處于經(jīng)濟持續(xù)快速增長階段的中國,隨著城市化進程的加快,對建筑的需求量也越來越大。同時建筑空間的巨型化、功能的復(fù)雜化、機械設(shè)備的密集化等 發(fā)展趨勢,也使得建筑成為“耗能大戶”。據(jù)統(tǒng)計,上海鐵路南站一天的維護費用高達幾十萬元人民幣。因此迫切需要研究降低建筑能耗的技術(shù)手段,對有限的物質(zhì) 資源進行充分合理的利用,以滿足人類的長遠需要。

　　1 城市軌道交通行業(yè)的能源利用現(xiàn)狀

　　城市軌道交通本身并不產(chǎn)生污染,但由于其高密度、大運量的運營特性,必然帶來大量的能源消耗。以上海軌道交通1號線(莘莊———共富新村)為例,僅2006年7—9月的耗電量就高達4 728. 5萬kW·h,電費高達3 000多萬元。其中,牽引用電約占總用電量的50%,其它為空調(diào)及照明用電。為此,節(jié)能降耗問題已引起城市軌道交通業(yè)界的關(guān)注。目前,部分節(jié)能措施如屏蔽門、節(jié)能燈、限制使用黏土多孔磚等已經(jīng)在城市軌道交通中得到廣泛應(yīng)用。但是將一條線、一個車站或一座停車場作為一個整體來設(shè)計構(gòu)思,以最大限度地高效利用能源及開發(fā)利用可再生能源仍有待研究。本文從節(jié)能設(shè)計的系統(tǒng)性角度,以一個城市軌道交通停車場為例進行分析。

　　2 停車場節(jié)能的基本途徑

　　城市軌道交通停車場一般位于郊區(qū),占地面積大,單體建筑多,功能分區(qū)明確,在利用陽光、空氣、水、綠化、土壤等自然資源方面有著得天獨厚的有利條件。停車場的節(jié)能應(yīng)從方案設(shè)計階段開始,通過確定合理的建筑規(guī)模,高效率地利用空間,以節(jié)約土地特別是耕地的占用量;同時,應(yīng)將新材料、新技術(shù)的應(yīng)用和高品位的建筑設(shè)計融為一體,達到節(jié)約投資、減少建筑能源消耗的目的。

　　2. 1 自然通風的運用

　　由于停車場的選址遠離市區(qū)噪聲源和污染源,故應(yīng)盡量利用自然通風,以改善建筑物內(nèi)部環(huán)境。自然通風能為室內(nèi)提供新鮮空氣,有利于人們的身體健康,同時能有效實現(xiàn)被動式制冷,減少對空調(diào)的依賴,節(jié)約能源。

　　為了有效利用自然通風,在建筑布局時應(yīng)使建筑物面向夏季夜間風向;房間進深不宜過大,一般情況下平面進深不超過樓層凈高的5倍;建筑物的門窗開 口位置及走道的布置、建筑開口和內(nèi)部隔斷的設(shè)置等都要起到對氣流的引導作用,這樣有利于穿堂風的形成。同時應(yīng)將通風設(shè)計、光照設(shè)計及供暖/降溫結(jié)合起來考 慮,在可能的情況下充分利用水面、植物來降溫。以上海軌道交通1號線富錦路停車場綜合辦公樓二樓平面圖(見圖1)為例,通過對門、窗及內(nèi)部隔斷等的布置稍作修改,在不改變建筑使用面積的情況下形成穿堂風,大大提高了建筑的通風效果(見圖2);同時利用玻璃中庭的拔風效應(yīng),促進自然通風(見圖3)。

2. 2 利用雨水資源

　　從長遠的觀點看,充分利用雨水資源是非常值得推薦的。雨水屬于優(yōu)質(zhì)雜排水,主要污染物為灰塵,處理方法簡單。目前上海軌道交通1號線梅隴基地的用水量達86萬m3/a,光停車場水費支出一年就達數(shù)百萬元,非常有必要開展節(jié)能研究。富錦路停車場的 設(shè)計用水量達10萬m3/a。其中生產(chǎn)用水約為40m3/d,主要用于車輛外部的沖洗,其主要污染物為懸浮固體。設(shè)計中在洗車庫附近設(shè)置了沉淀過濾池的地 埋式洗車廢水回用裝置。該裝置對洗車廢水進行礦油分離等處理后循環(huán)使用,因此完全可以用經(jīng)過處理的雨水來替代自來水作為洗車用水。富錦路停車場實行生產(chǎn)、生活污水分流制,以及雨、污水分流制,雨水系統(tǒng)納入場內(nèi)新建雨水泵站,就近排入六里塘。這種設(shè)計為雨水的回收利用帶來了便利。根據(jù)停車場的平面布置,可利用停車場的運用檢修庫、洗車庫、鏇輪庫、材料庫等屋面原有天溝排水系統(tǒng)收集雨水進行循環(huán)利用。可用于收集的總屋面面積約6 hm2。整個屋面可收集到的雨水量為:

　　W =H·A·K1·K2·K3=16 373.34 m3/a

　　式中:

　　H———年平均降雨厚度,上海地區(qū)取1. 123 m;

　　A———可收集雨水面積;

　　K1———綜合徑流系數(shù),取0. 9;

　　K2———有效降雨收集系數(shù),取0. 3;

