夏熱冬冷地區(qū)特大型鐵路客站綠色創(chuàng)新設(shè)計(jì)研究杭州西站項(xiàng)目實(shí)踐

王敏

在“2030 年前達(dá)到峰值，努力爭(zhēng)取 2060 年前實(shí)現(xiàn)碳中和”的目標(biāo)成為國(guó)家戰(zhàn)略的背景下，根據(jù)行業(yè)特征制定不同省域不同經(jīng)濟(jì)圈的綠色發(fā)展模式成為未來(lái)城市和經(jīng)濟(jì)發(fā)展趨勢(shì)。2021年2月中共中央、國(guó)務(wù)院印發(fā)的《國(guó)家綜合立體交通網(wǎng)規(guī)劃綱要》指出到2035年我國(guó)鐵路里程將從2020 的14萬(wàn)公里增加到20萬(wàn)公里，基本建成便捷順暢、經(jīng)濟(jì)高效、綠色集約、智能先進(jìn)、安全可靠的現(xiàn)代化高質(zhì)量國(guó)家綜合立體交通網(wǎng)。為了實(shí)現(xiàn)我國(guó)本世紀(jì)中葉“雙碳”和全面建成更高水平的現(xiàn)代化鐵路強(qiáng)國(guó)的目標(biāo)，建設(shè)綠色鐵路客站是鐵路可持續(xù)發(fā)展的重要一環(huán)。

一、國(guó)內(nèi)綠色鐵路客站設(shè)計(jì)趨勢(shì)及設(shè)計(jì)難點(diǎn)

1.設(shè)計(jì)趨勢(shì)

現(xiàn)階段的特大型、大型鐵路客站的設(shè)計(jì)愿景已不再僅僅滿足成為一個(gè)城市的地標(biāo)，同時(shí)也需要加強(qiáng)與城市的銜接，使其成為融合商業(yè)、辦公等其他功能的綜合交通樞紐，注重客站全生命周期的綠色、生態(tài)、節(jié)能、環(huán)境友好屬性。綠色溫馨、高效便捷、功能完善，形成真正意義上的現(xiàn)代化綜合交通樞紐是目前鐵路站房的設(shè)計(jì)趨勢(shì)。但現(xiàn)存的鐵路客站未能進(jìn)行系統(tǒng)的綠色設(shè)計(jì)，多數(shù)項(xiàng)目都僅是對(duì)客站單體建筑堆疊一些綠色技術(shù)，未考慮客站與其周圍環(huán)境的整體綠色設(shè)計(jì)策略，只強(qiáng)調(diào)了綠色設(shè)計(jì)的一個(gè)方面，顧此失彼，使鐵路客站的綠色建筑設(shè)計(jì)整體效果并不明顯。因此，雖然相關(guān)的綠色設(shè)計(jì)技術(shù)越來(lái)越成熟，但卻鮮有大型鐵路客運(yùn)站真正達(dá)到綠色建筑的標(biāo)準(zhǔn)。

2.設(shè)計(jì)難點(diǎn)

與其他類型的公共建筑相比，鐵路客站具有建筑規(guī)模大，使用人數(shù)多，功能集約等特點(diǎn)，這些特點(diǎn)使得鐵路客站在場(chǎng)地設(shè)計(jì)、節(jié)能及節(jié)材設(shè)計(jì)中受到諸多限制。許多鐵路客站即使運(yùn)用了相應(yīng)的綠色技術(shù)，仍然有土地利用率低、能源消耗量大、建筑材料使用量大等特征，導(dǎo)致目前鐵路客站在綠色建筑評(píng)價(jià)方面拿分項(xiàng)少，取得高星級(jí)的綠色建筑認(rèn)證難度大。但隨著綠色設(shè)計(jì)創(chuàng)新技術(shù)不斷發(fā)展，日趨成熟，杭州西站在綠色建筑方面的采取多項(xiàng)創(chuàng)新，成功通過(guò)了綠色三星評(píng)價(jià)，對(duì)之后的客站建設(shè)有著極為重要的示范作用。

二、杭州西站綠色三星評(píng)價(jià)

