深圳北站綜合交通樞紐節(jié)能實(shí)踐與研究

趙軒+潘威

【摘要】以深圳北站綜合交通樞紐工程建設(shè)管理實(shí)例，分析設(shè)項(xiàng)目節(jié)能設(shè)計(jì)和施工過程，總結(jié)經(jīng)驗(yàn)，為同類超大型公共基礎(chǔ)建設(shè)項(xiàng)目節(jié)能實(shí)施提供參考。

【關(guān)鍵詞】綜合交通樞紐；節(jié)能；研究

【Abstract】Built as a national high-speed railway hub megaproject of South China， Shenzhen north station is consuming large amount of water and electricity power daily， due to its highly integrated variety transport and premium design standard. The article tried to give practical insight of energy conservation in design and construction aspect， providing reference for those incoming similar public megaproject.

【Key words】Integrated transport hub；Energy；Research

作為國家高鐵華南門戶的深圳北站綜合交通樞紐。戰(zhàn)略地位重要，設(shè)計(jì)起點(diǎn)高，體量大，功能全面，不可避免導(dǎo)致年耗水和用電量巨大，在初步設(shè)計(jì)時(shí)即規(guī)劃了大量的節(jié)能環(huán)保設(shè)備和措施。但在工程項(xiàng)目落實(shí)中，少數(shù)技術(shù)因復(fù)雜且造價(jià)高昂，投資回報(bào)率少等原因未能實(shí)施，大部分節(jié)能設(shè)計(jì)等到了較好的落實(shí)，給北站樞紐增加了環(huán)保創(chuàng)新科技色彩和亮點(diǎn)。因投資和工期限制，同時(shí)該工程節(jié)能實(shí)踐也遺留了部分遺憾，如何在提高大型公共基礎(chǔ)建設(shè)項(xiàng)目節(jié)能設(shè)計(jì)與施工水平，本文以深圳北站綜合交通樞紐工程建設(shè)管理實(shí)例，分析設(shè)項(xiàng)目節(jié)能設(shè)計(jì)和施工過程，總結(jié)經(jīng)驗(yàn)，為同類超大型公共基礎(chǔ)建設(shè)項(xiàng)目節(jié)能實(shí)施提供參考。

1. 深圳北站綜合交通樞紐簡介

（1）深圳北站綜合交通樞紐位于廣深港高速鐵路和廈深客運(yùn)專線的交匯處，集廣深港客運(yùn)專線、廈深高速鐵路等國鐵線路，地鐵4、5、6號(hào)線綜合換乘，長途汽車、公交車、出租車、旅游大巴以及社會(huì)車輛等多種交通方式接駁為一體，是當(dāng)前國內(nèi)接駁功能齊全、設(shè)施先進(jìn)的綜合交通樞紐之一。工程總用地面積約58公頃，總建筑面積：728709m2，總投資約63億

（2）本項(xiàng)目自2011年試運(yùn)營以來，各類設(shè)備和場所相繼投入使用，2014年全年耗電3000萬度，用水量3萬m3，用氣量12萬m3，水電氣費(fèi)用 合計(jì)高達(dá)3300萬，盡管該工程運(yùn)用了較多運(yùn)能技術(shù)，但維護(hù)運(yùn)營開支仍然龐大，如何提高節(jié)能水平，提升樞紐經(jīng)濟(jì)效益，成為各參加方的重大課題。

2. 深圳北站綜合交通節(jié)能技術(shù)的運(yùn)用

2.1使用大量仿真軟件進(jìn)行模擬計(jì)算結(jié)果進(jìn)行設(shè)計(jì) [1]。

（1）場地微氣候分析是節(jié)能設(shè)計(jì)中必須考慮的因素，在炎熱的夏天，建筑物和空調(diào)的能耗必須在夏季場地流行風(fēng)的吹拂下盡可能的盡快散開，而且這些熱量盡量不要構(gòu)成其他建筑的熱負(fù)荷。深圳地處夏熱冬暖地區(qū)，夏季和冬季分別流行西南風(fēng)和東北風(fēng)，由于兩季節(jié)中風(fēng)是對(duì)吹的，因此在設(shè)計(jì)中應(yīng)該將高樓避開東北西南軸線形成窩風(fēng)排列。

（2）微觀上，為了進(jìn)一步安置空調(diào)系統(tǒng)中冷卻塔的位置，將場地樓群進(jìn)行了微氣候風(fēng)場計(jì)算，即將建筑樓群放置在一個(gè)模擬的風(fēng)洞中進(jìn)行三維流場計(jì)算，擬得到風(fēng)場的速度分布圖。

