低碳環(huán)保技術(shù)在高速公路服務(wù)區(qū)建設(shè)中的綜合應(yīng)用關(guān)鍵研究

王云

招商局重慶交通科研設(shè)計(jì)院有限公司 重慶 400067

在全國高速公路修建里程不斷增多的背景下，高速公路服務(wù)區(qū)的修建數(shù)量也在增多。服務(wù)區(qū)的主要工作內(nèi)容是為人、車提供餐飲、住宿、汽車修理、停車、加油等服務(wù)，在確保高速公路功能順暢運(yùn)行方面擁有重要作用。在高速公路服務(wù)區(qū)建設(shè)活動中，低碳環(huán)保技術(shù)具備了良好的應(yīng)用價(jià)值，這樣不僅可以緩解服務(wù)區(qū)資源緊張問題，而且能夠減少服務(wù)區(qū)運(yùn)營能耗，對推動高速公路服務(wù)區(qū)生態(tài)文明發(fā)展具有積極作用。

1 工程概況

1.1 基礎(chǔ)情況

本項(xiàng)目地處甘肅省酒泉市阿克塞縣柳格國高（G3011）公路兩側(cè)，距離阿克塞城 區(qū)90KM；北距敦煌市180KM；南距大柴旦湖170KM。西距大小蘇干湖景區(qū)各 40KM。阿克塞縣是絲綢之路旅游輻射帶重要節(jié)點(diǎn)，以哈薩克族文化為主要展示文化。項(xiàng)目周邊以山地，盆地，湖區(qū)，濕地為主，自然資源形態(tài)豐富，適宜打造生態(tài)觀光旅游目的地，游客服務(wù)中心選址于蘇干湖東南角。場地整體呈不規(guī)則形，相對于主線偏低，內(nèi)部較平坦，處于荒漠化嚴(yán)重的戈壁灘區(qū)域，其中東區(qū)161畝，西區(qū)54畝。東區(qū)為去敦煌方向，緊鄰格敦鐵路，地塊開間約600m，進(jìn)深約200m。西區(qū)為去格爾木方向，開間約400m，進(jìn)深約150m。

1.2 建設(shè)目標(biāo)

基于生態(tài)文明建設(shè)要求，阿克塞致力建設(shè)“一心、一帶、兩翼” 的旅游空間發(fā)展格局，具體建設(shè)內(nèi)容如下：（1）一個(gè)中心，在該建設(shè)區(qū)域中，會將阿克塞縣作為核心發(fā)展區(qū)域，總面積約6.8km2。結(jié)合阿爾金山馬場、民族風(fēng)情園、金山湖水上樂園等設(shè)施，建立集特色運(yùn)動、民族風(fēng)情、水上休閑為 一體的哈薩克民族風(fēng)情城。（2）一帶：基于生態(tài)文明建設(shè)要求，建立阿克塞旅游業(yè)發(fā)展帶，覆蓋敦煌→阿克塞→格爾木的G3011國道沿線，總長度約200公里。（3）兩翼：其中左翼覆蓋以阿爾金山、丹霞地貌為核心景區(qū)的地域范圍，右翼涵蓋以哈爾騰國際狩獵場、土爾根達(dá)坂冰川為核心景區(qū)的地域范圍。

2 高速公路服務(wù)區(qū)發(fā)展面臨的發(fā)展機(jī)遇

2.1 時(shí)代機(jī)遇

根據(jù)2018年統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)可以得知，國家全年旅客的運(yùn)輸總量超過179億人次，而旅客的運(yùn)輸周轉(zhuǎn)量為34213億人公里，同比2017年增加4.3%。同時(shí)根據(jù)市場調(diào)研數(shù)據(jù)可以得知，全國民用汽車的總保有量達(dá)到了24028萬輛，同比2017年增加了10.5%，其中私人汽車的保有量已達(dá)20730萬輛，同比2017年增加了10.9%；而民用轎車的保有量已達(dá)13451萬輛，同比2017年增加了10.4%，其中私人轎車的保有量已達(dá)12589萬輛，同比2017年增加了10.3%，這也為高速公路工程發(fā)展創(chuàng)造了良好條件。而且在“十四五”規(guī)劃中對于交通發(fā)展提出新要求，即從現(xiàn)階段交通大國開始向交通強(qiáng)國進(jìn)行轉(zhuǎn)變，并且在2035-2050年實(shí)現(xiàn)全面建成交通強(qiáng)國的目標(biāo)。