　　K3———初期雨水折減系數(shù),取0. 9。

　　收集來的雨水經(jīng)過處理后不僅可用來洗車、澆灑道路,還可以有針對性地冷卻建筑構(gòu)件(見圖4)。一般來說,停車場運用檢修庫夏季室內(nèi)高溫悶熱。如上海軌道交通3號線石龍路運用檢修庫由于是鋼結(jié)構(gòu)彩鋼板建筑形式,保溫隔熱效果不佳,夏季白天室內(nèi)溫度高達40℃。而上海軌道交通4號線蒲匯塘停車場運用檢修庫采用預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu),屋面植被綠化,比較好地降低了室內(nèi)的溫度;但是預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)由于屋面自重較重,框架柱截面較大,減少了庫內(nèi)的使用空間,且混凝土結(jié)構(gòu)在建筑廢棄后難以再利用和降解,因此這種形式不建議推廣。富錦路停車場運用檢修庫吸取了上述兩種形式的優(yōu)點,采用現(xiàn)澆鋼筑混凝土排架結(jié)構(gòu),屋面采用網(wǎng)架結(jié)構(gòu),屋面透光性好,自重較輕;但夏天陽光照射仍可能引起室內(nèi)溫度過高,可以通過在屋面頂部安裝噴灑蒸發(fā)裝置對屋面進行冷卻(見圖5)。

　　2. 3 太陽能利用

　　2. 3. 1 天然采光

　　把天然光引進室內(nèi)照明,不僅節(jié)約資源,保護環(huán)境,還可以創(chuàng)造出舒適的光照環(huán)境,有益于身心健康。大面積的窗戶采光較好,但也會帶來更多的熱損 失。窗戶的數(shù)量和面積應(yīng)根據(jù)建筑形式處理要求、自然光照和能耗等綜合確定。比較合理的經(jīng)驗值是窗戶面積為室內(nèi)面積的20%左右。相對于墻面上的窗戶,透明 屋頂將提供更好、更廣泛的自然照明,但容易引起室內(nèi)溫度過高。停車場的運用檢修庫、洗車庫等 操作工區(qū)若選擇在屋面頂部安裝噴灑蒸發(fā)裝置,可考慮采用由陽光板或亞克力材料制作的透明屋頂,或增加采光帶的面積,以獲得更好的照明效果。此外,辦公樓采 用玻璃中庭向上部分逐漸擴大,將能獲得更多的自然光線。進深較大的餐廳或開放式辦公區(qū)為充分利用自然光,在必要的情況下可利用反光板采光,如圖6所示。

2. 3. 2 太陽能采暖

　　在寒冷的冬天,將綜合辦公樓玻璃中庭的通風口關(guān)閉,形成玻璃暖房,可以起到保溫作用;還可以在窗戶外側(cè)安裝保溫窗簾,以減少夜間熱損失。主要采暖房間應(yīng)緊靠集熱表面和儲熱體布置。

　　太陽能熱水器作為一項成熟的技術(shù)已在富錦路停車場應(yīng)用。太陽能路燈在富錦路停車場也有應(yīng)用,但這種太陽能光電轉(zhuǎn)化器目前仍屬于無法收回投資的項目,故不建議在軌道交通工程中大規(guī)模應(yīng)用。

　　2. 4 綠化及水的利用

　　恰當?shù)木G化是改善城市和建筑物微氣候環(huán)境的有效生態(tài)因素。建筑物周圍的綠化在夏季可有效降低地表溫度,從而為室內(nèi)的自然通風提供可能;濃蔭可以代替遮陽板起到防止太陽熱輻射的作用;植被可吸收二氧化碳而提高空氣中的氧含量,是室內(nèi)空氣質(zhì)量的最佳保證。停車場信 號樓內(nèi)主要安置信號設(shè)備,屋面面積大小適中、防水層處理較好、結(jié)構(gòu)牢固,非常適于進行屋頂綠化。屋頂綠化可滯留50%的雨水,減少對排水設(shè)施的依賴。此 外,植物屋頂能保持比較穩(wěn)定的室內(nèi)溫度與溫度條件,還有額外的隔音、消聲功能,可以改善信號樓的生態(tài)環(huán)境。門衛(wèi)室、材料庫宜采用墻面綠化,使建筑物與周圍 景觀融為一體。綜合辦公樓可在中庭采用室內(nèi)綠化,以改善室內(nèi)溫度、濕度和空氣舒適度。

　　水也是一個重要的生態(tài)要素,可以用來冷卻空氣。在綜合辦公樓附近挖人工池塘,將綜合辦公樓屋面及附近道路收集到的雨水送入池塘作為水源,并將進風口設(shè)在水面附近以冷卻空氣,達到自然通風降溫的效果。在汛期,此池塘也可以起到泄洪作用。

　　2. 5 建筑材料與設(shè)備

　　建筑材料的選用要注意持久耐用,應(yīng)盡可能選用由再生原料制成的材料,并積極利用可循環(huán)使用的建筑材料和構(gòu)件;大膽使用新材料和新技術(shù),以減少外墻熱損失、提高門窗的絕熱性和屋面的保溫隔熱性能。

　　3 結(jié)語

　　目前,可再生能源的利用需要較高的初期投入和維護費用,其是否能夠在城市軌道交通領(lǐng)域內(nèi)得到推廣還需要決策者綜合多方面因素決定。但城市軌道交通各車站、停車場應(yīng)盡可能預(yù)留可再生能源利用的條件,這需要在總體設(shè)計階段就做好規(guī)劃。