1.項(xiàng)目概況

杭州西站站房及相關(guān)工程位于杭州市城西科創(chuàng)大走廊區(qū)域內(nèi)，振華西路以南、良亭港路以西、大蔡園路以北、龍舟路以東（圖1）。該區(qū)域是未來(lái)科創(chuàng)大走廊的重要組成部分，將建設(shè)成城西科創(chuàng)大走廊的橋頭堡和新核心，打造站城一體、三生融合的現(xiàn)代科創(chuàng)新城。項(xiàng)目采用復(fù)合型開(kāi)發(fā)布局，從建筑設(shè)計(jì)的層面考慮了整體的綠色建筑策略，采用順應(yīng)場(chǎng)地的整體規(guī)劃，遵循微氣候的建筑空間策略，高適應(yīng)性的表皮設(shè)計(jì)。結(jié)合雨棚上蓋開(kāi)發(fā)、站場(chǎng)分離、區(qū)域通風(fēng)廊道、智能化遮陽(yáng)與通風(fēng)、庭院優(yōu)化通風(fēng)等技術(shù)措施，在節(jié)約資源、保護(hù)環(huán)境、提升建筑性能和效益方面有明顯貢獻(xiàn)。

圖1 杭州西站整體效果圖

2.自評(píng)總述

建筑在申報(bào)綠色建筑三星級(jí)設(shè)計(jì)標(biāo)識(shí)，要求各類指標(biāo)的評(píng)分項(xiàng)不少于40分，同時(shí)總分要求為83分以上，加上考慮專家評(píng)審的風(fēng)險(xiǎn)因素，需要至少滿足85分以上。在盡量少增加增量成本的基礎(chǔ)上，同時(shí)考慮技術(shù)適宜性及可行性，落實(shí)參評(píng)建筑需增加的全部綠色技術(shù)后，杭州西站項(xiàng)目最終得分為84.67分，預(yù)評(píng)結(jié)果如下表1所示，總得分達(dá)到設(shè)計(jì)階段三星級(jí)的標(biāo)準(zhǔn)。

表1 杭州西站綠色三星評(píng)價(jià)表

通過(guò)綠建三星自評(píng)表得知，特大型綜合交通樞紐作為公共交通建筑，其開(kāi)發(fā)面積大、內(nèi)部空間相對(duì)開(kāi)放、使用人數(shù)眾多導(dǎo)致其在節(jié)地節(jié)能節(jié)材方面不占優(yōu)勢(shì)，因此該部分失分較多。但杭州西站在其他部分尤其是在室內(nèi)環(huán)境質(zhì)量與創(chuàng)新加分項(xiàng)上，做出了優(yōu)化創(chuàng)新的技術(shù)，最終完成了三星的目標(biāo)。

三、杭州西站綠色設(shè)計(jì)總體介紹

杭州西站通過(guò)多項(xiàng)綠色策略與技術(shù)的運(yùn)用，成功解決了傳統(tǒng)鐵路客站在節(jié)地節(jié)能節(jié)材等方面具有天然劣勢(shì)的問(wèn)題。

1.順應(yīng)場(chǎng)地的整體規(guī)劃

杭州西站位于東西大道和規(guī)劃良睦路的正中間，規(guī)劃杭騰大道、龍舟路、良亭港路、杭創(chuàng)大道對(duì)稱布置于車站站房東西兩側(cè)，站前規(guī)劃站南路、站中路與站北路與股道平行布置。這樣一來(lái)，杭州西站內(nèi)部設(shè)置的開(kāi)敞通風(fēng)空間的朝向與項(xiàng)目所在地杭州地區(qū)的夏季主導(dǎo)風(fēng)向一致，加強(qiáng)了站房?jī)?nèi)部的空氣對(duì)流，形成導(dǎo)風(fēng)效應(yīng)。這種導(dǎo)風(fēng)作用解決了以往鐵路客站由于場(chǎng)地規(guī)劃限制帶來(lái)的客站內(nèi)部及整體通風(fēng)不佳等問(wèn)題。

2.遵循微氣候的建筑空間策略

通常，基于節(jié)能構(gòu)思的鐵路客站建筑形體主要考慮的是建筑的體型系數(shù)與節(jié)能，客站建筑自身的遮陽(yáng)，及車站建筑室內(nèi)空間組織與通風(fēng)、采光關(guān)系等。杭州西站在車場(chǎng)中部形成貫通空間，形成車場(chǎng)中央“云谷”中庭，這種內(nèi)部空間設(shè)計(jì)能夠較好地調(diào)節(jié)聲、光、熱等內(nèi)部微氣候環(huán)境。車站站臺(tái)層的“云谷”兩側(cè)封閉，滿足了站房?jī)?nèi)的隔聲需求。同時(shí)，將鐵路線下空間與鐵路線上空間進(jìn)行串聯(lián)，形成環(huán)境優(yōu)美、采光良好、空氣清新的中庭空間。

3.高適應(yīng)性的表皮設(shè)計(jì)

