)計(jì)過(guò)程中還應(yīng)該有效利用當(dāng)?shù)氐奶厥猸h(huán)境，以此達(dá)成節(jié)能減排的需求，確保建筑設(shè)計(jì)符合國(guó)家相關(guān)政策標(biāo)準(zhǔn)，以此為其當(dāng)?shù)胤?wù)區(qū)的建設(shè)提供幫助，也優(yōu)化其設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)，讓其更能為服務(wù)區(qū)的使用者提供舒適的空間，針對(duì)空間問(wèn)題合理規(guī)劃，實(shí)現(xiàn)高效利用土地和能源的目標(biāo)，保證土地利用效率。

2 高速公路服務(wù)區(qū)建筑用能情況

高速公路服務(wù)區(qū)由于環(huán)境變換問(wèn)題，整體設(shè)計(jì)工作需要結(jié)合實(shí)際需求綜合設(shè)定，不僅要滿足冬季建筑溫度需求，還要保證夏季控溫問(wèn)題。結(jié)合大數(shù)據(jù)內(nèi)容，可以發(fā)現(xiàn)高速公路服務(wù)需要維持內(nèi)部環(huán)境溫度時(shí)能耗占比需要達(dá)到50%，照明能耗占比可能達(dá)到20%，其它設(shè)備的能耗在30% 左右。因此不難看出大部分能耗都在室內(nèi)溫度控制方面。大多數(shù)服務(wù)區(qū)用地都會(huì)設(shè)有控制溫度的設(shè)備，主要以供暖為主，但是采暖的方式很難，滿足經(jīng)濟(jì)性需求，所以對(duì)于熱效率的使用較為低下。服務(wù)區(qū)外圍防護(hù)結(jié)構(gòu)也會(huì)對(duì)內(nèi)部的溫度產(chǎn)生影響，甚至由于保溫材料問(wèn)題還過(guò)降低室內(nèi)溫度。建筑內(nèi)暖氣以輻射的方式進(jìn)行供暖，此類方式整體負(fù)荷較大，所以很容易對(duì)室內(nèi)設(shè)備造成影響，還會(huì)逐年削減供熱效果，在維護(hù)方面的費(fèi)用較高。

同時(shí)服務(wù)區(qū)的日常用電量耗能過(guò)大，因其是高速度公路所以服務(wù)區(qū)功能較多，任何功能的供應(yīng)都會(huì)損耗電力，無(wú)論是室內(nèi)公廁還是餐廳或者超市都要滿足營(yíng)業(yè)時(shí)間，甚至是24h 為其使用者供應(yīng)，只要是室內(nèi)就會(huì)涉及到照明，只有滿足照明需求才可提供良好的室內(nèi)環(huán)境，因此，此環(huán)節(jié)嚴(yán)重影響了我國(guó)服務(wù)區(qū)照明系統(tǒng)，使其產(chǎn)生了較大的能耗挑戰(zhàn)。對(duì)于各地區(qū)高速公路服務(wù)區(qū)而言，此問(wèn)題都是棘手問(wèn)題，所以很多服務(wù)區(qū)，選擇了應(yīng)用太陽(yáng)能路燈，以此解決能耗問(wèn)題，但是大部分建筑仍然未采取降低能耗的措施，所以導(dǎo)致了大量電力的損失，此問(wèn)題需要得到多方重視。

