處于經濟持續(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、功能的復雜化、機械設備的密集化等 發(fā)展趨勢,也使得建筑成為“耗能大戶”。據統(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手段,對有限的物質 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)的能源利用現狀

　　城市軌道交通本身并不產生污染,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在城市軌道交通中得到廣泛應用。但是將一條線、一個車站或一座停車場作為一個整體來設計構思,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)能應從方案設計階段開始,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,應將新材料、新技術的應用和高品位的建筑設計融為一體,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,故應盡量利用自然通風,以改善建筑物內部環(huán)境。自然通風能為室內提供新鮮空氣,有利于人們的身體健康,同時能有效實現被動式制冷,減少對空調的依賴,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、建筑開口和內部隔斷的設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。同時應將通風設計、光照設計及供暖/降溫結合起來考 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,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百萬元,非常有必要開展節(jié)能研究。富錦路停車場的 設計用水量達10萬m3/a。其中生產用水約為40m3/d,主要用于車輛外部的沖洗,其主要污染物為懸浮固體。設計中在洗車庫附近設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、生活污水分流制,以及雨、污水分流制,雨水系統(tǒng)納入場內新建雨水泵站,就近排入六里塘。這種設計為雨水的回收利用帶來了便利。根據停車場的平面布置,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?？捎糜谑占目偽菝婷娣e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,取0. 9;

　　K2———有效降雨收集系數,取0. 3;

　　K3———初期雨水折減系數,取0. 9。

　　收集來的雨水經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件(見圖4)。一般來說,停車場運用檢修庫夏季室內高溫悶熱。如上海軌道交通3號線石龍路運用檢修庫由于是鋼結構彩鋼板建筑形式,保溫隔熱效果不佳,夏季白天室內溫度高達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應力混凝土結構,屋面植被綠化,比較好地降低了室內的溫度;但是預應力混凝土結構由于屋面自重較重,框架柱截面較大,減少了庫內的使用空間,且混凝土結構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,采用現澆鋼筑混凝土排架結構,屋面采用網架結構,屋面透光性好,自重較輕;但夏天陽光照射仍可能引起室內溫度過高,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。窗戶的數量和面積應根據建筑形式處理要求、自然光照和能耗等綜合確定。比較合理的經驗值是窗戶面積為室內面積的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閉,形成玻璃暖房,可以起到保溫作用;還可以在窗戶外側安裝保溫窗簾,以減少夜間熱損失。主要采暖房間應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已在富錦路停車場應用。太陽能路燈在富錦路停車場也有應用,但這種太陽能光電轉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)模應用。

　　2. 4 綠化及水的利用

　　恰當的綠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,是室內空氣質量的最佳保證。停車場信 號樓內主要安置信號設備,屋面面積大小適中、防水層處理較好、結構牢固,非常適于進行屋頂綠化。屋頂綠化可滯留50%的雨水,減少對排水設施的依賴。此 外,植物屋頂能保持比較穩(wěn)定的室內溫度與溫度條件,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綠化,以改善室內溫度、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 建筑材料與設備

　　建筑材料的選用要注意持久耐用,應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件;大膽使用新材料和新技術,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域內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、停車場應盡可能預留可再生能源利用的條件,這需要在總體設計階段就做好規(guī)劃。