节能型高速公路服务区的建设研究

李晓波

(石家庄市公路桥梁建设集团)

1 建筑选址

(1)服务区的选址对于节能尤为重要。应充分考虑自然气候和环境对住宅能耗的降低。采用“负阴抱阳”:在冬季既能充分利用南向的阳光又能利用高地抵御北面的严寒，夏季又能通风良好。建筑不宜布置在山谷、洼地、沟底等凹地里。在谷底的建筑容易受“地形逆温”的影响，形成空气“上暖下冷”的现象。另外，凹地建筑不仅不利于夏季自然通风，而且冬季冷气流在凹地里易形成对建筑物的“霜洞”效应，位于凹地的底层或半地下层建筑若保持所需的室内温度所耗能量会相应增加，如图1。

图1 建筑物的“霜洞”效应

2 太阳能光伏

对于高速公路服务区来说，一般都处在边远地区，远离城市和电网，而我国大部地区太阳能资源丰富，利用太阳能光伏发电前景非常广。太阳能光伏发电与火力、水力、柴油发电等相比具有许多优点，如安全可靠、无噪声、无污染、资源随处可得不受地域限制、可以方便地与建筑物结合等。因此，无论从近期还是远期，无论从能源环境的角度还是从满足边远地区的角度考虑，太阳能光伏发电都具有实际的意义，很适宜在高速公路服务区中应用。小型独立太阳能光伏电源系统基本构成如图2。

图2 直流型小型独立太阳能光伏电源系统

3 太阳能热水器与建筑一体化

太阳能热水器与建筑结合的设计思路，是太阳能热水器应用发展的必由之路。只有从设计一开始，即将太阳能热水器所包含的所有内容都当做建筑不可缺少的元素加以考虑，为设备安装提供方便，才能真正做到热水器与建筑的一体化，太阳能热水器在建筑上才可能得到有效的应用。为此必须将太阳能热水器纳入高速公路服务区建筑规划和设计中，统一规划、同步设计、同步施工验收，与建筑工程同时投入使用。

4 土壤源热泵

在高速公路沿线服务以及管理设施的设计中，考虑到其所处的位置特点，很适宜采用土壤源热泵空调系统。土壤源热泵是利用地下常温土壤温度相对稳定的特性，通过深埋于建筑物周围的管路系统与建筑物内部完成热交换的装置。冬季从土壤中取热，向建筑物供暖;夏季向土壤排热，为建筑物制冷。它以土壤作为热源、冷源，通过高效热泵机组向建筑物供热或供冷。高效热泵机组的能效比一般能达到4.0kW/h以上，与传统的冷水机组加锅炉的配置相比，全年能耗可节省40％左右，初投资偏高，机房面积较小，节省常规系统冷却塔可观的耗水量，运行费用低，不产生任何有害物质，对环境无污染，实现了环保的功效。

土壤热交换器地源热泵，包括一个土壤耦合地热交换器，它或是水平地安装在地沟中，或是以U形管状垂直安装在竖井当中。不同的管沟或竖井中的热交换器并联连接，在通过不同的集管进入建筑中与建筑物内的水环路相连接。工作原理见下图3:

图3 工作原理图

图4 土壤温度变化曲线

土壤温度随时间与空间的变化受地面温度年周期性变化影响，土壤温度从3月份开始升高，7月份达到最高值，之后又逐渐下降。随着深度的增加，土壤温度的年变化波幅逐渐减小，最大最小值出现的时间也逐渐延迟，达到一定深度后，土壤全年温度基本不变，此温度一般在15～25m左右，如图4所示。

5 中水的利用

高速公路服务区一般都远离城市，如铺设自来水管道很难实现或铺设费用过高，因此，生活、生产用水问题一般都是通过打深井来解决的。高速公路服务区用水主要分布在餐饮和公共卫生间等处，约占80％以上。高速公路服务区中水的利用途径主要可以分为以下几种。

(1)用于服务区绿化、园区冲厕、冲洗道路，实施简便。(2)将中水引入人流集中区，实现双路供水，区内的冲厕用水、绿化用水等都用中水代替。

(3)使用中水洗车在水质、水量上都能满足要求，在高速公路中，更是有大量来往车辆需要使用水冲洗。

因此，若将服务区污水有效处理后回收进行二次利用，作为冲厕、洗车、绿化、道路浇洒用水，便可以节约大量水资源。

6 结语

高速公路仍将得到充分的发展。在高速公路服务的建设中大力提倡节能设计理念，加大可再生能源的利用，对缓解高速公路沿线自然资源紧缺，保护生态自然环境起到重要作用。

[1] 王军.建筑能耗与建筑节能设计[J].城市管理与科技，2006，8(2):84-85.

[2] 陈君朝.高速公路服务区建设的问题及建议[J].石家庄铁道学院学报，2005，18(4):97-99.