鐵路客運(yùn)站站房建筑節(jié)能設(shè)計(jì)

曹俊峰(濟(jì)南鐵路局日照站,山東 日照 276826)

1 前言

當(dāng)前鐵路運(yùn)輸業(yè)快速發(fā)展，許多城市不但著手新建鐵路客運(yùn)站，同時(shí)開展對(duì)原有火車站的改造工作。鐵路客運(yùn)站全年運(yùn)營，能耗巨大，其節(jié)能設(shè)計(jì)尤為重要。對(duì)于這一特殊的建筑類型，不同氣候條件、社會(huì)歷史文化背景、城市規(guī)劃、道路、周邊環(huán)境下的規(guī)劃布局等必定有所差異;同時(shí)客運(yùn)站的建筑形式、功能又處于不斷發(fā)展變化的時(shí)期，因此針對(duì)這一具體的公共建筑類型的節(jié)能設(shè)計(jì)做深入的研究是本文想要探討的課題。

夏熱冬冷地區(qū)具有特殊的氣候條件，如何結(jié)合規(guī)劃布局進(jìn)行特定氣候條件下的鐵路客運(yùn)站建筑節(jié)能設(shè)計(jì)，同時(shí)在建筑節(jié)能設(shè)計(jì)中，被動(dòng)式技術(shù)與主動(dòng)式技術(shù)相結(jié)合達(dá)到節(jié)能效果，實(shí)現(xiàn)環(huán)境效益與經(jīng)濟(jì)效益的雙贏，本文將這一觀點(diǎn)運(yùn)用到鐵路客站建筑節(jié)能設(shè)計(jì)實(shí)踐中，進(jìn)行研究。

2 我國鐵路客站站房設(shè)計(jì)在節(jié)能中存在的問題

(1)大多數(shù)火車站周邊交通混雜，站前廣場(chǎng)人口密集，用于疏散的硬質(zhì)鋪地面積很大，而綠化以及水體面積很小。如果室外環(huán)境過熱，對(duì)建筑室內(nèi)環(huán)境會(huì)產(chǎn)生很大的熱擾動(dòng)。由于我國傳統(tǒng)火車站的人流疏散都是通過站前廣場(chǎng)來進(jìn)行，在春運(yùn)等客流高峰期間廣場(chǎng)可以作為大量人流的集散地，所以用于疏散人流的廣場(chǎng)面積碩大。同時(shí)公交車以及的士和社會(huì)車輛需要占用一定的停車面積，也給站前廣場(chǎng)的交通面積增加一定的負(fù)荷，而用于景觀的綠化、水體以及結(jié)合休憩而設(shè)置的綠化面積就相對(duì)大大減少。

(2)一些火車站周邊建筑混亂，沒有形成良好的自然通風(fēng)與采光環(huán)境。

火車站大多數(shù)坐北朝南，其周邊建筑圍繞站前廣場(chǎng)布置。車站前有站前廣場(chǎng)，后有軌道及站臺(tái)，只有東西方向的建筑布局對(duì)站房具有一定的影響，特別是臨近站房山墻兩側(cè)的建筑影響最為直接。周邊建筑對(duì)站房室內(nèi)的熱環(huán)境影響很大，良好的周邊建筑布局有利于創(chuàng)造舒適的室內(nèi)熱環(huán)境。在用地緊張的條件下，有的車站為了滿足建筑的防火間距要求，將兩棟建筑牽強(qiáng)地連在一起合為一棟，同時(shí)也造成了山墻兩側(cè)間距過小，采光與通風(fēng)間距不夠的問題。

(3)大多數(shù)站房建筑外窗無遮陽設(shè)施。夏熱冬冷地區(qū)，夏季酷熱。如果沒有遮陽設(shè)施，日光直射室內(nèi)，將大大增加空調(diào)負(fù)荷，對(duì)于節(jié)能極為不利。由于在四季時(shí)間分配中夏季時(shí)間所占比例較大，再加之降低1 度室溫是提高1 度室溫所耗能量的4 倍，夏季制冷能耗將占據(jù)建筑總能耗中很大的比重。所以建筑遮陽對(duì)于該地區(qū)的意義也尤為重大，在建筑設(shè)計(jì)中，要把遮陽設(shè)計(jì)貫徹實(shí)施。

