铁路客运站站房建筑节能设计

曹俊峰(济南铁路局日照站,山东 日照 276826)

1 前言

当前铁路运输业快速发展，许多城市不但着手新建铁路客运站，同时开展对原有火车站的改造工作。铁路客运站全年运营，能耗巨大，其节能设计尤为重要。对于这一特殊的建筑类型，不同气候条件、社会历史文化背景、城市规划、道路、周边环境下的规划布局等必定有所差异;同时客运站的建筑形式、功能又处于不断发展变化的时期，因此针对这一具体的公共建筑类型的节能设计做深入的研究是本文想要探讨的课题。

夏热冬冷地区具有特殊的气候条件，如何结合规划布局进行特定气候条件下的铁路客运站建筑节能设计，同时在建筑节能设计中，被动式技术与主动式技术相结合达到节能效果，实现环境效益与经济效益的双赢，本文将这一观点运用到铁路客站建筑节能设计实践中，进行研究。

2 我国铁路客站站房设计在节能中存在的问题

(1)大多数火车站周边交通混杂，站前广场人口密集，用于疏散的硬质铺地面积很大，而绿化以及水体面积很小。如果室外环境过热，对建筑室内环境会产生很大的热扰动。由于我国传统火车站的人流疏散都是通过站前广场来进行，在春运等客流高峰期间广场可以作为大量人流的集散地，所以用于疏散人流的广场面积硕大。同时公交车以及的士和社会车辆需要占用一定的停车面积，也给站前广场的交通面积增加一定的负荷，而用于景观的绿化、水体以及结合休憩而设置的绿化面积就相对大大减少。

(2)一些火车站周边建筑混乱，没有形成良好的自然通风与采光环境。

火车站大多数坐北朝南，其周边建筑围绕站前广场布置。车站前有站前广场，后有轨道及站台，只有东西方向的建筑布局对站房具有一定的影响，特别是临近站房山墙两侧的建筑影响最为直接。周边建筑对站房室内的热环境影响很大，良好的周边建筑布局有利于创造舒适的室内热环境。在用地紧张的条件下，有的车站为了满足建筑的防火间距要求，将两栋建筑牵强地连在一起合为一栋，同时也造成了山墙两侧间距过小，采光与通风间距不够的问题。

(3)大多数站房建筑外窗无遮阳设施。夏热冬冷地区，夏季酷热。如果没有遮阳设施，日光直射室内，将大大增加空调负荷，对于节能极为不利。由于在四季时间分配中夏季时间所占比例较大，再加之降低1 度室温是提高1 度室温所耗能量的4 倍，夏季制冷能耗将占据建筑总能耗中很大的比重。所以建筑遮阳对于该地区的意义也尤为重大，在建筑设计中，要把遮阳设计贯彻实施。

(4)大多数站房建筑外部窗墙比很大，不利于节能。通常的玻璃都采用普通单层玻璃，无论冬夏季节都不能很好的适用建筑的节能需求。夏季单层玻璃容易被日光穿透，热量极易进入室内;冬季室内热量容易向外传递，保温效果极差，两季中均大大增加了空调与采暖能耗。

(5)大多数火车站候车厅自然采光条件差，白天也需要借助人工照明。候车厅开间和进深都较大。许多候车厅的一侧都设有便民的商业网点。成排的商店往往占据了候车厅的主要采光面，使候车厅光线差。若将商铺设置在适当的位置，不遮挡主要采光面则可以最大限度地实现自然采光，提高室内舒适度的同时也可以减少不必要的能源消耗。

(6)火车站空调气流组织方式有多种。火车站建筑往往层高高，室内空间大，大多数车站采用从高处的天棚顶或者墙面一侧向下部送风的方式，即上送下回方式和侧送下回方式。侧送下回方式是火车站采用最广泛的一种气流组织形式。它在高大空间空调设计中应用得较多，但它存在着一些不足。上送下回方式从使用效果来说是比较好的，它能把处理好的空气均匀送到各个部位，以满足不同区域的空调要求，但上送风也存在着诸多不足:空调区域包括了火车站内的上部空间，冷(热)负荷较大，能耗高。为了达到最佳的气流组织效果，同时取得更加经济、节能的运行方式，应把多种气流组织形式结合使用，以达到能耗低与效果好的统一。