客站建筑主要的使用空間為旅客候車室，為了滿足旅客心理和視線的需求，這部分空間通常開(kāi)窗面積大，空間高大寬闊，且對(duì)室內(nèi)環(huán)境要求較高，是車站建筑中能耗最高的部分。

注：情況3)的(ⅱ)稱為準(zhǔn)齊次RH問(wèn)題，而把情況2)和3)(ⅰ)統(tǒng)稱為真非齊次RH問(wèn)題.準(zhǔn)齊次RH問(wèn)題條件中的由下式給出：

杭州西站候車空間的綠色策略在于表皮設(shè)計(jì)，主要關(guān)注候車空間自然氣候優(yōu)勢(shì)的發(fā)揮、開(kāi)窗和玻璃幕墻的熱工性能、遮陽(yáng)。候車廳大空間的屋面也是表皮節(jié)能設(shè)計(jì)的重點(diǎn)。杭州西站采用智能化遮陽(yáng)+固定外遮陽(yáng)的形式，高架候車室旅客夾層?xùn)|、西立面設(shè)置內(nèi)部智能遮陽(yáng)簾+外部挑檐外遮陽(yáng)，挑檐長(zhǎng)度14.21m，可有效降低東、西向太陽(yáng)輻射熱，屋頂十字天窗也設(shè)置內(nèi)部智能遮陽(yáng)簾，玻璃幕墻采用智能化電動(dòng)開(kāi)啟窗，可隨環(huán)境改變自動(dòng)變換開(kāi)窗角度和開(kāi)窗數(shù)量。

四、杭州西站綠色創(chuàng)新技術(shù)運(yùn)用

杭州西站針對(duì)綠色建筑“被動(dòng)優(yōu)先、主動(dòng)優(yōu)化”的理念，在改善場(chǎng)地微環(huán)境微氣候、改善建筑自然通風(fēng)和天然采光效果、提升建筑保溫隔熱能力、充分利用建筑空間、向公眾提供開(kāi)放空間，提高建筑使用效率等方面產(chǎn)生了顯著的效益，在綠建評(píng)價(jià)創(chuàng)新板塊中得到9分（滿分10分）的高分。

1.健康舒適的站房室內(nèi)環(huán)境

杭州西站為打造舒適的室內(nèi)環(huán)境，采用站場(chǎng)拉開(kāi)的設(shè)計(jì)，將光線引入中央大廳，同時(shí)站房下部引入自然光線，形成貫通多層、視線可達(dá)性較好的貫通空間。通過(guò)區(qū)域通風(fēng)廊道、智能化遮陽(yáng)與通風(fēng)、地下庭院等策略，提升站房室內(nèi)風(fēng)、熱環(huán)境及室內(nèi)空氣質(zhì)量，極大程度提升了旅客與工作人員的使用感受。

（1）區(qū)域通風(fēng)廊道

杭州西站創(chuàng)新地設(shè)計(jì)了國(guó)內(nèi)首創(chuàng)高架客站站場(chǎng)分離，兩端開(kāi)敞的“通風(fēng)廊道”。其效果提升整體通風(fēng)效果，大幅提升采光條件?！巴L(fēng)廊道”東西兩端開(kāi)敞，并通過(guò)“云谷”向上貫通廣場(chǎng)層、站臺(tái)層，并與候車層局部相通；向下與地下建筑中部云谷位置亦有多處開(kāi)口貫通。

通風(fēng)廊道開(kāi)口方向與項(xiàng)目所在地余杭區(qū)域的夏季主導(dǎo)風(fēng)向一致，可以在夏季將自然風(fēng)導(dǎo)入室內(nèi)，改善場(chǎng)地整體微環(huán)境微氣候，對(duì)于整個(gè)城市區(qū)域的通風(fēng)廊道起到了保護(hù)作用。在設(shè)置區(qū)域通風(fēng)廊道后對(duì)客站各功能空間進(jìn)行模擬計(jì)算。根據(jù)《綠色建筑評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)》（GB/T50378-2014）中8.2.10條款對(duì)室內(nèi)自然通風(fēng)效果根據(jù)在過(guò)渡季典型工況下主要功能房間平均自然通風(fēng)換氣次數(shù)不小于2次/h的面積比例進(jìn)行換氣次數(shù)模擬，該建筑主要功能房間換氣次數(shù)大于2次/h的面積比例為87.11%，滿足綠標(biāo)相關(guān)條款的要求。

（2）智能化遮陽(yáng)與通風(fēng)

