綠色建筑節(jié)能技術(shù)在鐵路站房設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

摘 要：本文以新建鐵路贛州至深圳鐵路贛州至塘廈段龍南東站為例，深入探討綠色建筑節(jié)能技術(shù)在鐵路站房設(shè)計(jì)中的應(yīng)用。通過(guò)對(duì)龍南東站的建筑設(shè)計(jì)、圍護(hù)結(jié)構(gòu)節(jié)能、設(shè)備系統(tǒng)節(jié)能等多方面的分析，闡述了多種節(jié)能技術(shù)的具體應(yīng)用效果及對(duì)鐵路站房可持續(xù)發(fā)展的重要意義，同時(shí)對(duì)未來(lái)鐵路站房綠色節(jié)能設(shè)計(jì)的發(fā)展方向進(jìn)行了展望。

關(guān)鍵詞：綠色建筑節(jié)能技術(shù)；鐵路站房設(shè)計(jì)；可持續(xù)發(fā)展

1 前言

在全球積極倡導(dǎo)可持續(xù)發(fā)展的大背景下，環(huán)境保護(hù)已成為全人類(lèi)共同關(guān)注的焦點(diǎn)。建筑行業(yè)作為能源消耗的重要領(lǐng)域，其能源消耗占比在全球總能耗中占據(jù)相當(dāng)大的份額[1]。相關(guān)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯示，建筑運(yùn)行階段的能耗約占全球總能耗的30%～40%，且這一比例在一些發(fā)展中國(guó)家呈現(xiàn)出逐年上升的趨勢(shì)[2]。因此，積極推廣綠色建筑節(jié)能技術(shù)，實(shí)現(xiàn)建筑行業(yè)的節(jié)能減排目標(biāo)，已成為當(dāng)務(wù)之急。鐵路站房作為交通樞紐的重要組成部分，具有人員流量大、功能復(fù)雜多樣、設(shè)備運(yùn)行時(shí)間長(zhǎng)等特點(diǎn)，導(dǎo)致其能源消耗相對(duì)較高[3]。以國(guó)內(nèi)一些大型鐵路站房為例，其每年的電力消耗、水資源消耗等能源指標(biāo)均處于較高水平。在鐵路站房設(shè)計(jì)中應(yīng)用綠色建筑節(jié)能技術(shù)，不僅能夠有效降低能源消耗，減少運(yùn)營(yíng)成本，還能為旅客提供更加舒適、健康的候車(chē)環(huán)境，符合國(guó)家節(jié)能減排的戰(zhàn)略要求，對(duì)于推動(dòng)鐵路行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展具有不可忽視的重要意義。

2項(xiàng)目概況

龍南東站地處江西省龍南縣，是新建鐵路贛州至深圳鐵路贛州至塘廈段的重要站點(diǎn)。該站房最高聚集人數(shù)為800人，遠(yuǎn)期高峰小時(shí)發(fā)送量820人，屬小型站。車(chē)站總建筑面積為9999m2，建筑層數(shù)主體一層，局部?jī)蓪?，消防泵房位于地下一層。建筑結(jié)構(gòu)形式為鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)體系，建筑耐火等級(jí)不低于二級(jí)，地下建筑不應(yīng)低于一級(jí)；屋面防水等級(jí)為I級(jí)；建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)使用年限50年，建筑結(jié)構(gòu)安全等級(jí)為二級(jí)；抗震設(shè)防烈度6度。龍南東站的設(shè)計(jì)充分考慮了當(dāng)?shù)氐淖匀粭l件和使用需求，為綠色建筑節(jié)能技術(shù)的應(yīng)用提供了基礎(chǔ)。