2.2 市場機(jī)遇

現(xiàn)階段發(fā)展過程中所面臨的市場機(jī)遇如下：（1）在人們生活質(zhì)量不斷提升的背景下，人們在外出旅游方面的消費(fèi)比例也在增加，對于旅客運(yùn)量和品質(zhì)方面都提出了較高要求。在出行方式上，人們越來越傾向于自駕旅游，高速公路也會成為新的流量場，根據(jù)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯示，高速公路中日均通過2.6萬輛車，里程約14.26萬公里，配置約3000對服務(wù)區(qū)，為過往車輛提供相關(guān)服務(wù)。（2）服務(wù)區(qū)做好高速公路服務(wù)的重要載體，在大眾旅游需求量不斷增多的背景下，其功能性也會做好調(diào)整，即參考發(fā)展規(guī)劃推出“服務(wù)區(qū)+”模式，內(nèi)容涵蓋旅游、文化、物流運(yùn)輸、新能源傳輸、農(nóng)業(yè)發(fā)展、電商服務(wù)等行業(yè)，實(shí)現(xiàn)服務(wù)區(qū)功能性轉(zhuǎn)變，滿足過往車輛的基礎(chǔ)要求。

2.3 政策機(jī)遇

該區(qū)域服務(wù)區(qū)域建設(shè)時(shí)也面臨著良好的政策機(jī)遇，具體體現(xiàn)在以下幾方面：（1）國家提供的政策支持，如2014年國務(wù)院刊發(fā)的198號文件（即《交通運(yùn)輸部關(guān)于進(jìn)一步提升高速公路服務(wù)區(qū)服務(wù)質(zhì)量的意見》）中，對于高速公路服務(wù)區(qū)在促進(jìn)地方經(jīng)濟(jì)健康發(fā)展的作用給予了肯定，同時(shí)也對提升服務(wù)質(zhì)量給予了相應(yīng)建議，確立了“服務(wù)區(qū)+”模式的應(yīng)用價(jià)值。又如2017年由交通規(guī)劃部門刊發(fā)的24號文件（即《關(guān)于促進(jìn)交通運(yùn)輸與旅游融合發(fā)展的若干意見》）中，也地方旅游經(jīng)濟(jì)發(fā)展和交通運(yùn)輸行業(yè)關(guān)聯(lián)在一起，確定兩者融合發(fā)展的可行性，這也為服務(wù)區(qū)建設(shè)活動的順利進(jìn)行創(chuàng)造良好條件。（2）自“省界”收費(fèi)站取消之后，可以在提高物資運(yùn)輸效率的同時(shí)，也對服務(wù)區(qū)功能性提出了較多要求，即高速公路工程 中除了收費(fèi)站以外，服務(wù)區(qū)也會成為車輛休息、調(diào)整的主要區(qū)域。（3）在“一帶一路”、“鄉(xiāng)村振興”等政策大環(huán)境下，“交通+”戰(zhàn)略重要性不斷凸顯，從而為服務(wù)區(qū)發(fā)展創(chuàng)造挨了良好機(jī)遇、

3 低碳環(huán)保技術(shù)在高速公路服務(wù)區(qū)建設(shè)中的具體應(yīng)用

3.1 建筑節(jié)能技術(shù)

3.1.1 節(jié)能照明系統(tǒng)

項(xiàng)目所在區(qū)域具備良好的旅游資源，并且服務(wù)區(qū)需保持24小時(shí)服務(wù)狀態(tài)，會消耗較多資源，其中照明系統(tǒng)的資源損耗量占比總耗能的10%-15%，建立節(jié)能照明系統(tǒng)對于減少電能消耗也有著積極意義。在具體的應(yīng)用中，會將服務(wù)區(qū)內(nèi)的照明系統(tǒng)更換為耗能較低的LED燈具，減少服務(wù)區(qū)照明損耗電量。同時(shí)在節(jié)能系統(tǒng)的布設(shè)中，也會對結(jié)合該區(qū)域?qū)嶋H情況，合理控制服務(wù)區(qū)周圍照明系統(tǒng)密度，所有的照明系統(tǒng)也會利用太陽能電源作為輔助供電系統(tǒng)，以此來減少常規(guī)電源的損耗。而且在蓄電池的選擇中，優(yōu)選性能穩(wěn)定的釩液流電池、超電容電池，以減少建設(shè)時(shí)綜合成本的支出，提高節(jié)能照明系統(tǒng)的應(yīng)用價(jià)值。