（3）圖2給出了夏季深圳北站的風(fēng)向、風(fēng)力模擬計(jì)算結(jié)果，紅顏色標(biāo)識(shí)高風(fēng)速，藍(lán)顏色標(biāo)識(shí)低風(fēng)速，計(jì)算結(jié)果表明主體換乘建筑在夏季遮擋了主要的風(fēng)向和風(fēng)力，因此空調(diào)器的冷卻塔宜安置再東北角的樓頂上，這樣冷凝器的熱負(fù)荷不至于返回到建筑物中而構(gòu)成建筑群體的額外熱負(fù)荷。

2.2排水節(jié)水與雨水回用。

（1）本項(xiàng)目統(tǒng)一安裝高效率的小便節(jié)水器，包括類 A 級(jí)節(jié)水器，使用自動(dòng)沖水廁所和自動(dòng)感應(yīng)水龍頭配件會(huì)進(jìn)一步減少水需求。

（2）東廣場收集國鐵大屋面的部分雨水，初期雨水棄流后直接排入室外雨水收集管網(wǎng)，中后期雨水較清潔，收集到雨水集水池，經(jīng)過處理后用作綠化灌溉和道路、廣場的沖洗。 雨水收集水池和處理設(shè)備房設(shè)置于東廣場室外的綠化帶地下和西廣場負(fù)二層，有效容積均為300m3，在雨季使用，旱季停用，有效容積滿足5天的用水量。

2.3燈光的節(jié)能。

2.3.1盡可能的采用日光照明。

（1）西廣場主要功能為地下車庫，受地面功能限制，平面通過頂板開洞盡可能留有自然風(fēng)口及采光口，東側(cè)與國鐵相鄰處利用下沉室外綠化區(qū)將地下車庫空間打開，局部做到自然通風(fēng)采光，減少室內(nèi)照明負(fù)荷，為通風(fēng)及電氣專業(yè)創(chuàng)造節(jié)能設(shè)計(jì)便利條件，西廣場中區(qū)、北區(qū)、及車庫出入口等處設(shè)共設(shè)光導(dǎo)照明裝置48套，安裝光導(dǎo)照明裝置回收期為4年。導(dǎo)光管的工作原理是將室外的自然光線通過采光罩進(jìn)入系統(tǒng)，經(jīng)特殊制作的光導(dǎo)管道傳輸和強(qiáng)化后由系統(tǒng)的底部的漫射裝置把自然光均勻漫射到室內(nèi)每一個(gè)角落。

（2）東廣場的日光蓄水池應(yīng)該是本樞紐節(jié)能設(shè)計(jì)的一個(gè)創(chuàng)新設(shè)計(jì)，具體表現(xiàn)在，A.透明的水底增加了地下候車廳的日光從而減少了照明能量。B.深圳夏季的雨水充足，蓄水池的溫度始終接近于空氣的濕球溫度，為地下候車廳提供了天然的冷源，這溫度比空氣的干球溫度低好幾度。

2.3.2燈具節(jié)能。

本項(xiàng)目照明系統(tǒng)均配備人員感應(yīng)控制和光強(qiáng)度感應(yīng)控制，中大面積公共區(qū)域、辦公用房、設(shè)備用房的照明燈具以T5節(jié)能熒光燈具為主。T5管徑小，普遍采用稀土三基色熒光粉發(fā)光材料，并涂敷保護(hù)膜，光效明顯提高。

2.4屋頂綠化。

（1）由于沒有土地成本，屋頂綠化無疑成為城市中心區(qū)最廉價(jià)的綠化方式。屋頂綠化可改善局部地區(qū)小氣候環(huán)境，緩解城市熱島效應(yīng)；降低空氣中漂浮的塵埃和煙霧吸納可吸入顆粒物、凈化空氣；減少降雨時(shí)屋頂形成的徑流，保持水分；充分利用空間，節(jié)省土地；提高屋頂?shù)谋裥阅?，?jié)約資源；屋頂綠化還有很好的隔音效果。還能使屋面和室內(nèi)的夏季溫度下降。還能保護(hù)建筑防水層，延長屋頂防水材料使用壽命3～5倍。endprint

（2）本項(xiàng)目在各配套建筑上均建造了屋頂花園，處于人流車流較多的國鐵車站周邊，屋頂綠化和廣場綠化對(duì)降低噪音，降低屋頂溫度和收集雨水方面會(huì)有很大貢獻(xiàn)，綠化以華南地區(qū)地帶性植物為主，減少景觀建成后的養(yǎng)護(hù)管理成本。

2.5冰蓄冷系統(tǒng)。

本項(xiàng)目在東廣場及其上蓋配套建筑采用的是冰蓄冷技術(shù)，它對(duì)電網(wǎng)有卓越的移峰填谷功能，是電力需求側(cè)最有效的電能蓄存方法，冰蓄冷從系統(tǒng)構(gòu)成上來說只是在常規(guī)空調(diào)系統(tǒng)的基礎(chǔ)上增加了一套蓄冷裝置，其它各部分在結(jié)構(gòu)上與常規(guī)空調(diào)并無不同，它在使用范圍方面也與常規(guī)空調(diào)基本一致。因峰谷電價(jià)的差異，冰蓄冷系統(tǒng)亦可為使用該技術(shù)的建筑部分節(jié)約30%～50%的運(yùn)行費(fèi)用。