(4)大多數(shù)站房建筑外部窗墻比很大，不利于節(jié)能。通常的玻璃都采用普通單層玻璃，無論冬夏季節(jié)都不能很好的適用建筑的節(jié)能需求。夏季單層玻璃容易被日光穿透，熱量極易進(jìn)入室內(nèi);冬季室內(nèi)熱量容易向外傳遞，保溫效果極差，兩季中均大大增加了空調(diào)與采暖能耗。

(5)大多數(shù)火車站候車廳自然采光條件差，白天也需要借助人工照明。候車廳開間和進(jìn)深都較大。許多候車廳的一側(cè)都設(shè)有便民的商業(yè)網(wǎng)點(diǎn)。成排的商店往往占據(jù)了候車廳的主要采光面，使候車廳光線差。若將商鋪設(shè)置在適當(dāng)?shù)奈恢茫徽趽踔饕晒饷鎰t可以最大限度地實(shí)現(xiàn)自然采光，提高室內(nèi)舒適度的同時(shí)也可以減少不必要的能源消耗。

(6)火車站空調(diào)氣流組織方式有多種。火車站建筑往往層高高，室內(nèi)空間大，大多數(shù)車站采用從高處的天棚頂或者墻面一側(cè)向下部送風(fēng)的方式，即上送下回方式和側(cè)送下回方式。側(cè)送下回方式是火車站采用最廣泛的一種氣流組織形式。它在高大空間空調(diào)設(shè)計(jì)中應(yīng)用得較多，但它存在著一些不足。上送下回方式從使用效果來說是比較好的，它能把處理好的空氣均勻送到各個(gè)部位，以滿足不同區(qū)域的空調(diào)要求，但上送風(fēng)也存在著諸多不足:空調(diào)區(qū)域包括了火車站內(nèi)的上部空間，冷(熱)負(fù)荷較大，能耗高。為了達(dá)到最佳的氣流組織效果，同時(shí)取得更加經(jīng)濟(jì)、節(jié)能的運(yùn)行方式，應(yīng)把多種氣流組織形式結(jié)合使用，以達(dá)到能耗低與效果好的統(tǒng)一。

3 鐵路客運(yùn)站站房建筑設(shè)計(jì)節(jié)能措施

3.1 被動(dòng)節(jié)能措施在站房設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

3.1.1 總平面布局

從節(jié)能規(guī)劃的角度出發(fā)，車站總平面布置應(yīng)遵循以下基本原則:

(1)以站房為主體的建筑群布局，宜采用有利于建筑群體間夏季自然通風(fēng)的布置形式。我國傳統(tǒng)火車站站房建筑大多采用U 形、一字形、L 形三種布局方式。U 形和L 形布局中，候車樓與售票廳、行包房往往分成多棟建筑，所以必然有部分建筑(包括周邊商業(yè)建筑)位于東西方向。部分建筑的前或后處于負(fù)壓區(qū)，通風(fēng)不好，U 形最適合于寒冷地區(qū)的建筑群體布局。一字形平面布局主要立面采光、通風(fēng)良好，不易受到周邊建筑的干擾，在用地充足的條件下，比較合理。

(2)站房建筑應(yīng)采用本地區(qū)建筑最佳朝向或適宜的朝向，盡量避免東西向日曬。根據(jù)冬、夏季節(jié)太陽日運(yùn)行規(guī)律，南向垂直表面在夏季太陽輻射時(shí)間較短，冬季太陽輻射時(shí)間最長(zhǎng)，而東西方向垂直表面在夏季太陽輻射時(shí)間最長(zhǎng)，因此利用這一規(guī)律，避免建筑主體朝向?yàn)闁|西向，將主要朝向定為南向等適宜朝向，可以充分利用太陽能、自然風(fēng)等減輕建筑采暖空調(diào)的能耗。

(3)應(yīng)充分利用太陽能、風(fēng)能、地?zé)帷⑺茸匀荒茉矗瑴p少環(huán)境設(shè)計(jì)中的剛性地面，種植植被綠化。植被的草本和喬木結(jié)合布置為宜，但車站站前廣場(chǎng)不宜種植高大喬木，主站房立面容易被遮擋，同時(shí)容易產(chǎn)生視線上的干擾。綠化面積適宜分布，盡量使每個(gè)地塊都能享受到綠化生態(tài)效益。

3.1.2 自然通風(fēng)