3 铁路客运站站房建筑设计节能措施

3.1 被动节能措施在站房设计中的应用

3.1.1 总平面布局

从节能规划的角度出发，车站总平面布置应遵循以下基本原则:

(1)以站房为主体的建筑群布局，宜采用有利于建筑群体间夏季自然通风的布置形式。我国传统火车站站房建筑大多采用U 形、一字形、L 形三种布局方式。U 形和L 形布局中，候车楼与售票厅、行包房往往分成多栋建筑，所以必然有部分建筑(包括周边商业建筑)位于东西方向。部分建筑的前或后处于负压区，通风不好，U 形最适合于寒冷地区的建筑群体布局。一字形平面布局主要立面采光、通风良好，不易受到周边建筑的干扰，在用地充足的条件下，比较合理。

(2)站房建筑应采用本地区建筑最佳朝向或适宜的朝向，尽量避免东西向日晒。根据冬、夏季节太阳日运行规律，南向垂直表面在夏季太阳辐射时间较短，冬季太阳辐射时间最长，而东西方向垂直表面在夏季太阳辐射时间最长，因此利用这一规律，避免建筑主体朝向为东西向，将主要朝向定为南向等适宜朝向，可以充分利用太阳能、自然风等减轻建筑采暖空调的能耗。

(3)应充分利用太阳能、风能、地热、水等自然能源，减少环境设计中的刚性地面，种植植被绿化。植被的草本和乔木结合布置为宜，但车站站前广场不宜种植高大乔木，主站房立面容易被遮挡，同时容易产生视线上的干扰。绿化面积适宜分布，尽量使每个地块都能享受到绿化生态效益。

3.1.2 自然通风

铁路客站建筑常见的平面形式有圆形、矩形、T 字形。气流涡旋区产生的位置取决于建筑物的外形和风向。涡旋区大，正压亦大的部分，通风最有利，圆形建筑的涡旋区最小，因此圆形建筑通风相对不利，但是这种建筑形式最有利于抗风压。建筑物高度越高，进深越小，面宽越大时，背面涡旋区就越大，对通风有利。矩形平面通风效果良好。车站建筑大多数属于多层建筑，高度在24 米以下，因此要加强通风关键在于确定好平面形式。T 字形综合了开间大、进深小以及开间小、进深大两种矩形平面，气流涡旋区较大，通风效果较好。通过更好地掌握基本规律，设计师应在具体的设计中选择最合理的平面形式。

3.1.3 建筑日照

为了满足建筑夏季隔热与冬季保温的要求，应当争取主要房间在平面布局中的最佳朝向，为建筑冬季争取日照和夏季避免日晒提供有利的条件。布置建筑房间时，将候车室、售票厅与办公用房等主要用房合理布局。候车室是人口最集中的房间，宜布置在南向等适宜朝向。

目前大多数传统火车站中，普通候车厅进深与主站房进深等长，南、北向通透，形成一个大空间，可集中照明、送风与采暖。南向立面冬季可获得较多的日照，而夏季则南、北向日照很弱，减轻了设备的冷、热负荷。售票厅是流动人口最多的房间，绝大多数旅客都处于站立等候状态，大门基本处于开敞状态，在空调与采暖的季节依靠门口的隔离物防止冷、热气散逸。为了给售票厅创造稳定的热环境，在建筑设计上，应尽量将售票厅布置在有利的朝向，最大程度地弥补由于使用原因而造成的不足。办公用房则结合不同的功能分别设置在建筑各处。集中设置的办公用房也有许多使用单体空调，如果将用房放在适当的朝向，也可以节约能耗。行包房主要用于仓储和物流，除解决好通风与采光问题外，不需要空调与采暖，因此可以搁置在北边等次要朝向。