對(duì)夏熱冬冷地區(qū)來(lái)說(shuō)，氣候特征的極端性相對(duì)突出，冬季需要保溫而夏季需要隔熱，開(kāi)窗面積過(guò)大會(huì)導(dǎo)致保溫能力的下降，而開(kāi)窗過(guò)小則室內(nèi)采光及采暖能力則又會(huì)受到嚴(yán)重的損失。因此在開(kāi)窗選擇時(shí)應(yīng)兼顧各個(gè)因素，權(quán)衡透明圍護(hù)比例，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)可調(diào)節(jié)的保溫隔熱性能。智能化遮陽(yáng)與通風(fēng)即是實(shí)現(xiàn)以上目標(biāo)的有效途徑之一。

①智能化遮陽(yáng)

杭州西站幕墻東西立面設(shè)計(jì)智能遮陽(yáng)百葉系統(tǒng)，通過(guò)光線和溫度傳感器實(shí)現(xiàn)智能遮陽(yáng)。幕墻面板采用8+1.52PVB+8Low+16Ar+8mm中空超白鋼化夾膠玻璃+室內(nèi)側(cè)設(shè)置智能遮陽(yáng)百葉。百葉采用200寬鋁合金百葉，間距為長(zhǎng)度的1/6，通過(guò)控制器控制百葉的角度，設(shè)有光控和溫控系統(tǒng)可根據(jù)陽(yáng)光的照射以及溫度調(diào)整百葉遮陽(yáng)角度，保證站房?jī)?nèi)部舒適的熱環(huán)境，實(shí)現(xiàn)智能遮陽(yáng)。

②智能化通風(fēng)

站房玻璃幕墻采用智能電動(dòng)開(kāi)啟窗，通過(guò)智慧型室內(nèi)外感應(yīng)器實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)站房不同朝向不同高度開(kāi)啟窗處的風(fēng)力、風(fēng)向、雨量、溫度、濕度、PM2.5、噪音等數(shù)據(jù)，通過(guò)智能化系統(tǒng)分析軟件綜合分析監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，實(shí)時(shí)控制該區(qū)域開(kāi)啟窗的開(kāi)啟關(guān)閉及適宜的開(kāi)啟角度。開(kāi)啟窗的智能控制系統(tǒng)，可接入車站FAS、BAS系統(tǒng)以及車站智慧中腦系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)智能化的消防排煙及日常自然通風(fēng)功能。智能控制的優(yōu)先順序分別為消防、風(fēng)、雨、溫度、PM2.5、噪音。

在夏季和冬季，智能電動(dòng)開(kāi)啟窗可以在溫度較高或較低的時(shí)刻自動(dòng)減小開(kāi)啟角度和開(kāi)啟數(shù)量保證空調(diào)效果。在過(guò)渡季節(jié)，智能電窗可自動(dòng)增加開(kāi)啟角度和開(kāi)啟數(shù)量，增加自然通風(fēng)。在梅雨季節(jié)，智能電窗同樣可以根據(jù)雨量大小控制窗扇開(kāi)啟角度，在中小雨量時(shí)既保證雨水不會(huì)進(jìn)入室內(nèi)，同時(shí)保障空氣對(duì)流排出室內(nèi)的濕熱空氣。通過(guò)以上措施，保證站房?jī)?nèi)部舒適的風(fēng)環(huán)境。

（3）下沉庭院優(yōu)化通風(fēng)及采光

杭州西站在-9.2m層設(shè)置地下庭院，將自然通風(fēng)和采光引入建筑地下室，結(jié)合垂直綠化的設(shè)計(jì)，有效改善了地下室的場(chǎng)地微環(huán)境和微氣候。地下室自然采光達(dá)標(biāo)率為22%。經(jīng)應(yīng)用Dali軟件，依據(jù)《建筑采光設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》GB 50033-2013進(jìn)行采光模擬分析，以及根據(jù)《綠色建筑評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)》GB/T 50378-2014的8.2.7條款進(jìn)行評(píng)價(jià)計(jì)算，求得地下空間平均采光系數(shù)不小于0.5%的面積與首層地下室面積的比例，首層地下室面積68250.55m2，平均采光系數(shù)≥0.50%的面積15015.12m2， 面積比例RA為22 %。

2.基于節(jié)地目標(biāo)的低環(huán)境影響站房設(shè)計(jì)

（1）雨棚上蓋開(kāi)發(fā)