3. 北站樞紐可以改進(jìn)節(jié)能設(shè)計(jì)的部分

3.1太陽能光伏照明裝置的取消。

原初步設(shè)計(jì)中，本工程在樞紐西廣場配套建筑B1-a樞紐指揮中心設(shè)置一套非晶硅薄膜光伏建筑一體化BIPV系統(tǒng)，系統(tǒng)設(shè)計(jì)容量100KW。但是該非晶硅薄膜光伏發(fā)電項(xiàng)目在項(xiàng)目實(shí)施過程中因預(yù)算有限取消，設(shè)計(jì)院提供的投資計(jì)算和電價(jià)取值計(jì)算過于理想化，考慮到目前光伏發(fā)電設(shè)備昂貴，發(fā)電效率不高，壽命期較短，設(shè)備維護(hù)等因素，經(jīng)濟(jì)性實(shí)際投入大于產(chǎn)出，在目前國內(nèi)各光伏電系統(tǒng)發(fā)電的建筑項(xiàng)目未成氣候，光伏發(fā)電成為錦上添花的項(xiàng)目，待將來技術(shù)成熟穩(wěn)定，成本大幅下降，且電價(jià)上漲，再考慮安裝在北站的配套建筑上也不失為一種解決方案。

3.2光導(dǎo)照明系統(tǒng)。

（1）安裝光導(dǎo)照明系統(tǒng)不僅能夠享受到自然光帶來的舒適的照明效果，避免了日間電力照明固有的能源浪費(fèi)和安全隱患，延長了燈具的使用壽命，同時(shí)還降低了人工維護(hù)和設(shè)備更新成本。并且夜間室內(nèi)照明打開時(shí)，部分燈光可通過光導(dǎo)照明裝置反射至地面，起到夜間景觀照明的效果。白天該系統(tǒng)透明燈罩在景觀花池中也是格外別致通透，富有科技感。

（2）該系統(tǒng)目前運(yùn)行良好，但值得注意的是，該光導(dǎo)照明系統(tǒng)為廠家制定生產(chǎn)，施工單位進(jìn)行安裝，部分照明系統(tǒng)與主體結(jié)構(gòu)存在縫隙，打膠不嚴(yán)密，存在漏水問題，建議此類專業(yè)設(shè)備該由生產(chǎn)廠家負(fù)責(zé)安裝。另外，該系統(tǒng)也存在局限性，光導(dǎo)照明安裝間距受地面景觀，人行車行通道影響，較為疏密，且易受天氣影響，僅可成為地下室首層日間照明時(shí)段普通電力照明系統(tǒng)的輔助系統(tǒng)。

3.3照明系統(tǒng)后期可逐步換裝 LED光源。

近年來LED發(fā)展日新月異，LED光源具有穿透性好，超低功耗亮點(diǎn)高，立體感強(qiáng)，相對(duì)傳統(tǒng)光源，給行人和司機(jī)帶來比較強(qiáng)的立體感。電光功率轉(zhuǎn)換接近100%，比傳統(tǒng)光源壽命長10倍以上，全壽命周期綜合成本低于傳統(tǒng)光源。已損壞的景觀和室內(nèi)照明燈可逐步更新為LED燈，LED固體冷光源擺脫了傳統(tǒng)光源發(fā)熱大，用電量下降，同時(shí)也減少了空調(diào)系統(tǒng)的負(fù)載， 進(jìn)一步體現(xiàn)了其節(jié)能環(huán)保的特性。

3.4雨水回用系統(tǒng)不適應(yīng)本地氣候環(huán)境。

深圳雨量充沛，年降雨量約為2187毫米，降雨主要集中在夏季的四月到九月。占全年雨量的80～85%，春、秋兩季的雨量分別占6～8%，冬季的雨量最少，只占2～4%。原設(shè)計(jì)院沒有考慮到深圳的氣候條件，夏季多雨時(shí)往往無需灌溉草木，集水池集滿水排放至市政排水管，冬季為旱季無雨需要用水時(shí)無雨水可收集，導(dǎo)致該雨水集水池沒有達(dá)到設(shè)計(jì)之初的目的，既增加了一部分工程造價(jià)投資，蓄水池又占用了一定的商業(yè)面積。