3綠色建筑節(jié)能技術(shù)在龍南東站的應(yīng)用

3.1建筑設(shè)計(jì)節(jié)能

3.1.1朝向與空間布局優(yōu)化

龍南東站于建筑設(shè)計(jì)時(shí)，緊密結(jié)合當(dāng)?shù)厝照?、風(fēng)向條件，選用坐北朝南的布局。此布局優(yōu)勢(shì)顯著，冬季能充分吸納太陽(yáng)輻射熱量，有效提升室內(nèi)溫度，減少采暖能源消耗；夏季則可避免太陽(yáng)直射，降低室內(nèi)溫度，減輕空調(diào)系統(tǒng)負(fù)荷。同時(shí)，科學(xué)規(guī)劃候車(chē)廳、售票廳、辦公區(qū)域等公共空間布局。以候車(chē)廳為例，采用大空間開(kāi)放式布局，設(shè)置通透空間隔斷，規(guī)劃合理通道，優(yōu)化自然通風(fēng)路徑，減少氣流阻擋，使自然風(fēng)順暢流通。模擬測(cè)試表明，過(guò)渡季節(jié)室內(nèi)自然通風(fēng)換氣每小時(shí)可達(dá)3—5次，極大減少對(duì)機(jī)械通風(fēng)設(shè)備的依賴(lài)，降低能源消耗。

3.1.2自然采光與遮陽(yáng)設(shè)計(jì)

為高效利用自然采光，減少白天人工照明使用，龍南東站設(shè)置大面積玻璃幕墻與合理窗戶(hù)。候車(chē)廳南側(cè)設(shè)通高玻璃幕墻，屋頂采用采光天窗，將自然光線(xiàn)大量引入室內(nèi)，提升采光均勻度。實(shí)測(cè)顯示，白天多數(shù)時(shí)段候車(chē)廳自然光照度滿(mǎn)足使用需求，人工照明開(kāi)啟時(shí)間較傳統(tǒng)設(shè)計(jì)減少約40%。在遮陽(yáng)方面，為降低夏季太陽(yáng)熱輻射進(jìn)入室內(nèi)的程度，減輕空調(diào)負(fù)荷，采用多種遮陽(yáng)措施。玻璃幕墻外側(cè)安裝水平與垂直遮陽(yáng)板結(jié)合的系統(tǒng)，依據(jù)太陽(yáng)高度角和方位角變化，合理調(diào)整遮陽(yáng)板角度與間距，有效阻擋直射光線(xiàn)。同時(shí)，選用遮陽(yáng)型玻璃，其低太陽(yáng)導(dǎo)熱系數(shù)可反射、吸收部分太陽(yáng)輻射熱量，降低室內(nèi)熱量積聚。綜合應(yīng)用這些遮陽(yáng)措施后，夏季室內(nèi)溫度較未采用時(shí)降低約2-3℃，空調(diào)系統(tǒng)能耗降低約15%～20%。

3.2圍護(hù)結(jié)構(gòu)節(jié)能

3.2.1墻體節(jié)能

龍南東站外墻采用30厚巖棉板保溫/隔熱措施，燃燒性能等級(jí)為A級(jí)。巖棉板具有導(dǎo)熱系數(shù)低、保溫性能好的特點(diǎn)，其導(dǎo)熱系數(shù)為0.045W/（m·K），蓄熱系數(shù)為0.748W/（m2·K），抗壓強(qiáng)度≥40kPa，密度140kg/m3，比熱容1220.0J/（kg·K），憎水率≥98%。這些性能指標(biāo)使得外墻在冬季能夠有效阻止室內(nèi)熱量散失，夏季能夠阻擋室外熱量傳入室內(nèi)，起到良好的保溫隔熱作用，從而減少了室內(nèi)溫度調(diào)節(jié)所需的能源消耗。此外，外墻采用M10水泥混合砂漿砌240厚MU10燒結(jié)空心頁(yè)巖磚，砌筑質(zhì)量等級(jí)為B級(jí)，這種墻體材料也具有一定的保溫性能，與巖棉板保溫層共同作用，提高了外墻的節(jié)能效果。

3.2.2屋面節(jié)能

龍南東站屋面根據(jù)不同區(qū)域的功能和要求，采用了多種節(jié)能屋面系統(tǒng)。兩側(cè)站房主屋面采用鋁鎂錳金屬屋面，采用110厚玻璃棉氈保溫措施，燃燒性能等級(jí)為A級(jí)，傳熱系數(shù)K[W/（m2·K）]為0.39。玻璃棉氈具有良好的保溫隔熱性能，能夠有效減少屋面的熱量傳遞。橋下候車(chē)廳屋面采用彩鋼板金屬屋面，保溫層為130mm厚巖棉板，同樣具有較高的保溫性能。屋面的保溫設(shè)計(jì)有效降低了屋面的傳熱系數(shù)，減少了室內(nèi)外熱量的交換，降低了空調(diào)系統(tǒng)和采暖系統(tǒng)的能耗。同時(shí)，屋面采用了合理的排水系統(tǒng)，如虹吸排水系統(tǒng)和重力排水系統(tǒng)相結(jié)合，確保屋面排水順暢，避免積水對(duì)屋面保溫層造成損害，保證了屋面節(jié)能效果的穩(wěn)定性。

