綠色建筑節(jié)能技術(shù)在鐵路客運(yùn)站設(shè)計中的應(yīng)用分析

汲廣美（中鐵第五勘察設(shè)計院集團(tuán)有限公司，北京102600）

在國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展過程中，建筑行業(yè)起到關(guān)鍵助推作用，同時，建筑業(yè)的發(fā)展關(guān)乎民生。鐵路客運(yùn)站設(shè)計及施工除了具備一般建筑建造要求外，由于其屬于公共建筑，承擔(dān)極大人流通行需求，外加上鐵路客運(yùn)站空間大而復(fù)雜，各部位均涉及大量的能耗[1]。因此，在鐵路客運(yùn)站設(shè)計中應(yīng)用綠色建筑節(jié)能技術(shù)勢在必行。

1 綠色建筑節(jié)能技術(shù)概述

綠色建筑節(jié)能技術(shù)隨著相關(guān)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的提出，在門窗、外墻、新風(fēng)一體機(jī)等各指標(biāo)上均出現(xiàn)了達(dá)到國際先進(jìn)水平的產(chǎn)品及技術(shù)手段，從而引領(lǐng)了我國建筑節(jié)能產(chǎn)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。例如，近些年為了緩解二氧化碳排放帶來的環(huán)境壓力，本著碳中和及碳達(dá)峰的目標(biāo)，各地大力推行了裝配式建筑實(shí)踐，如裝配式鋼結(jié)構(gòu)建筑逐漸增多。綠色建筑節(jié)能技術(shù)在能源的高效利用上具備顯著優(yōu)勢，其技術(shù)形式及方法較為多樣，從應(yīng)用頻率看，自動照明控制系統(tǒng)、溫傳感器水循環(huán)裝置、能量再生電機(jī)、太陽能屋頂光伏裝置、高效冷水機(jī)、智能電表、恒溫器設(shè)置等綠色改造措施較為常見常用。從應(yīng)用效果看，能耗普遍能夠降低30%～40%，在綠色建筑節(jié)能技術(shù)支撐下，建筑物的節(jié)能、節(jié)水、室內(nèi)小循環(huán)、環(huán)保等目標(biāo)均可實(shí)現(xiàn)[2]。

2 鐵路客運(yùn)站設(shè)計中的問題及缺陷

我國地域廣闊，鐵路布局規(guī)劃較為復(fù)雜，經(jīng)過多年的發(fā)展，鐵路網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)具備較大規(guī)模。在鐵路承擔(dān)更大人流運(yùn)輸任務(wù)的背景下，設(shè)計兼具節(jié)能性及實(shí)用性的鐵路客運(yùn)站尤為關(guān)鍵。而從實(shí)踐上看，我國鐵路客運(yùn)站設(shè)計暴露出如下幾個問題及缺陷如下。

2.1 鐵路客運(yùn)站周邊環(huán)境設(shè)計環(huán)節(jié)

一般而言，城市主城區(qū)鐵路客運(yùn)站在設(shè)計上通常采用站前廣場密集分布的方式，由此增大了火車站周邊區(qū)域交通狀況復(fù)雜性。例如，多數(shù)火車站選用占地面積較大的站前廣場，鋪設(shè)硬質(zhì)地面，附屬綠化面積及相應(yīng)的水體面積占比不大，當(dāng)火車站周邊環(huán)境出現(xiàn)熱量高度集中狀況時，極易引起站房內(nèi)外熱擾動問題?？紤]到火車站人流密集及疏散需求，設(shè)計更大面積的站前廣場已成為共識，特別是在重要節(jié)假日期間，鐵路客運(yùn)站站前廣場被視為容納人流的主要區(qū)域，廣場面積不斷擴(kuò)大，再加上為公共停車而設(shè)置的停車區(qū)域，這就會導(dǎo)致火車站站前廣場面積一增再增，如此必然會侵占站前廣場在水體布置及景觀綠化環(huán)節(jié)的面積，最終不利于生態(tài)系統(tǒng)的優(yōu)化調(diào)節(jié)，增加鐵路客運(yùn)站能源消耗。

2.2 鐵路客運(yùn)站通風(fēng)及采光環(huán)節(jié)

鐵路客運(yùn)站通常需要24h運(yùn)轉(zhuǎn)，在客運(yùn)站的具體布置上，圍繞站前廣場確定選位這一方式較為常用，這也造就了火車站大多采用由北到南的方式，構(gòu)成廣場、站房、軌道、站臺相結(jié)合的模式。由于區(qū)域地理環(huán)境不同，鐵路客運(yùn)站建筑布局在方位選擇上的差異會導(dǎo)致站房內(nèi)部及外部出現(xiàn)過大的熱環(huán)境差異反應(yīng)，進(jìn)而導(dǎo)致站房在通風(fēng)及采光上不具備通達(dá)性。另外，鐵路客運(yùn)站如占用較大的土地面積，出于滿足相應(yīng)防火措施要求的考慮，應(yīng)單獨(dú)設(shè)計的站房及附屬建筑采用合二為一的方式，也會因兩者側(cè)間距不足而影響通風(fēng)采光表現(xiàn)。例如，有些火車站候車廳在設(shè)計建造上采用大開間及大進(jìn)深模式，在候車廳的主采光面上設(shè)置商業(yè)網(wǎng)點(diǎn)及營業(yè)區(qū)域，使火車站候車廳出現(xiàn)光線過暗等問題，影響鐵路客運(yùn)站通風(fēng)及自然采光效果，從而增加了鐵路客運(yùn)站房電能等能源的消耗。