3.1.2 建筑立面節(jié)能

在功能需求背景下，在建筑立面設(shè)計(jì)中需做好以下節(jié)能設(shè)計(jì)：（1）基于該地區(qū)特有的文化沉淀（如敦煌文化、絲綢之路等），設(shè)計(jì)出與之相融合的建筑立面，使用耐久性較強(qiáng)、抗溫差性能強(qiáng)的材料，而且在服務(wù)區(qū)內(nèi)種植一些植物，品種以灌木、草本植物、花卉植物為主，確保高速公路的醒目性，為過往車輛提供標(biāo)識。（2）在對建筑屋面進(jìn)行合理化設(shè)計(jì)時(shí)，也會選擇在合適位置布置植物，建立契合該地區(qū)的屋面種植結(jié)構(gòu)，利用綠化來提供遮陽，滿足相應(yīng)的生活需求。并且在建筑屋面的設(shè)計(jì)上，也需要做好保溫與隔熱兩方面的工作，結(jié)合服務(wù)區(qū)所在區(qū)域氣候條件，會選擇環(huán)保性強(qiáng)、耐腐蝕程度高的保溫材料，保溫厚度控制在20cm左右，以確保服務(wù)區(qū)室內(nèi)溫度的穩(wěn)定性，減少墻體傳導(dǎo)產(chǎn)生的熱量損失。同時(shí)也會做好整個(gè)服務(wù)區(qū)建筑的隔熱處理，如使用雙層玻璃、雙層窗框密封膠來營造良好的隔熱環(huán)境，以提高建筑立面整體的節(jié)能性。

3.2 循環(huán)水系統(tǒng)

3.2.1 雨水回收技術(shù)

該地區(qū)整體降水量相對較少，并且服務(wù)區(qū)內(nèi)每日來往車輛數(shù)量眾多，損耗的水資源總量較多。因此在服務(wù)區(qū)建設(shè)過程中，也需要做好雨水回收工作，一方面，能夠減少服務(wù)區(qū)對外排放的雨季溢流污水；另一方面，能夠緩解該區(qū)域的用水壓力，提高水資源利用效率。從實(shí)際應(yīng)用情況來看，可以在服務(wù)區(qū)建設(shè)時(shí)在屋頂設(shè)置雨水采集裝置，這些雨水可以引入到地面儲水裝置中，直接作為綠化、清洗服務(wù)區(qū)路面用水進(jìn)行再次使用。部分用水可以通過沉淀、過濾、消毒等處理后，可以作為服務(wù)區(qū)域內(nèi)的水景用水，或者可以作為服務(wù)區(qū)內(nèi)部場地清洗用水進(jìn)行再次使用。另外，回收的雨水還可以利用水泵和公廁管道連接在一起，用作沖洗廁所的主要用水。

3.2.2 中水利用技術(shù)

該地區(qū)的氣候相對干燥，水資源供給相對緊張，因此為了緩解此問題，也會使用到中水利用技術(shù)來進(jìn)行處理。從實(shí)際應(yīng)用情況來看，具體的利用途徑如下：（1）在服務(wù)區(qū)域設(shè)置了中水采集管道，洗菜時(shí)的廢水、洗漱廢水、洗車廢水都會進(jìn)行集中收集，在采集池內(nèi)進(jìn)行沉淀、去油污、無害化處理，隨后可以作為綠化用水、廁所沖洗用水、車輛清洗用水進(jìn)行二次利用。（2）中水管道需要和常規(guī)供水管道間隔開，并且集水池也會盡量避開常規(guī)供水管道，而且初始狀態(tài)的中水也需要及時(shí)進(jìn)行處理，避免放置時(shí)間過長水池內(nèi)微生物發(fā)酵散發(fā)出惡臭。

3.2.3 透水地面技術(shù)