3.2 主动节能措施在站房设计中的应用

3.2.1 围护结构节能措施

相对于外墙内保温和夹芯保温，外墙外保温技术上解决了这两种保温形式带来的许多综合性质量问题，它具有热工效果好，保温性能强，综合投资低，可以延长建筑结构寿命等优点，因此这种墙体保温形式可以在夏热冬冷地区重点推广使用。其他的墙体保温方式也具有一定的优势，在特定的情况和条件下，也可采用。根据我国公共建筑节能设计规范，一般外墙K 值为1.0w/(m2.k)，地下室外墙为1.1w/(m2.k)。对于这两类墙体可以根据已有的研究成果进行墙体构造设计，地下室墙面则还应考虑防潮、防水的要求。外保温通用的做法是将聚苯板粘贴、钉挂在外墙外表面，覆以玻纤网布后用聚合物水泥砂浆罩面;或者将岩棉板粘贴并钉挂在外墙外表面后，覆以钢丝网再做罩面，也可把玻璃棉粘钉挂在墙外，再覆以外挂板(如铝合金板)。固定件宜采用不锈钢钉以避免锈蚀。

玻璃幕墙的保温性能与玻璃的种类以及玻璃幕墙的构造方式、窗墙比等因素密切相关，因此节能玻璃幕墙的设计应遵循如下原则:

(1)科学性:需综合、全面权衡各因素，充分考虑其功能、性能等诸多方面，合理选型(幕墙的型式和窗墙面积比)、选材和构造。幕墙的传热系数由建筑物的外形和所处地区的气候条件、型材的传热系数和玻璃的传热系数等综合确定。

(2)适用性:结合环境因素与项目的具体情况，参照标准规定与地方要求，认真落实国家有关节能政策，同时要处理好建筑低能耗与高舒适度的关系。

(3)经济性:建筑玻璃幕墙只是建筑围护结构的一部分，只是建筑节能的一个方面，节能的考虑需全盘考虑，只有达到节能与经济的统一才能体现节能的作用与价值。

(4)进行幕墙热工设计时，必须对其复杂的传热过程和传热方式进行分析和研究。幕墙的热过程大致有3 种途径:(a)幕墙外表面与周围空气和外界环境间的换热;(b)幕墙内表面与室内空气和室内环境间的换热:

3.2.2 其他节能措施

(1)节材与材料资源利用

a 控制建筑造型要素中无功能作用的装饰构件的大量使用，节约资金。

b 实行土建与装修工程一体化设计施工，避免二次装修时对结构的破坏，节约材料，节省施工时间和能耗，减少建筑垃圾和噪声污染。

c 建筑平面布置中，除特定功能空间外，候车厅与售票厅空间均采用大空间灵活隔断的方式，以节约由于使用变更带来的再次装修中的材料消耗。

d 选用有害物质含量在标准允许范围内的装饰材料进行室内外装修，例如以人造石材代替具有放射性的天然石材作为外立面材料。

(2)节水措施

a 卫生洁具均采用节水型卫生洁具。节水器具使用率到达100%。

b 给水管采用国家推荐的优质管材，采用合理的施工方案，避免管网渗漏损失。

C 硬地坪材料选用透水性好的材料增加雨水就地回渗率，径流系数选用0.30。

(3)照明节能措施

由于车站全天运营，主要工作时间为上午7点到晚上12 点，晚上12 点以后还有少量的顾客在候车室停留，出站口也有少量旅客出站，因此照明用电量的能耗也不容忽视。在设计中，绝大部分房间在白天都应实现自然采光，减少了照明用电能耗。各办公室内照明均采用节能荧光灯。卫生间、楼梯、走道等采用声、光控制。

4 结论

通过案例设计与解析，笔者以为，建筑节能设计应是建筑材料的得当选用与构造工艺的合理选择是基于当地的自然地理、气候条件以及建筑的朝向、建筑的功能等多方因素协调的结果。铁路客站节能设计是一个系统工程，需要各个工种的紧密配合。它由多个专项组成，建筑节能设计只是其中的一环。作者真切希望本文的研究对铁路客站的节能设计能起到一定的推动作用。

[1]余庄.建筑智能设计.北京:中国建筑工业出版社，2006年

[2]郭晶华.我国大型铁路客运站站房改造与更新设计研究.西南交通大学硕士毕业论文.2006年6 月