2.3 鐵路客運(yùn)站遮陽設(shè)計環(huán)節(jié)

鐵路客運(yùn)站及附屬設(shè)施，如主站房及相應(yīng)的站臺，如自身處于溫差變化較大的區(qū)域，呈現(xiàn)出冬天寒冷夏天炎熱的特征，會增加鐵路客運(yùn)站房能源使用量[3]。例如，在鐵路客運(yùn)站房建筑主體的外窗設(shè)計中，不增加遮陽設(shè)施，夏季時節(jié)日光能夠直射到站房內(nèi)，提高站房室內(nèi)溫度，此時為使室溫降低，采用空調(diào)等進(jìn)行調(diào)節(jié)，無疑會增加站房能源消耗量。從相關(guān)實(shí)證研究分析可知，鐵路客運(yùn)站房如果想使室溫降低1℃，通常需要消耗3～4倍的能量。由此可見，鐵路客運(yùn)站根據(jù)季節(jié)變化規(guī)律而設(shè)計增加遮陽措施，能夠有效降低客運(yùn)站房內(nèi)部環(huán)境調(diào)節(jié)所需的能量。

3 綠色建筑節(jié)能技術(shù)在鐵路客運(yùn)站房設(shè)計中的應(yīng)用要點(diǎn)

鐵路客運(yùn)站作為鐵路運(yùn)輸系統(tǒng)的重要組成環(huán)節(jié)，在能耗節(jié)約的背景下進(jìn)行設(shè)計，需要把握相應(yīng)的措施要點(diǎn)，在因地制宜中根據(jù)站房自身的環(huán)境及未來發(fā)展需求，進(jìn)行相應(yīng)的節(jié)能設(shè)計研究[4]。具體而言，相關(guān)要點(diǎn)措施如下：

3.1 提高鐵路客運(yùn)站房設(shè)計科學(xué)性合理性

符合節(jié)約能源的設(shè)計方案是實(shí)現(xiàn)建筑能耗降低的前提和基礎(chǔ)。鐵路客運(yùn)站房雖然具備鐵路運(yùn)輸?shù)奶厥庑?，但其也具備一般建筑特征，這就可以將綠色建筑節(jié)能技術(shù)應(yīng)用到站房的具體設(shè)計過程中。一是結(jié)合站房建筑的實(shí)際功能及占地規(guī)模確定主體及附屬建筑設(shè)施的綠色節(jié)能設(shè)計方案，降低站房能源消耗的比重。例如，在確定鐵路客運(yùn)站房的施工面積后，需要對制約影響客運(yùn)站房能量消耗的各類因素進(jìn)行分析，對站房主體建筑及附屬建筑總體朝向進(jìn)行合理布局，然后確定站房建筑的體型面積。二是改變建筑體形系數(shù)與節(jié)能效果之間成正比的認(rèn)知。站房建筑如采用較小的建筑體形系數(shù)，不代表節(jié)能效果就越好，有時需要借助空調(diào)達(dá)到節(jié)能要求。三是科學(xué)設(shè)計鐵路客運(yùn)站房內(nèi)部空間與外部空間的照明及空氣流通方案。根據(jù)站房所處的實(shí)際狀況，如光照度、雨量等因素，對室內(nèi)達(dá)到照明及空氣良好流通的環(huán)境進(jìn)行分析，然后確定相應(yīng)的負(fù)荷區(qū)間。需要注意的是，采用更小的站房體形系數(shù)，從理論上看是能夠降低空調(diào)的使用量，但如鐵路客運(yùn)站房選用較大體形系數(shù)，在內(nèi)部產(chǎn)生的熱量能夠經(jīng)由多處分散，有時也能夠起到能源反向節(jié)約的效果。