除前兩種循環(huán)水節(jié)能技術(shù)外，在實(shí)際應(yīng)用中也會使用到透水地面技術(shù)，該技術(shù)的應(yīng)用核心是借助透水性材料來鋪設(shè)透水路面，對于落下的雨水進(jìn)行收集，從而實(shí)現(xiàn)水體二次利用的目的。在具體的使用中，會在服務(wù)區(qū)低洼處設(shè)置透水地面，滲透下的水體也會通過管道運(yùn)輸?shù)郊b置中。同時(shí)也會在洗車區(qū)域鋪設(shè)透水地面，常用鋪設(shè)材料為多孔透水混凝土、透水磚等，以此來提高服務(wù)區(qū)水體資源的利用效率，滿足相應(yīng)的使用需求。

3.3 地源熱泵技術(shù)

3.3.1 土壤源熱泵節(jié)能技術(shù)

該區(qū)域的晝夜溫差相對較大，土壤中所儲備的地?zé)崮茌^高，具備良好的應(yīng)用價(jià)值。土壤源熱泵節(jié)能技術(shù)的應(yīng)用原理在于，利用土壤存儲熱量的閉路循環(huán)來實(shí)現(xiàn)熱量轉(zhuǎn)換，滿足服務(wù)區(qū)的供暖和制冷需求。在技術(shù)應(yīng)用中需要選擇導(dǎo)熱性能良好、抗腐蝕性能良好、耐久性良好的材料制作成地藕管埋入到服務(wù)區(qū)地下，使其可以形成一個(gè)閉式環(huán)路。整個(gè)過程中導(dǎo)熱流體不會和土壤進(jìn)行接觸，利用熱交換器完成熱量交替，從而完成機(jī)組熱量的供給和帶走，可以作為輔助措施用于服務(wù)區(qū)的供暖和制冷。

3.3.2 水源熱泵節(jié)能技術(shù)

雖然該區(qū)域整體水資源儲備量較少，但是在地下也儲備著相對豐富的地下水資源，可作為輔助能源用于供能。水源熱泵節(jié)能技術(shù)的應(yīng)用原理在于，利用地下水中儲備的土壤熱能或太陽能熱量形成低位熱能資源，利用外界搭建的閉路循環(huán)來實(shí)現(xiàn)熱量轉(zhuǎn)換，以滿足服務(wù)區(qū)的供暖和制冷需求。在技術(shù)應(yīng)用中需要篩選導(dǎo)熱性能良好、抗腐蝕性能良好、無污染、具備一定導(dǎo)電性的材料制作成地藕管深入到地下水所在位置，使其可以形成一個(gè)閉式環(huán)路。借助一些高位電能的刺激來實(shí)現(xiàn)水體中低位熱量交替，從而實(shí)現(xiàn)了能源的順利轉(zhuǎn)換，輔助服務(wù)區(qū)完成供暖和制冷工作[1]。

3.4 太陽能技術(shù)

3.4.1 太陽能供熱系統(tǒng)

該地區(qū)年平均光照量比較充足，因此可以在該區(qū)域建立太陽能供熱系統(tǒng)。該系統(tǒng)的供熱原理在于利用導(dǎo)熱性良好的材料制作吸熱管道，太陽產(chǎn)生的熱量會在管道作用下對冷水進(jìn)行加熱，這些熱水可以用于服務(wù)區(qū)住宿洗漱用水、廚房用水等。需要注意的是，冬季氣溫較低時(shí)水體容易結(jié)冰破壞管道完整性，因此也需要及時(shí)排空管道內(nèi)積水，減少管道修理帶來的成本支出[2]。

3.4.2 光伏發(fā)電系統(tǒng)

