導語：高速公路服務區(qū)建筑節(jié)能設計研究一文來源于網(wǎng)友上傳，不代表本站觀點，若需要原創(chuàng)文章可咨詢客服老師，歡迎參考。

摘要：隨著我國高速公路路網(wǎng)的逐漸發(fā)展，高速公路服務區(qū)的基礎建設也日益完善。但大多數(shù)服務區(qū)在設計過程中并沒有著重考慮建筑節(jié)能的設計方法，尤其是在嚴寒地區(qū)環(huán)境下的高速公路服務區(qū)，冬季需要消耗大量煤炭進行采暖，若無有效的節(jié)能措施，則會導致非再生能源的大量消耗。因此，在未來的嚴寒地區(qū)高速公路服務區(qū)建筑設計中，應了解其發(fā)展趨勢，從而達到減少能源浪費，保護生態(tài)環(huán)境的目的。

關鍵詞：嚴寒地區(qū)；高速公路服務區(qū)建筑；建筑節(jié)能設計

隨著我國城市社會的快速發(fā)展,人們的物質(zhì)生活水平也逐步提高。機動車逐漸成為人們?nèi)粘Ｉ畹闹斜匦杵?其購買量及購買速度都在不斷提升。機動車的使用讓人們的出行更加便利，從而也促使高速公路的線路及里程數(shù)快速增長，同時也給高速公路服務區(qū)建設向著更人性化、更節(jié)能化發(fā)向發(fā)展提出了更高的要求。嚴寒地區(qū)的高速公路服務區(qū)一般由主干道兩側(cè)的綜合樓、鍋爐房、維修站、加油站等幾部分構成。其建筑的能耗主要源于冬季采暖，絕大部分為小型燃煤鍋爐獨立供暖。這種供暖方式不僅加劇了對不可再生能源的消耗，而且會制造大量有害氣體污染空氣。服務區(qū)作為高速公路的基本服務單元之一，多沿高速公路路網(wǎng)分布，且大部分位于野外遠離城市而獨立存在，在冬季無法提供高效、節(jié)能的供暖方式，能源利用率低、能源浪費現(xiàn)象比較嚴重，故嚴寒地區(qū)高速公路服務區(qū)建筑節(jié)能發(fā)展?jié)摿薮蟆?/p>

1嚴寒地區(qū)高速公路服務區(qū)的建筑用能現(xiàn)狀

嚴寒地區(qū)的高速公路服務區(qū)因其氣候環(huán)境更加惡劣，冬季采暖持續(xù)時間更長，導致采暖及空調(diào)設備運行時間較長且用能強度較大。據(jù)數(shù)據(jù)研究顯示，嚴寒地區(qū)高速公路服務區(qū)中維持室內(nèi)熱環(huán)境系統(tǒng)所占建筑耗能比為40%~50%，照明等耗能約占30%~40%，其他設備約占10%~20%。由此可見，冬季采暖及日常用電為嚴寒地區(qū)高速公路服務區(qū)的兩種主要用能方式。嚴寒地區(qū)內(nèi)大多數(shù)服務區(qū)在場地內(nèi)單獨布置鍋爐房，仍然以燃煤鍋爐加暖氣片輻射式采、供暖為主，這種采、供暖方式的經(jīng)濟性及供熱效率都比較差。同時服務區(qū)外圍護結構較差的保溫性，導致了室內(nèi)熱量流失過快。建筑物內(nèi)多以暖氣片輻射的方式供暖，這種方式冬季熱負荷較大，地埋管采暖系統(tǒng)容易形成冷堆積，導致供熱效果逐年減弱，其維護費用及故障率也相對較高。以吉林省為例，2015年政府頒布的《吉林省大氣污染防止條例》中明確規(guī)定將逐步禁止使用十蒸噸以下的燃煤鍋爐，這意味著高速公路服務區(qū)作為一個獨立的野外單元，需要尋找新的供暖方式來降低其冬季用能，從而達到節(jié)能減排的目的。服務區(qū)的日常用電量也十分巨大，由于高速公路服務區(qū)功能組成的較為特殊，室內(nèi)公廁、餐廳及商超市等服務區(qū)域營業(yè)時間較長，需要用電進行室內(nèi)照明，維持室內(nèi)舒適的光環(huán)境，同時，服務區(qū)整個地塊內(nèi)的道路照明系統(tǒng)在夜間消耗的電能也十分巨大。目前嚴寒地區(qū)除了個別服務區(qū)應用了太陽能路燈之外，大部分都缺少對建筑用電系統(tǒng)有效的節(jié)能措施，導致了電能的大量損耗。