3 高速公路服務(wù)區(qū)建筑節(jié)能設(shè)計(jì)方法

3.1 服務(wù)區(qū)的選址

服務(wù)區(qū)的選址工作對(duì)于服務(wù)區(qū)的建設(shè)具有重要意義，在此過(guò)程中盡可能利用地勢(shì)條件進(jìn)行選擇。大部分的服務(wù)區(qū)地勢(shì)較為平坦，所以在設(shè)計(jì)過(guò)程中可以有效利用地形的特點(diǎn)進(jìn)行設(shè)計(jì)工作，整體不能過(guò)于破壞植被。在建筑設(shè)計(jì)工作中，需要應(yīng)用背陰朝陽(yáng)的方式進(jìn)行朝向設(shè)計(jì)，主要目的是為了在冬季來(lái)臨時(shí)滿足室內(nèi)的日照需求。對(duì)于夏季而言，還需滿足自然通風(fēng)的需求，確保室內(nèi)舒適度符合實(shí)際需求。服務(wù)區(qū)建筑應(yīng)該避免建設(shè)在山谷和凹陷區(qū)域內(nèi)，主要是冬季此類地區(qū)會(huì)帶來(lái)寒風(fēng)，對(duì)于建筑的外墻會(huì)造成影響，同時(shí)還會(huì)降低保溫效果，導(dǎo)致建筑出現(xiàn)熱量散失的情況。除此之外服務(wù)區(qū)的建筑層數(shù)盡可能減少，此類方案可以降低上暖下冷的現(xiàn)象，也不會(huì)給室內(nèi)帶來(lái)通風(fēng)和采光的問(wèn)題。如果是凹地那么在冬季時(shí)，建筑內(nèi)部很容易聚集較多的寒氣，以此降低室內(nèi)溫度，嚴(yán)重還會(huì)對(duì)保溫層造成影響，對(duì)于建筑的外圍結(jié)構(gòu)也會(huì)造成不良影響，所以后期建筑的維護(hù)成本會(huì)不斷提升，因此需要嚴(yán)格進(jìn)行選址工作，確保將服務(wù)區(qū)建筑設(shè)計(jì)在良好的環(huán)境下，不僅滿足室內(nèi)環(huán)境需求，還要協(xié)調(diào)室外環(huán)境情況。

3.2 服務(wù)區(qū)的總體布局

對(duì)于服務(wù)區(qū)而言總體布局需要遵循一定的原則進(jìn)行設(shè)計(jì)工作，其中無(wú)論是功能分區(qū)還是工藝流線都應(yīng)該遵循原則進(jìn)行工作。合理安排室內(nèi)外平面功能是提高用地使用率的關(guān)鍵因素，同時(shí)也需要結(jié)合自然環(huán)境的實(shí)際情況進(jìn)行設(shè)計(jì)，盡可能保證人與自然之間的和諧發(fā)展。服務(wù)區(qū)主要包括以下幾類建筑：停車場(chǎng)、綜合樓、加油站、機(jī)修間等，設(shè)計(jì)人員還需滿足此類建筑的協(xié)調(diào)性。停車場(chǎng)在設(shè)計(jì)過(guò)程中需要滿足流通性，降低與綜合樓之間的干擾問(wèn)題，加油站在設(shè)計(jì)過(guò)程需要便捷車輛加油，還需降低交通堵塞問(wèn)題。舉一個(gè)例子，某高速公路服務(wù)區(qū)的工藝流程為先停車后加油，所以服務(wù)區(qū)中間部分是綜合樓，停車場(chǎng)在綜合樓的后側(cè)，修車間在入口位置，加油站在出口位置，因此服務(wù)區(qū)的建設(shè)車流較為順暢。

停車場(chǎng)在設(shè)計(jì)過(guò)程中也需要按照一定停車標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行設(shè)計(jì)，停車與進(jìn)車之間要有一定傾斜度，客車和貨車還要進(jìn)行分區(qū)，盡可能將大車停滯場(chǎng)地后側(cè)，以此降低對(duì)綜合樓的干擾。綜合樓前方用于停放小型轎車，車位也要進(jìn)行劃分，還需配置相應(yīng)數(shù)量的喬木，以此提升場(chǎng)地的可觀性。

3.3 建筑物的環(huán)境設(shè)計(jì)