結(jié)合該區(qū)域的日照強(qiáng)度、日照量量等情況，也可以在服務(wù)區(qū)內(nèi)設(shè)置光伏發(fā)電系統(tǒng)，利用清潔能源減少傳統(tǒng)能源損耗。光伏發(fā)電系統(tǒng)的應(yīng)用原理在于，太陽光照射在電池板上產(chǎn)生熱量，此時(shí)光能轉(zhuǎn)換為熱能，隨后在電機(jī)組輔助下將熱能轉(zhuǎn)換為電能，以作為輔助電源供給服務(wù)區(qū)用電。在該技術(shù)的應(yīng)用中，需選擇日照時(shí)間較長、太陽夾角較小的區(qū)域來布設(shè)太陽能電池板，太陽能電池板尺寸、風(fēng)機(jī)參數(shù)也會根據(jù)實(shí)際情況來進(jìn)行選擇。而且結(jié)合服務(wù)區(qū)工作性質(zhì)特點(diǎn)，也會選擇耐久性較強(qiáng)、循環(huán)次數(shù)較高的超電容電池作為儲能裝置，以存儲多余電能來供給服務(wù)區(qū)生活用電和照明用電。該系統(tǒng)在實(shí)際應(yīng)用中具有安全性高、無污染、故障率較低等優(yōu)勢，在該區(qū)域內(nèi)具備良好的應(yīng)用價(jià)值[3]。

3.5 風(fēng)電節(jié)能技術(shù)

該區(qū)域的全年平均風(fēng)量較高，具備了良好的風(fēng)能發(fā)電條件。風(fēng)電節(jié)能技術(shù)的應(yīng)用原理在于，風(fēng)力帶動風(fēng)機(jī)葉片進(jìn)行轉(zhuǎn)動，轉(zhuǎn)動過程中將風(fēng)能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能，隨后在電機(jī)組輔助下將機(jī)械能轉(zhuǎn)換為電能，以作為輔助電源供給服務(wù)區(qū)用電要求。在該技術(shù)的應(yīng)用中，需選擇海拔相對較高、周圍較為空曠的迎風(fēng)面，而塔筒、葉片、風(fēng)機(jī)等設(shè)備參數(shù)參考相應(yīng)規(guī)范進(jìn)行選擇。另外，也會選擇耐久性較強(qiáng)、循環(huán)次數(shù)較高的超電容電池作為儲能裝置，殘留電量也會并入電網(wǎng)中，起到提高資源利用效率的作用[4]。

3.6 應(yīng)用效果評估

低碳環(huán)保技術(shù)應(yīng)用后，經(jīng)過一段時(shí)間的使用，其應(yīng)用效果如下：（1）照明方面，設(shè)計(jì)時(shí)要求該區(qū)域的平均照度不能小于15LX，經(jīng)測算其平均照度為15.3LX，滿足既定規(guī)范要求，并且節(jié)能系統(tǒng)的使用也可以節(jié)省20%-30%的用電量，滿足相應(yīng)設(shè)計(jì)要求。（2）熱水供給方面，太陽能、地?zé)岜玫氖褂茫谙募究商峁?5℃左右的熱水，而且室內(nèi)溫度可控制在21℃左右，冬季室內(nèi)溫度可控制在18℃左右，滿足規(guī)范中“夏季熱水溫度不低于40℃，夏季室內(nèi)溫度不超過24℃，冬季室內(nèi)溫度不低于16℃”的基本要求。（3）電能供給方面，光伏供電系統(tǒng)、風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的使用，可以替代20%-35%傳統(tǒng)電源。并且在轉(zhuǎn)換率方面，光伏發(fā)電系統(tǒng)的光電轉(zhuǎn)換率維持在9.35%-11.62%，風(fēng)電轉(zhuǎn)化率13.25%-16.39%，滿足“光電轉(zhuǎn)換效率不低于8%，風(fēng)電轉(zhuǎn)換效率不低于10%”的要求。由此可見，低碳環(huán)保技術(shù)在此次服務(wù)區(qū)建設(shè)中具備了良好的應(yīng)用價(jià)值[5]。

4 結(jié)束語

綜上所述，高速公路服務(wù)區(qū)作為人們修整、汽車維修/補(bǔ)給的重要區(qū)域，由于其需要維持24小時(shí)營業(yè)的特殊性，在運(yùn)營時(shí)會損耗較多的資源，如水資源、電力資源等，如何做好服務(wù)區(qū)節(jié)能減排管理，也成為發(fā)展過程中需要著重關(guān)注的內(nèi)容。低碳環(huán)保技術(shù)的不斷融入，可以從局部到整體的改善服務(wù)區(qū)資源損耗情況，結(jié)合實(shí)際案例總結(jié)相應(yīng)的使用經(jīng)驗(yàn)，對于加快“服務(wù)區(qū)+”模式推廣速度，帶動區(qū)域經(jīng)濟(jì)發(fā)展有著積極的促進(jìn)意義。