2嚴寒地區(qū)高速公路服務區(qū)建筑節(jié)能設計方法

2.1服務區(qū)地勢的選擇。服務區(qū)選址周邊的地勢條件會對其建筑的節(jié)能產(chǎn)生深遠的影響。大多數(shù)服務區(qū)建筑地勢相對較為平坦，在設計時應充分利用地形，節(jié)省土方量，避免植被或土壤遭到破壞。在服務區(qū)的建筑設計中，應多采用背陰朝陽的方式選擇服務區(qū)建筑的位置及朝向，此種方式不僅使建筑在冬季可以增加日照時數(shù)，維持室內(nèi)溫度，夏季還可以加強自然通風，使室內(nèi)的舒適性得到提高。服務區(qū)的建筑應極力避免設置于洼地、山谷及凹陷等地區(qū)，一方面，此類地形會加劇冬季寒風對建筑外圍護結構的沖擊，不利于門窗洞口的保溫，導致建筑內(nèi)熱量散失速度加快，另一方面，由于服務區(qū)建筑層數(shù)較低，容易出現(xiàn)建筑內(nèi)上暖下冷的情況，對于建筑室內(nèi)的采光、通風也造成了不良的影響。處于凹地地勢的建筑在冬季極易在建筑底層產(chǎn)生冷氣聚集，導致建筑下層的室內(nèi)溫度較低，還可能引起地面保溫結構材料的開裂，從而損壞建筑的外圍護結構，增加建筑維護的成本。2.2建筑外圍護結構設計。建筑的外圍護結構包含外墻、屋頂、外門窗、地面等，在嚴寒地區(qū)高速公路服務區(qū)建筑的外圍護結構設計中，應著重考慮其保溫性能，選取保溫性能較好的材料并注意對女兒墻、挑檐等構造的節(jié)能處理，從而最大限度的降低熱橋效應的出現(xiàn)。2.3可再生能源利用設計。可再生能源的利用包括對太陽能、風能、地熱能資源的利用。嚴寒地區(qū)大部分區(qū)域的太陽能、風能及地熱能資源豐富，因此在服務區(qū)建筑的再生能源利用策略上，可以考慮對以上三種自然能源的重點使用。太陽能利用技術在我國發(fā)展較早，目前我國在太陽能發(fā)電、太陽能采暖、太陽能制冷、太陽能除濕方面等的應用較為廣泛。太陽能技術的應用原理主要是將太陽輻射能轉(zhuǎn)化為電能或熱能，來為建筑內(nèi)部的各個系統(tǒng)的日常運行，提供能源輸送，從而降低建筑整體對非再生能源的依賴。太陽能節(jié)能系統(tǒng)大部分設置在屋頂或天窗部分，在節(jié)約用地的同時屋頂也是太陽輻射能接收的最佳位置。不同的屋頂形式對于太陽能的接收效率也略用不同，相同自然條件下，坡屋頂?shù)奶柲芙邮招室獜娪谄轿蓓敗ｏL能是一種清潔、安全的可再生資源，風力發(fā)電系統(tǒng)是目前我國利用風能的主要形式。其優(yōu)點可以大量降低成本，并可以設置立體化設施，保護自然生態(tài)環(huán)境。在利用風能發(fā)電系統(tǒng)時應對周邊環(huán)境、建筑物的體量、適宜的風力發(fā)電系統(tǒng)設計及建筑結構是否安全穩(wěn)定等方面進行充分考慮。利用地熱能的主流方式之一即為地源熱泵系統(tǒng)的布置，在冬季時，地源熱泵系統(tǒng)從土地中獲取低溫熱源，經(jīng)過高效集熱整合成為高溫熱源，以此來為建筑內(nèi)提供熱量；夏季時，系統(tǒng)將建筑室內(nèi)多余熱量轉(zhuǎn)移到地下，降低室內(nèi)氣溫從而達到制冷的目的。2.4空氣循環(huán)系統(tǒng)設計。一般情況下，保證室內(nèi)外空氣的流通性主要做法是開窗換氣，用新鮮的空氣稀釋室內(nèi)空氣污染物，改善空氣質(zhì)量，但由于服務區(qū)建筑靠近高速公路主干道，其環(huán)境噪音較大，而且常會出現(xiàn)風雨沙塵及冬季室外氣溫較低的情況，均不宜開窗通風換氣。對于室內(nèi)新風系統(tǒng)的設置，可以在門窗關閉的情況下為室內(nèi)提供新鮮空氣的同時避免了噪音、室外粉塵等對室內(nèi)環(huán)境的影響，從而保證了使用者的健康，并有利于維持整體建筑的氣密性，增加室內(nèi)的舒適度。嚴寒地區(qū)一般采用帶有熱泵式熱回收的新風系統(tǒng)，其能夠適應嚴寒地區(qū)的極端氣候環(huán)境，可以在低溫環(huán)境下正常運作，且熱回收率相對較高。

3結語

隨著建筑材料和技術的不斷更新，建筑也朝著建造時間更短、舒適性更強、更加節(jié)能環(huán)保的方向發(fā)展。本文迎合當今時展的需要，以減少嚴寒地區(qū)高速公路服務區(qū)建筑能耗為目的，從服務區(qū)選址、建筑外圍護結構設計、可再生能源利用設計及空氣循環(huán)系統(tǒng)設計幾個方面出發(fā)，提出未來嚴寒地區(qū)高速公路服務區(qū)建筑節(jié)能設計的研究方向，盡可能減少服務區(qū)建筑對非再生能源的過渡依賴，從而達到人與自然和諧發(fā)展的結果。

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作者:柳紅明 張彰 單位:吉林建筑大學