3.2.3門(mén)窗節(jié)能

龍南東站外窗根據(jù)朝向的不同，采用了不同類(lèi)型的節(jié)能窗戶(hù)。西向窗和北向窗均采用斷熱鋁合金低輻射中空玻璃窗（6+12A+6）遮陽(yáng)型，以及中空玻璃幕墻（6+12A+6遮陽(yáng)型）。這種窗戶(hù)具有較低的傳熱系數(shù)和綜合太陽(yáng)得熱系數(shù)，西向窗和北向窗外窗墻面積比分別為0.33和0.34，窗的傳熱系數(shù)K[W/（m2·K）]均為1.90，綜合太陽(yáng)得熱系數(shù)SHGC均為0.33。較低的傳熱系數(shù)能夠有效阻止室內(nèi)外熱量的傳導(dǎo)，遮陽(yáng)型玻璃能夠減少太陽(yáng)輻射熱進(jìn)入室內(nèi)，降低了空調(diào)系統(tǒng)的負(fù)荷。此外，外窗的氣密性不應(yīng)低于《建筑外門(mén)窗氣密、水密、抗風(fēng)壓性能分級(jí)及檢測(cè)方法》（GB/T7106-2008）規(guī)定的6級(jí)；透明幕墻的氣密性不應(yīng)低于《建筑幕墻物理性能分級(jí)》GB/T15225規(guī)定的3級(jí)，良好的氣密性減少了室內(nèi)外空氣的滲透，進(jìn)一步提高了門(mén)窗的節(jié)能效果。

3.3設(shè)備系統(tǒng)節(jié)能

3.3.1暖通空調(diào)系統(tǒng)節(jié)能

龍南東站地處夏熱冬冷地區(qū)，不設(shè)供暖系統(tǒng)。在空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計(jì)方面，根據(jù)不同區(qū)域的功能和人員密度，采用了多種空調(diào)方式。車(chē)站集散廳、候車(chē)室、售票廳、旅客衛(wèi)生間及旅客服務(wù)用房設(shè)集中空調(diào)，總冷負(fù)荷1748kW，冷源采用蒸發(fā)冷卻一體式冷水機(jī)組。這種冷水機(jī)組具有較高的能效比，能有效降低制冷能耗。東西兩側(cè)集散廳采用全空氣系統(tǒng)球噴側(cè)送風(fēng)，橋下候車(chē)室采用全空氣系統(tǒng)頂送風(fēng)；售票廳、旅客衛(wèi)生間及旅客服務(wù)用房采用水-空氣系統(tǒng)，室內(nèi)設(shè)置吊頂柜式空調(diào)器或風(fēng)機(jī)盤(pán)管頂送風(fēng)。這些送風(fēng)方式根據(jù)不同區(qū)域的空間特點(diǎn)和人員分布進(jìn)行設(shè)計(jì)，能夠確保室內(nèi)空氣的均勻分布，提高空調(diào)效果，同時(shí)減少了能源的浪費(fèi)。商務(wù)候車(chē)室、集中布置的辦公管理用房采用多聯(lián)機(jī)空調(diào)系統(tǒng)，分散布置的檢補(bǔ)票等辦公用房采用分體式空調(diào)器。分體式空調(diào)器、機(jī)房專(zhuān)用空調(diào)制冷劑為R22，冷水機(jī)組、多聯(lián)機(jī)空調(diào)系統(tǒng)制冷劑采用R134a，這些制冷劑具有較好的制冷性能和環(huán)保性能。此外，集中式空調(diào)設(shè)置自動(dòng)控制系統(tǒng)，能夠根據(jù)室內(nèi)溫度和人員活動(dòng)情況自動(dòng)調(diào)節(jié)空調(diào)運(yùn)行狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)節(jié)能運(yùn)行。通風(fēng)系統(tǒng)方面，變配電設(shè)備用房設(shè)智能溫控軸流風(fēng)機(jī)機(jī)械送排風(fēng)，同時(shí)分體空調(diào)冷風(fēng)降溫；售票廳設(shè)置過(guò)渡季節(jié)機(jī)械排風(fēng)；衛(wèi)生間、開(kāi)水間、消防泵房、會(huì)議室等設(shè)機(jī)械排風(fēng)；氣體滅火防護(hù)區(qū)設(shè)災(zāi)后排風(fēng)系統(tǒng)。各空調(diào)區(qū)域的主要出入口設(shè)置風(fēng)幕機(jī)，有效減少了室內(nèi)外空氣的交換，降低了空調(diào)系統(tǒng)的負(fù)荷。

