節能型高速公路服務區的建設研究

李曉波

(石家莊市公路橋梁建設集團)

1 建筑選址

(1)服務區的選址對于節能尤為重要。應充分考慮自然氣候和環境對住宅能耗的降低。采用“負陰抱陽”:在冬季既能充分利用南向的陽光又能利用高地抵御北面的嚴寒，夏季又能通風良好。建筑不宜布置在山谷、洼地、溝底等凹地里。在谷底的建筑容易受“地形逆溫”的影響，形成空氣“上暖下冷”的現象。另外，凹地建筑不僅不利于夏季自然通風，而且冬季冷氣流在凹地里易形成對建筑物的“霜洞”效應，位于凹地的底層或半地下層建筑若保持所需的室內溫度所耗能量會相應增加，如圖1。

圖1 建筑物的“霜洞”效應

2 太陽能光伏

對于高速公路服務區來說，一般都處在邊遠地區，遠離城市和電網，而我國大部地區太陽能資源豐富，利用太陽能光伏發電前景非常廣。太陽能光伏發電與火力、水力、柴油發電等相比具有許多優點，如安全可靠、無噪聲、無污染、資源隨處可得不受地域限制、可以方便地與建筑物結合等。因此，無論從近期還是遠期，無論從能源環境的角度還是從滿足邊遠地區的角度考慮，太陽能光伏發電都具有實際的意義，很適宜在高速公路服務區中應用。小型獨立太陽能光伏電源系統基本構成如圖2。

圖2 直流型小型獨立太陽能光伏電源系統

3 太陽能熱水器與建筑一體化

太陽能熱水器與建筑結合的設計思路，是太陽能熱水器應用發展的必由之路。只有從設計一開始，即將太陽能熱水器所包含的所有內容都當做建筑不可缺少的元素加以考慮，為設備安裝提供方便，才能真正做到熱水器與建筑的一體化，太陽能熱水器在建筑上才可能得到有效的應用。為此必須將太陽能熱水器納入高速公路服務區建筑規劃和設計中，統一規劃、同步設計、同步施工驗收，與建筑工程同時投入使用。

4 土壤源熱泵

在高速公路沿線服務以及管理設施的設計中，考慮到其所處的位置特點，很適宜采用土壤源熱泵空調系統。土壤源熱泵是利用地下常溫土壤溫度相對穩定的特性，通過深埋于建筑物周圍的管路系統與建筑物內部完成熱交換的裝置。冬季從土壤中取熱，向建筑物供暖;夏季向土壤排熱，為建筑物制冷。它以土壤作為熱源、冷源，通過高效熱泵機組向建筑物供熱或供冷。高效熱泵機組的能效比一般能達到4.0kW/h以上，與傳統的冷水機組加鍋爐的配置相比，全年能耗可節省40％左右，初投資偏高，機房面積較小，節省常規系統冷卻塔可觀的耗水量，運行費用低，不產生任何有害物質，對環境無污染，實現了環保的功效。

土壤熱交換器地源熱泵，包括一個土壤耦合地熱交換器，它或是水平地安裝在地溝中，或是以U形管狀垂直安裝在豎井當中。不同的管溝或豎井中的熱交換器并聯連接，在通過不同的集管進入建筑中與建筑物內的水環路相連接。工作原理見下圖3:

圖3 工作原理圖

圖4 土壤溫度變化曲線

土壤溫度隨時間與空間的變化受地面溫度年周期性變化影響，土壤溫度從3月份開始升高，7月份達到最高值，之后又逐漸下降。隨著深度的增加，土壤溫度的年變化波幅逐漸減小，最大最小值出現的時間也逐漸延遲，達到一定深度后，土壤全年溫度基本不變，此溫度一般在15～25m左右，如圖4所示。

5 中水的利用

高速公路服務區一般都遠離城市，如鋪設自來水管道很難實現或鋪設費用過高，因此，生活、生產用水問題一般都是通過打深井來解決的。高速公路服務區用水主要分布在餐飲和公共衛生間等處，約占80％以上。高速公路服務區中水的利用途徑主要可以分為以下幾種。

(1)用于服務區綠化、園區沖廁、沖洗道路，實施簡便。(2)將中水引入人流集中區，實現雙路供水，區內的沖廁用水、綠化用水等都用中水代替。

(3)使用中水洗車在水質、水量上都能滿足要求，在高速公路中，更是有大量來往車輛需要使用水沖洗。

因此，若將服務區污水有效處理后回收進行二次利用，作為沖廁、洗車、綠化、道路澆灑用水，便可以節約大量水資源。

6 結語

高速公路仍將得到充分的發展。在高速公路服務的建設中大力提倡節能設計理念，加大可再生能源的利用，對緩解高速公路沿線自然資源緊缺，保護生態自然環境起到重要作用。

[1] 王軍.建筑能耗與建筑節能設計[J].城市管理與科技，2006，8(2):84-85.

[2] 陳君朝.高速公路服務區建設的問題及建議[J].石家莊鐵道學院學報，2005，18(4):97-99.