在服務(wù)區(qū)的綜合樓，一般情況系選擇長(zhǎng)方形的樓梯進(jìn)行設(shè)計(jì)，并且以南北向?yàn)榛A(chǔ)進(jìn)行建設(shè)。舉一個(gè)例子，比如說(shuō)浙江省的某地區(qū)的服務(wù)區(qū)建設(shè)，此建筑在夏季室內(nèi)環(huán)境較曬，因此為了滿足使用需求，室內(nèi)空調(diào)能耗較大，所以東西向的建筑不利于服務(wù)區(qū)建筑的設(shè)計(jì)。服務(wù)區(qū)建筑規(guī)劃主要從功能入手，以此順應(yīng)相應(yīng)的工藝流線進(jìn)行布置工作，因此大部分的用房都會(huì)選擇南北朝向進(jìn)行設(shè)計(jì)，最大限度利用風(fēng)能進(jìn)行散熱。除此之外，為了優(yōu)化服務(wù)區(qū)還需加入綠化內(nèi)容，綠化設(shè)置會(huì)影響服務(wù)區(qū)的氣候。在此過(guò)程中相關(guān)設(shè)計(jì)人員需要滿足服務(wù)區(qū)休閑場(chǎng)所的舒適感，并且還需提高服務(wù)區(qū)環(huán)境質(zhì)量。所以綜合樓的設(shè)計(jì)要考慮整體布局，內(nèi)部也不能缺失綠化項(xiàng)目，通過(guò)綠化的方式改變建筑周圍的環(huán)境和氣候。最后是鋪地廣場(chǎng)的設(shè)計(jì)，鋪地廣場(chǎng)對(duì)于服務(wù)區(qū)環(huán)境具有重要影響，在設(shè)計(jì)過(guò)程中需要結(jié)合服務(wù)場(chǎng)地的承受能力進(jìn)行。如果服務(wù)區(qū)場(chǎng)地地質(zhì)較硬，并且應(yīng)用了大量的水泥路面，那么此類路面就會(huì)具有高反射的性質(zhì)，可以將熱量釋放出來(lái)，此時(shí)在夏天服務(wù)區(qū)停車就會(huì)受到影響。為了規(guī)避上述問(wèn)題，相關(guān)設(shè)計(jì)人員需要結(jié)合夏季特點(diǎn)在滿足路面承受力的同時(shí)向其內(nèi)部融入透水性材料，并且與周圍的綠化融合，以此緩解上述問(wèn)題，改善場(chǎng)地環(huán)境問(wèn)題帶來(lái)的阻礙。

3.4 可再生能源利用設(shè)計(jì)

可再生能源包括以下幾種：太陽(yáng)能、風(fēng)能、地?zé)崮?。由于不同地區(qū)氣候條件的不同，各類可再生能源的種類各有不同，所以相關(guān)設(shè)計(jì)人員需要結(jié)合地區(qū)特點(diǎn)進(jìn)行服務(wù)區(qū)建筑節(jié)能建設(shè)，還需充分考慮自然能源的使用特點(diǎn)。

太陽(yáng)能的使用在我國(guó)發(fā)展較早，當(dāng)前太陽(yáng)可以應(yīng)用在發(fā)電行業(yè)或者采暖領(lǐng)域，因此應(yīng)用較為廣泛。太陽(yáng)能技術(shù)的原理主要是收集太陽(yáng)輻射所帶來(lái)的熱量，通過(guò)熱量的轉(zhuǎn)化，將其應(yīng)用在各個(gè)系統(tǒng)或者各個(gè)工作之中，以此滿足建筑或者其他應(yīng)用正常運(yùn)行，降低設(shè)備對(duì)不可再生能源的依賴性。太陽(yáng)能節(jié)能系統(tǒng)會(huì)被應(yīng)用在屋頂或者天窗的位置，在屋頂太陽(yáng)能可以被有效收集，同時(shí)也是太陽(yáng)能裝置安裝的最佳位置。由于建筑屋頂存在一定差異性，所以太陽(yáng)能設(shè)備的安裝也要結(jié)合建筑實(shí)際情況選擇適當(dāng)?shù)姆绞竭M(jìn)行安裝工作，整體接受率方面也會(huì)出現(xiàn)差異性。在自然環(huán)境下，坡屋頂?shù)奶?yáng)能積累率要比平屋頂?shù)姆e累率高。