3.3.2給排水系統(tǒng)節(jié)能

龍南東站給水水源采用室外鐵路給水管網(wǎng)，利用室外管網(wǎng)水壓直接供水，減少了水泵提升的能耗。旅客候車(chē)室及車(chē)站辦公室設(shè)置電開(kāi)水器供應(yīng)開(kāi)水，淋浴間、母嬰室設(shè)置電熱水器供應(yīng)生活熱水，這些設(shè)備采用節(jié)能型產(chǎn)品，能夠有效降低能耗。排水采用雨、污分流制，室內(nèi)污廢水合流排放；地下式消防泵房及電扶梯基坑設(shè)潛污泵壓力排水，其余均采用重力流排水方式，合理的排水系統(tǒng)設(shè)計(jì)減少了排水能耗[4]。此外，衛(wèi)生器具均采用節(jié)水型產(chǎn)品，公共衛(wèi)生間的洗臉盆、小便器、蹲便器采用感應(yīng)式器具，有效減少了水資源的浪費(fèi)，間接降低了給排水系統(tǒng)的能耗。

3.3.3電力系統(tǒng)節(jié)能

龍南東站在電力系統(tǒng)設(shè)計(jì)中采取了多項(xiàng)節(jié)能措施。新建的變電所位置接近負(fù)荷中心，縮短了供電線(xiàn)路半徑，減少了電能在傳輸過(guò)程中的損耗。根據(jù)用電負(fù)荷特點(diǎn)，選擇相應(yīng)容量的電力變壓器，減少了變壓器的空載損耗。在動(dòng)力負(fù)荷集中的供電末端設(shè)低壓電容補(bǔ)償裝置，提高了功率因數(shù)，降低了無(wú)功損耗。經(jīng)測(cè)試，功率因數(shù)提高到0.95以上，無(wú)功損耗降低了約30%～40%。

照明光源主要選用光效高、節(jié)能效果好的LED燈，相比傳統(tǒng)光源，LED燈具有發(fā)光效率高、使用壽命長(zhǎng)、能耗低的優(yōu)點(diǎn)。在站房?jī)?nèi)設(shè)置機(jī)電設(shè)備監(jiān)控及能量管理系統(tǒng)，對(duì)不同類(lèi)型的用電設(shè)施采用現(xiàn)代計(jì)算機(jī)控制技術(shù)進(jìn)行全面有效的監(jiān)控與管理，確保站房設(shè)備處于高效、安全可靠的最佳運(yùn)行狀態(tài)，提高了能耗效率，最大限度節(jié)約能源。通過(guò)對(duì)電力系統(tǒng)節(jié)能措施的綜合應(yīng)用，站房的電能損耗降低了約15%～20%。

3.3.4節(jié)能環(huán)保補(bǔ)充措施

除了上述主要的節(jié)能技術(shù)應(yīng)用外，龍南東站還采取了一些節(jié)能環(huán)保的補(bǔ)充措施。電梯采用無(wú)機(jī)房電梯，電力驅(qū)動(dòng)，基本對(duì)環(huán)境無(wú)污染。與傳統(tǒng)的有機(jī)房電梯相比，無(wú)機(jī)房電梯節(jié)省了機(jī)房空間，減少了建筑成本，同時(shí)其電力驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)更加高效節(jié)能，運(yùn)行過(guò)程中的能源消耗降低了約10%～15%。室外自動(dòng)扶梯配置油水分離器，設(shè)備運(yùn)行過(guò)程中產(chǎn)生的油污性廢水，自動(dòng)分離處理后再排入集水井。這一措施有效地防止了油污廢水對(duì)環(huán)境的污染，同時(shí)也符合環(huán)保要求。自動(dòng)扶梯安裝變頻器，可根據(jù)運(yùn)營(yíng)需要調(diào)節(jié)運(yùn)行速度，并在無(wú)客流時(shí)段自動(dòng)轉(zhuǎn)入預(yù)先設(shè)定的節(jié)能速度，有效節(jié)約能源。據(jù)實(shí)際運(yùn)行數(shù)據(jù)顯示，通過(guò)安裝變頻器，自動(dòng)扶梯的能源消耗降低了約20%～30%。