鐵路客站建筑常見的平面形式有圓形、矩形、T 字形。氣流渦旋區(qū)產(chǎn)生的位置取決于建筑物的外形和風(fēng)向。渦旋區(qū)大，正壓亦大的部分，通風(fēng)最有利，圓形建筑的渦旋區(qū)最小，因此圓形建筑通風(fēng)相對(duì)不利，但是這種建筑形式最有利于抗風(fēng)壓。建筑物高度越高，進(jìn)深越小，面寬越大時(shí)，背面渦旋區(qū)就越大，對(duì)通風(fēng)有利。矩形平面通風(fēng)效果良好。車站建筑大多數(shù)屬于多層建筑，高度在24 米以下，因此要加強(qiáng)通風(fēng)關(guān)鍵在于確定好平面形式。T 字形綜合了開間大、進(jìn)深小以及開間小、進(jìn)深大兩種矩形平面，氣流渦旋區(qū)較大，通風(fēng)效果較好。通過更好地掌握基本規(guī)律，設(shè)計(jì)師應(yīng)在具體的設(shè)計(jì)中選擇最合理的平面形式。

3.1.3 建筑日照

為了滿足建筑夏季隔熱與冬季保溫的要求，應(yīng)當(dāng)爭(zhēng)取主要房間在平面布局中的最佳朝向，為建筑冬季爭(zhēng)取日照和夏季避免日曬提供有利的條件。布置建筑房間時(shí)，將候車室、售票廳與辦公用房等主要用房合理布局。候車室是人口最集中的房間，宜布置在南向等適宜朝向。

目前大多數(shù)傳統(tǒng)火車站中，普通候車廳進(jìn)深與主站房進(jìn)深等長(zhǎng)，南、北向通透，形成一個(gè)大空間，可集中照明、送風(fēng)與采暖。南向立面冬季可獲得較多的日照，而夏季則南、北向日照很弱，減輕了設(shè)備的冷、熱負(fù)荷。售票廳是流動(dòng)人口最多的房間，絕大多數(shù)旅客都處于站立等候狀態(tài)，大門基本處于開敞狀態(tài)，在空調(diào)與采暖的季節(jié)依靠門口的隔離物防止冷、熱氣散逸。為了給售票廳創(chuàng)造穩(wěn)定的熱環(huán)境，在建筑設(shè)計(jì)上，應(yīng)盡量將售票廳布置在有利的朝向，最大程度地彌補(bǔ)由于使用原因而造成的不足。辦公用房則結(jié)合不同的功能分別設(shè)置在建筑各處。集中設(shè)置的辦公用房也有許多使用單體空調(diào)，如果將用房放在適當(dāng)?shù)某颍部梢怨?jié)約能耗。行包房主要用于倉儲(chǔ)和物流，除解決好通風(fēng)與采光問題外，不需要空調(diào)與采暖，因此可以擱置在北邊等次要朝向。

3.2 主動(dòng)節(jié)能措施在站房設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

3.2.1 圍護(hù)結(jié)構(gòu)節(jié)能措施

相對(duì)于外墻內(nèi)保溫和夾芯保溫，外墻外保溫技術(shù)上解決了這兩種保溫形式帶來的許多綜合性質(zhì)量問題，它具有熱工效果好，保溫性能強(qiáng)，綜合投資低，可以延長(zhǎng)建筑結(jié)構(gòu)壽命等優(yōu)點(diǎn)，因此這種墻體保溫形式可以在夏熱冬冷地區(qū)重點(diǎn)推廣使用。其他的墻體保溫方式也具有一定的優(yōu)勢(shì)，在特定的情況和條件下，也可采用。根據(jù)我國公共建筑節(jié)能設(shè)計(jì)規(guī)范，一般外墻K 值為1.0w/(m2.k)，地下室外墻為1.1w/(m2.k)。對(duì)于這兩類墻體可以根據(jù)已有的研究成果進(jìn)行墻體構(gòu)造設(shè)計(jì)，地下室墻面則還應(yīng)考慮防潮、防水的要求。外保溫通用的做法是將聚苯板粘貼、釘掛在外墻外表面，覆以玻纖網(wǎng)布后用聚合物水泥砂漿罩面;或者將巖棉板粘貼并釘掛在外墻外表面后，覆以鋼絲網(wǎng)再做罩面，也可把玻璃棉粘釘掛在墻外，再覆以外掛板(如鋁合金板)。固定件宜采用不銹鋼釘以避免銹蝕。

玻璃幕墻的保溫性能與玻璃的種類以及玻璃幕墻的構(gòu)造方式、窗墻比等因素密切相關(guān)，因此節(jié)能玻璃幕墻的設(shè)計(jì)應(yīng)遵循如下原則:

(1)科學(xué)性:需綜合、全面權(quán)衡各因素，充分考慮其功能、性能等諸多方面，合理選型(幕墻的型式和窗墻面積比)、選材和構(gòu)造。幕墻的傳熱系數(shù)由建筑物的外形和所處地區(qū)的氣候條件、型材的傳熱系數(shù)和玻璃的傳熱系數(shù)等綜合確定。

(2)適用性:結(jié)合環(huán)境因素與項(xiàng)目的具體情況，參照標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定與地方要求，認(rèn)真落實(shí)國家有關(guān)節(jié)能政策，同時(shí)要處理好建筑低能耗與高舒適度的關(guān)系。

(3)經(jīng)濟(jì)性:建筑玻璃幕墻只是建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)的一部分，只是建筑節(jié)能的一個(gè)方面，節(jié)能的考慮需全盤考慮，只有達(dá)到節(jié)能與經(jīng)濟(jì)的統(tǒng)一才能體現(xiàn)節(jié)能的作用與價(jià)值。

(4)進(jìn)行幕墻熱工設(shè)計(jì)時(shí)，必須對(duì)其復(fù)雜的傳熱過程和傳熱方式進(jìn)行分析和研究。幕墻的熱過程大致有3 種途徑:(a)幕墻外表面與周圍空氣和外界環(huán)境間的換熱;(b)幕墻內(nèi)表面與室內(nèi)空氣和室內(nèi)環(huán)境間的換熱:

3.2.2 其他節(jié)能措施

(1)節(jié)材與材料資源利用

a 控制建筑造型要素中無功能作用的裝飾構(gòu)件的大量使用，節(jié)約資金。

b 實(shí)行土建與裝修工程一體化設(shè)計(jì)施工，避免二次裝修時(shí)對(duì)結(jié)構(gòu)的破壞，節(jié)約材料，節(jié)省施工時(shí)間和能耗，減少建筑垃圾和噪聲污染。

c 建筑平面布置中，除特定功能空間外，候車廳與售票廳空間均采用大空間靈活隔斷的方式，以節(jié)約由于使用變更帶來的再次裝修中的材料消耗。

d 選用有害物質(zhì)含量在標(biāo)準(zhǔn)允許范圍內(nèi)的裝飾材料進(jìn)行室內(nèi)外裝修，例如以人造石材代替具有放射性的天然石材作為外立面材料。

(2)節(jié)水措施

a 衛(wèi)生潔具均采用節(jié)水型衛(wèi)生潔具。節(jié)水器具使用率到達(dá)100%。

b 給水管采用國家推薦的優(yōu)質(zhì)管材，采用合理的施工方案，避免管網(wǎng)滲漏損失。

C 硬地坪材料選用透水性好的材料增加雨水就地回滲率，徑流系數(shù)選用0.30。

(3)照明節(jié)能措施

由于車站全天運(yùn)營，主要工作時(shí)間為上午7點(diǎn)到晚上12 點(diǎn)，晚上12 點(diǎn)以后還有少量的顧客在候車室停留，出站口也有少量旅客出站，因此照明用電量的能耗也不容忽視。在設(shè)計(jì)中，絕大部分房間在白天都應(yīng)實(shí)現(xiàn)自然采光，減少了照明用電能耗。各辦公室內(nèi)照明均采用節(jié)能熒光燈。衛(wèi)生間、樓梯、走道等采用聲、光控制。

4 結(jié)論

通過案例設(shè)計(jì)與解析，筆者以為，建筑節(jié)能設(shè)計(jì)應(yīng)是建筑材料的得當(dāng)選用與構(gòu)造工藝的合理選擇是基于當(dāng)?shù)氐淖匀坏乩怼夂驐l件以及建筑的朝向、建筑的功能等多方因素協(xié)調(diào)的結(jié)果。鐵路客站節(jié)能設(shè)計(jì)是一個(gè)系統(tǒng)工程，需要各個(gè)工種的緊密配合。它由多個(gè)專項(xiàng)組成，建筑節(jié)能設(shè)計(jì)只是其中的一環(huán)。作者真切希望本文的研究對(duì)鐵路客站的節(jié)能設(shè)計(jì)能起到一定的推動(dòng)作用。

[1]余莊.建筑智能設(shè)計(jì).北京:中國建筑工業(yè)出版社，2006年

[2]郭晶華.我國大型鐵路客運(yùn)站站房改造與更新設(shè)計(jì)研究.西南交通大學(xué)碩士畢業(yè)論文.2006年6 月