杭州西站樞紐雨棚上蓋項(xiàng)目（圖2）是全國(guó)首個(gè)新建高鐵站雨棚上蓋商業(yè)開(kāi)發(fā)項(xiàng)目。公共交通設(shè)施和商業(yè)地產(chǎn)項(xiàng)目這兩個(gè)性質(zhì)完全不同的建筑，通過(guò)豎向疊加，放置在了同一塊土地上，極大地提高了客站的土地利用率。雨棚上蓋的開(kāi)發(fā)空間分別位于杭州西站樞紐東西落客平臺(tái)站房雨棚上方四角，規(guī)劃為商業(yè)/商務(wù)用地，將開(kāi)發(fā)特色酒店、總部辦公綜合體，開(kāi)發(fā)體量約5萬(wàn)平方米。上蓋開(kāi)發(fā)建筑二層與西站及周邊綜合開(kāi)發(fā)項(xiàng)目可通過(guò)室外平臺(tái)無(wú)縫連接，創(chuàng)造了城市跨軌的步行交通系統(tǒng)。對(duì)于降低鐵路對(duì)城市的割裂，縫合城市并創(chuàng)造出新的建筑體驗(yàn)提供了極好的條件。整體上蓋項(xiàng)目對(duì)于促進(jìn)站城融合，提高土地利用率具有非常深遠(yuǎn)的意義。

圖2 杭州西站樞紐雨棚上蓋項(xiàng)目效果圖

（2）提供開(kāi)放空間

如圖3所示，杭州西站在31.1米處設(shè)計(jì)了空中步行景觀連廊，實(shí)現(xiàn)站房、上蓋開(kāi)發(fā)、南北城市綜合體之間的緊密聯(lián)系，營(yíng)造多層次的觀景休閑空間，創(chuàng)造出向公眾開(kāi)放的交流空間?？罩羞B廊共計(jì)16500m2，構(gòu)建了空中景觀慢行道，提高了建筑整體使用效率，實(shí)現(xiàn)土地的集約利用。

圖3 31.1m空中景觀連廊示意圖

杭州西站還充分利用了利用兩場(chǎng)拉開(kāi)的夾心地設(shè)置景觀綠化，與鐵路橋下空間設(shè)置停車場(chǎng)及配套服務(wù)設(shè)施，共同創(chuàng)造了一個(gè)163000m2的生態(tài)集散空間。提升整體建筑及周邊的微環(huán)境的同時(shí)，為公眾提供了非常良好的休閑、運(yùn)動(dòng)、交流場(chǎng)地。對(duì)土地集約利用、美化環(huán)境進(jìn)行了創(chuàng)造性提升。

（3）利用站臺(tái)板下空間

杭州西站充分利用了站臺(tái)板下空間（見(jiàn)圖4），站臺(tái)下管廊設(shè)置上水、卸污系統(tǒng)，每座站臺(tái)下設(shè)一排上水管和兩排卸污管，每股道配一排上水、卸污單元，管廊作業(yè)區(qū)凈高度不小于2.0m，管線及設(shè)備維修、管理方便，人員作業(yè)安全性高，無(wú)行車安全風(fēng)險(xiǎn)，線間整潔干凈。站臺(tái)板下共利用空間64000m2。

圖4 板下空間利用示意圖

五、結(jié)論

通過(guò)全生命周期的碳排放分析計(jì)算，杭州西站全生命周期單位面積CO2排放量為1617.47 kg/m2，使用年限以50 年計(jì)，單位面積年CO2排放量為32.35 kg/m2·a。采用以上綠色建筑技術(shù)措施后，全生命周期可以實(shí)現(xiàn)減碳155.76 kg/m2，總碳排放量下降9.63%?？梢?jiàn)，通過(guò)采用以上綠色建筑技術(shù)措施，產(chǎn)生了顯著的減排效果，有效地回應(yīng)了國(guó)家實(shí)現(xiàn)“碳中和”，“碳達(dá)峰”的戰(zhàn)略目標(biāo)。

2021年5月8日，經(jīng)浙江省建設(shè)科技推廣中心組織專家召開(kāi)專家評(píng)審會(huì)，杭州西站順利通過(guò)公共建筑三星級(jí)綠色設(shè)計(jì)標(biāo)識(shí)的評(píng)價(jià)。杭州西站樞紐綠色建筑研究，不僅能為后期規(guī)劃待建的高鐵樞紐提供綠色生態(tài)建設(shè)的示范樣板，也能為新時(shí)代的鐵路客站建設(shè)提供亮點(diǎn)突出、可復(fù)制、可推廣的技術(shù)體系，是當(dāng)前大型高鐵樞紐建設(shè)發(fā)展的迫切需求，具有重要意義。