風(fēng)能是一種有清潔功能的可再生能源，也具有一定安全性。風(fēng)能發(fā)電系統(tǒng)是當(dāng)前我國(guó)發(fā)電工作中常用的一種方式，更是有效利用風(fēng)能的一種主要形式。風(fēng)能具有一定有點(diǎn)，不僅成本低，還可設(shè)置相應(yīng)的立體化設(shè)備，因此也可以保護(hù)自然環(huán)境。在利用風(fēng)能發(fā)電的過(guò)程中首先需要對(duì)周圍環(huán)境進(jìn)行分析，針對(duì)建筑物和風(fēng)力進(jìn)行分析，以此對(duì)發(fā)電系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)，并且還需考慮建筑的結(jié)構(gòu)，以此提高整體安全性。

地?zé)崮艿膽?yīng)用主要從地?zé)岜孟到y(tǒng)開始。如果服務(wù)區(qū)處于冬季，地?zé)岜孟到y(tǒng)可以從土地中攝取相應(yīng)的熱量進(jìn)行轉(zhuǎn)化，以此積累熱量將其整合成為熱源，為其建筑物提供良好的熱供應(yīng)。如果服務(wù)區(qū)處于夏季，系統(tǒng)也可以將多余的熱量轉(zhuǎn)化到地下做積累，以此降低室內(nèi)的溫度，通過(guò)轉(zhuǎn)化最終達(dá)成制冷的目的。

3.5 空氣循環(huán)系統(tǒng)設(shè)計(jì)

為了確?？諝饬魍ǎㄖ梢赃x擇開窗戶的方式滿足換氣需求，使用新鮮的空氣稀釋室內(nèi)含有污染的空氣，以此改善室內(nèi)的空氣質(zhì)量。但是由于服務(wù)區(qū)的建筑與高速公路相連接，其中主干道的噪聲較大，還會(huì)掀起沙塵，所以室外空氣質(zhì)量不能被保證，并且還會(huì)受到氣溫差的影響，所以開窗通風(fēng)概率較小。因此需要在服務(wù)區(qū)建筑設(shè)置室內(nèi)新風(fēng)系統(tǒng)，在門窗完全關(guān)閉的狀態(tài)下可以持續(xù)性為室內(nèi)提供新鮮空氣，并且降低因開窗所帶來(lái)的噪音影響，規(guī)避了室外粉塵，使其室內(nèi)環(huán)境達(dá)到良好的狀態(tài)，也保證了使用者的健康需求，更有利于建筑達(dá)成氣密性，使其室內(nèi)形成了良好的舒適度。一般情況下空氣循環(huán)系統(tǒng)需要結(jié)合當(dāng)?shù)貧夂驅(qū)嶋H情況合理做出選擇。比如說(shuō)嚴(yán)寒地區(qū)，相關(guān)設(shè)計(jì)人員則可以選擇可以對(duì)待極端天氣的系統(tǒng)，以此確保溫度環(huán)境可以正常運(yùn)行，并且滿足熱回收的效率。

4 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，隨著建筑材料和技術(shù)方面的不斷更新，建筑在建設(shè)過(guò)程中的工期得到了縮短，對(duì)于舒適性而言，也滿足了大部分消費(fèi)者的需求，無(wú)論是節(jié)能還是環(huán)保方面也得到了保障，同時(shí)節(jié)能環(huán)保工作也是當(dāng)前我國(guó)建筑發(fā)展的主要方向?；诖吮疚慕Y(jié)合當(dāng)今時(shí)代發(fā)展需求，對(duì)高速公路的服務(wù)區(qū)建筑節(jié)能設(shè)計(jì)進(jìn)行了優(yōu)化，以此滿足降低能耗的需求。在一定基礎(chǔ)之上還對(duì)可再生能源進(jìn)行了高效利用，同時(shí)對(duì)于服務(wù)區(qū)的選址和外圍保護(hù)工作進(jìn)行結(jié)構(gòu)方面的優(yōu)化，針對(duì)空氣循環(huán)系統(tǒng)進(jìn)行了升級(jí)。結(jié)合上述幾個(gè)方面對(duì)高速公路服務(wù)區(qū)節(jié)能設(shè)計(jì)進(jìn)行深化，盡可能減少能耗，也降低了非再生能源的使用情況，滿足了人與自然和諧發(fā)展的需求，較好地保護(hù)了生態(tài)環(huán)境，因此，此項(xiàng)節(jié)能設(shè)計(jì)工作具有重要意義。