3.5減少建筑玻璃幕墻的使用，自然通風(fēng)為主流。

玻璃幕墻具有美觀，采光通透，但是同時(shí)也有溫室效應(yīng)，并不適合深圳長年炎熱氣候條件，樞紐上蓋配套建筑大量采用玻璃幕墻，中空low-e玻璃確有隔熱效果，雖然設(shè)計(jì)之初就避開了主要光照范圍，但是依然對(duì)空調(diào)系統(tǒng)構(gòu)成了嚴(yán)重的負(fù)擔(dān)，導(dǎo)致在空調(diào)的過渡性季節(jié)，人始終感覺到室內(nèi)悶熱不適，因規(guī)范限定玻璃幕墻開窗面積較小，導(dǎo)致不得不開啟空調(diào)。建議引入大空間自然通風(fēng)，對(duì)屋頂?shù)恼彰魈齑皩?shí)行可開啟從而達(dá)到自然通風(fēng)的目的，進(jìn)一步為縮短全年的空調(diào)時(shí)間提供了條件。

4. 總結(jié)與展望

4.1公共基礎(chǔ)設(shè)施項(xiàng)目投資有限，不可好大喜功，貪多求全，過于新穎的技術(shù)應(yīng)斟酌。因設(shè)計(jì)單位所處角度與項(xiàng)目不完全一致，因此不能完全依賴設(shè)計(jì)單位，項(xiàng)目管理單位需要充分發(fā)揮主管能動(dòng)性，核減多余功能，力求設(shè)計(jì)規(guī)格在滿足功能要求的前提下，不超標(biāo)準(zhǔn)，不鋪張浪費(fèi)。宜跳出各類所謂綠色標(biāo)準(zhǔn)認(rèn)證的條條框框，也不宜墨守陳規(guī)，應(yīng)因地制宜，精心制定方案，采用體現(xiàn)其符合自身工程建設(shè)特色的節(jié)能技術(shù)。

4.2節(jié)能設(shè)計(jì)是建筑節(jié)能工作的基礎(chǔ)，由于各工程采用的節(jié)能設(shè)計(jì)軟件不統(tǒng)一，計(jì)算時(shí)輸入數(shù)據(jù)和實(shí)際工程往往有差異，再加上建設(shè)各方的利益趨勢等原因，造成了節(jié)能設(shè)計(jì)中“七算八算都通過”的現(xiàn)象。為了堵住建筑節(jié)能設(shè)計(jì)中的漏洞，減少審查人員的工作量，建議采用規(guī)定性指標(biāo)法，規(guī)定了所有圍護(hù)材料的熱物理指標(biāo)限值及所用設(shè)備的能效指標(biāo)，若設(shè)計(jì)建筑全部滿足，則認(rèn)為符合節(jié)能設(shè)計(jì)要求。

4.3明確項(xiàng)目節(jié)能技術(shù)和施工的思路，首先力求將建筑物的負(fù)荷降到最低，即結(jié)合建筑物的地域條件采用被動(dòng)式的節(jié)能方法降低負(fù)荷，然后針對(duì)投資額度，采用主動(dòng)式節(jié)能方法，降低設(shè)備的運(yùn)營能耗，進(jìn)一步采用物盡其用的辦法，考慮場地再生能源方案的綜合利用。

4.4目前部分先進(jìn)的節(jié)能技術(shù)成本較高，如頂棚輻射制冷系統(tǒng)，冷熱電聯(lián)產(chǎn)，光伏發(fā)電，進(jìn)口高性能中空low-e玻璃， 受制于工期和預(yù)算以及主材價(jià)格快速上漲，很多節(jié)能設(shè)計(jì)方案在施工階段消失，較為遺憾。國內(nèi)綠色建筑處于初始階段，很多產(chǎn)品量產(chǎn)程度不高，將來大量普及生產(chǎn)，則成本則會(huì)大幅降低，在設(shè)計(jì)階段的不經(jīng)濟(jì)的新技術(shù) 在施工階段也許已經(jīng)成熟，則可考慮采用。

4.5在運(yùn)營維護(hù)階段，應(yīng)設(shè)立節(jié)能指標(biāo)，節(jié)能獎(jiǎng)勵(lì)落實(shí)到責(zé)任人，對(duì)主要耗能項(xiàng)，提出重點(diǎn)節(jié)能指標(biāo)，并將責(zé)任落實(shí)到責(zé)任人，從節(jié)能的費(fèi)用中提出一定的比例與效益工資掛鉤等。

為確保完成硬性的節(jié)能指標(biāo)，可以根據(jù)統(tǒng)計(jì)的歷史紀(jì)錄而進(jìn)行能源定額配給。

參考文獻(xiàn)

[1]北京城建院.北站節(jié)能報(bào)告.[R].深圳，2010.

[2]深圳市地鐵集團(tuán)有限責(zé)任公司.深圳北站綜合交通樞紐工期總策劃.[R].深圳，2009.endprint