3.2 鐵路客運(yùn)站廣場及站房的合理設(shè)計

鐵路客運(yùn)站站前廣場不應(yīng)一味求大，應(yīng)對廣場及周邊區(qū)域產(chǎn)生的熱量及熱量實(shí)現(xiàn)交換的條件進(jìn)行分析，據(jù)此確定出最佳的站房及廣場面積占比系數(shù)?；谖覈煌瑓^(qū)域之間地理環(huán)境差異，鐵路客運(yùn)站房所處地區(qū)在氣候上存在較大差異性，因而在設(shè)計中應(yīng)本著綠色節(jié)約的目標(biāo)，降低能源消耗比重。一是在站前廣場的鋪設(shè)上，應(yīng)采取相應(yīng)的能源節(jié)約手段，如增加綠化面積等，通過植物的光合作用達(dá)到能源的有效節(jié)約；二是考慮到鐵路客運(yùn)站房區(qū)域范圍內(nèi)的氣候變化情況，如北方鐵路客運(yùn)站房需要?dú)v經(jīng)較長的冬季，在站房的內(nèi)部及外部保溫方面尤其需要留意，合理選擇具備保溫特性的材料至關(guān)重要；三是對站房附屬建筑加裝圍護(hù)結(jié)構(gòu)，通過圍護(hù)結(jié)構(gòu)及隔熱層實(shí)現(xiàn)熱量的有效調(diào)節(jié)。例如，通過圍護(hù)結(jié)構(gòu)，可以使鐵路客運(yùn)站房室內(nèi)部位接收到更多的太陽輻射，從而增加室內(nèi)采光面積，降低空調(diào)的使用頻率。而在站房內(nèi)外部采用大面積的玻璃設(shè)計手段，可以提高站房的熱工性能，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)室溫的自然調(diào)節(jié)。

3.3 鐵路客運(yùn)站房平面布局的布置

鐵路客運(yùn)站房在平面布局的布置上應(yīng)圍繞節(jié)能需求，把握幾個主要原則：第一，站房應(yīng)作為建筑布局的核心，根據(jù)站房所處區(qū)域的自然環(huán)境，如夏季溫度及通風(fēng)要求，確定站房及附屬建筑的整體布局方案。在具體布局方式上，可在一字形、U字形及L字形之間選擇，優(yōu)化火車站售票廳、候車廳、站臺、行包房等建筑之間的布局。第二，在具體方位選取上，通過確定負(fù)壓區(qū)及通風(fēng)區(qū)，具體界定朝向。例如，鐵路站房區(qū)域范圍內(nèi)冬季寒冷時節(jié)較長，站房建筑應(yīng)選用U形。再比如，如站房需要與周邊建筑形成互不干擾的格局，同時要確保站房的良好采光，此時應(yīng)優(yōu)先選擇一字形布局方式。第三，鐵路客運(yùn)站房在朝向上應(yīng)避免長時間日曬，為此應(yīng)減少站房東西方向的布局設(shè)計思路，結(jié)合夏季時節(jié)及冬季時節(jié)太陽運(yùn)行規(guī)律，考慮太陽輻射因素，將鐵路客運(yùn)站房確定為南北朝向，從而實(shí)現(xiàn)對風(fēng)能能源及太陽能能源的利用，降低暖通空調(diào)的使用頻率。第四，在鐵路客運(yùn)站房平面布局中，增加種植植被綠化面積。在植被的布置上，采用草木及喬木相結(jié)合的原則，避免車站主站房被遮擋。在站前廣場的綠化布局上，應(yīng)確保面積適宜。

3.4 對鐵路客運(yùn)站房室內(nèi)環(huán)境做好調(diào)節(jié)

綠色建筑節(jié)能技術(shù)的重要內(nèi)容之一就是通過調(diào)節(jié)站房室內(nèi)環(huán)境，達(dá)到能源消耗量降低的目的。為此，應(yīng)圍繞鐵路客運(yùn)站房室內(nèi)環(huán)境的調(diào)節(jié)，使室內(nèi)的自然空氣及自然日照得到保障及優(yōu)化。把握如下幾點(diǎn)：第一，將控制重心放在鐵路客運(yùn)站房暖通空調(diào)系統(tǒng)上，從根本上降低站房的能耗?？茖W(xué)設(shè)計站房暖通系統(tǒng)，可以采用熱量集散控制技術(shù)，實(shí)現(xiàn)建筑節(jié)能效果。第二，保持站房的自然通風(fēng)量。根據(jù)站房的具體平面布局方式，分析建筑物周邊風(fēng)向及產(chǎn)生的氣流渦旋區(qū)，然后選取對風(fēng)壓控制最有利的方式。例如，設(shè)置較高的站房高度，增加面寬及進(jìn)深，可以起到良好通風(fēng)的效果。第三，建筑日照。鐵路客運(yùn)站房平面布局在朝向上應(yīng)滿足夏季時節(jié)隔熱要求及冬季時節(jié)保溫要求，合理布局各功能區(qū)，采用南北朝向的方式最大化吸收日照，形成空間內(nèi)通透的格局。在照明上可以采用集中照明方式，降低站房冷熱負(fù)荷及差距。人流較為密集的區(qū)域應(yīng)設(shè)置防冷及散熱裝置，集中辦公區(qū)域應(yīng)采用中央空調(diào)，在需要重點(diǎn)解決光照及通風(fēng)問題的區(qū)域，應(yīng)采用幕墻設(shè)計方式。

4 結(jié)語

鐵路客運(yùn)站房設(shè)計需要考慮到站房的使用周期壽命及能源消耗需求，結(jié)合站房的具體設(shè)計方案科學(xué)選擇綠色建筑節(jié)能技術(shù)，在站房的布局設(shè)計、日照及通風(fēng)條件滿足、站房暖通系統(tǒng)優(yōu)化等方面加以完善，從而實(shí)現(xiàn)鐵路客運(yùn)站房能源的高效利用及持續(xù)節(jié)約。