4節(jié)能效果分析

通過(guò)對(duì)龍南東站綠色建筑節(jié)能技術(shù)應(yīng)用的分析，其節(jié)能效果顯著。在圍護(hù)結(jié)構(gòu)節(jié)能方面，外墻、屋面和門(mén)窗的節(jié)能設(shè)計(jì)有效降低了圍護(hù)結(jié)構(gòu)的傳熱系數(shù)，減少了室內(nèi)外熱量的交換。經(jīng)計(jì)算，與未采用節(jié)能措施的建筑相比，龍南東站通過(guò)圍護(hù)結(jié)構(gòu)節(jié)能措施可降低冬季采暖能耗約30%，夏季空調(diào)能耗約25%。在設(shè)備系統(tǒng)節(jié)能方面，暖通空調(diào)系統(tǒng)的合理設(shè)計(jì)和設(shè)備選型，以及自動(dòng)控制系統(tǒng)的應(yīng)用，使得空調(diào)系統(tǒng)能耗降低約20%。給排水系統(tǒng)通過(guò)利用外網(wǎng)水壓直接供水、采用節(jié)水器具等措施，可節(jié)約用水約20%，相應(yīng)減少了給排水設(shè)備的能耗。電力系統(tǒng)通過(guò)優(yōu)化變電所位置、選用節(jié)能變壓器和LED照明燈具等措施，可降低電能損耗約15%。綜合各項(xiàng)節(jié)能技術(shù)的應(yīng)用，龍南東站在整個(gè)生命周期內(nèi)，預(yù)計(jì)可降低能源消耗約20%～25%。這不僅有效減少了運(yùn)營(yíng)成本，據(jù)初步估算，每年可節(jié)省能源費(fèi)用約數(shù)十萬(wàn)元，同時(shí)也減少了對(duì)環(huán)境的影響，降低了碳排放，具有顯著的經(jīng)濟(jì)效益和環(huán)境效益。

5結(jié)論

龍南東站在設(shè)計(jì)過(guò)程中，充分應(yīng)用綠色建筑節(jié)能技術(shù)，從建筑設(shè)計(jì)、圍護(hù)結(jié)構(gòu)、設(shè)備系統(tǒng)等多個(gè)方面采取節(jié)能措施，取得了顯著的節(jié)能效果。這些節(jié)能技術(shù)的應(yīng)用不僅降低了能源消耗和運(yùn)營(yíng)成本，還提升了旅客的舒適度，為鐵路站房的可持續(xù)發(fā)展做出了積極貢獻(xiàn)。隨著科技的不斷進(jìn)步和人們對(duì)環(huán)保要求的日益提高，未來(lái)鐵路站房綠色節(jié)能設(shè)計(jì)將朝著更高標(biāo)準(zhǔn)、更智能化的方向發(fā)展。在建筑材料方面，將研發(fā)和應(yīng)用更多新型高效的節(jié)能材料；在設(shè)備系統(tǒng)方面，智能控制系統(tǒng)將更加完善，實(shí)現(xiàn)能源的精準(zhǔn)管理和高效利用；在可再生能源利用方面，太陽(yáng)能、地?zé)崮艿瓤稍偕茉磳⒃阼F路站房中得到更廣泛的應(yīng)用。通過(guò)不斷創(chuàng)新和實(shí)踐，鐵路站房的綠色節(jié)能設(shè)計(jì)將為推動(dòng)我國(guó)綠色建筑事業(yè)的發(fā)展發(fā)揮更大的作用。

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作者簡(jiǎn)介：李滕（1988.12-）男，漢族，山東棗莊人，本科，工程師，研究方向?yàn)椋悍拷ǚ矫妗?/p>