绿色建筑节能技术在铁路客运站设计中的应用分析

2021-03-31汲广美中铁第五勘察设计院集团有限公司北京102600

砖瓦 2021年10期

汲广美（中铁第五勘察设计院集团有限公司，北京102600）

在国民经济发展过程中，建筑行业起到关键助推作用，同时，建筑业的发展关乎民生。铁路客运站设计及施工除了具备一般建筑建造要求外，由于其属于公共建筑，承担极大人流通行需求，外加上铁路客运站空间大而复杂，各部位均涉及大量的能耗[1]。因此，在铁路客运站设计中应用绿色建筑节能技术势在必行。

1 绿色建筑节能技术概述

绿色建筑节能技术随着相关技术标准的提出，在门窗、外墙、新风一体机等各指标上均出现了达到国际先进水平的产品及技术手段，从而引领了我国建筑节能产业的可持续发展。例如，近些年为了缓解二氧化碳排放带来的环境压力，本着碳中和及碳达峰的目标，各地大力推行了装配式建筑实践，如装配式钢结构建筑逐渐增多。绿色建筑节能技术在能源的高效利用上具备显著优势，其技术形式及方法较为多样，从应用频率看，自动照明控制系统、温传感器水循环装置、能量再生电机、太阳能屋顶光伏装置、高效冷水机、智能电表、恒温器设置等绿色改造措施较为常见常用。从应用效果看，能耗普遍能够降低30%～40%，在绿色建筑节能技术支撑下，建筑物的节能、节水、室内小循环、环保等目标均可实现[2]。

2 铁路客运站设计中的问题及缺陷

我国地域广阔，铁路布局规划较为复杂，经过多年的发展，铁路网络已经具备较大规模。在铁路承担更大人流运输任务的背景下，设计兼具节能性及实用性的铁路客运站尤为关键。而从实践上看，我国铁路客运站设计暴露出如下几个问题及缺陷如下。

2.1 铁路客运站周边环境设计环节

一般而言，城市主城区铁路客运站在设计上通常采用站前广场密集分布的方式，由此增大了火车站周边区域交通状况复杂性。例如，多数火车站选用占地面积较大的站前广场，铺设硬质地面，附属绿化面积及相应的水体面积占比不大，当火车站周边环境出现热量高度集中状况时，极易引起站房内外热扰动问题。考虑到火车站人流密集及疏散需求，设计更大面积的站前广场已成为共识，特别是在重要节假日期间，铁路客运站站前广场被视为容纳人流的主要区域，广场面积不断扩大，再加上为公共停车而设置的停车区域，这就会导致火车站站前广场面积一增再增，如此必然会侵占站前广场在水体布置及景观绿化环节的面积，最终不利于生态系统的优化调节，增加铁路客运站能源消耗。

2.2 铁路客运站通风及采光环节

铁路客运站通常需要24h运转，在客运站的具体布置上，围绕站前广场确定选位这一方式较为常用，这也造就了火车站大多采用由北到南的方式，构成广场、站房、轨道、站台相结合的模式。由于区域地理环境不同，铁路客运站建筑布局在方位选择上的差异会导致站房内部及外部出现过大的热环境差异反应，进而导致站房在通风及采光上不具备通达性。另外，铁路客运站如占用较大的土地面积，出于满足相应防火措施要求的考虑，应单独设计的站房及附属建筑采用合二为一的方式，也会因两者侧间距不足而影响通风采光表现。例如，有些火车站候车厅在设计建造上采用大开间及大进深模式，在候车厅的主采光面上设置商业网点及营业区域，使火车站候车厅出现光线过暗等问题，影响铁路客运站通风及自然采光效果，从而增加了铁路客运站房电能等能源的消耗。

2.3 铁路客运站遮阳设计环节

铁路客运站及附属设施，如主站房及相应的站台，如自身处于温差变化较大的区域，呈现出冬天寒冷夏天炎热的特征，会增加铁路客运站房能源使用量[3]。例如，在铁路客运站房建筑主体的外窗设计中，不增加遮阳设施，夏季时节日光能够直射到站房内，提高站房室内温度，此时为使室温降低，采用空调等进行调节，无疑会增加站房能源消耗量。从相关实证研究分析可知，铁路客运站房如果想使室温降低1℃，通常需要消耗3～4倍的能量。由此可见，铁路客运站根据季节变化规律而设计增加遮阳措施，能够有效降低客运站房内部环境调节所需的能量。

3 绿色建筑节能技术在铁路客运站房设计中的应用要点

铁路客运站作为铁路运输系统的重要组成环节，在能耗节约的背景下进行设计，需要把握相应的措施要点，在因地制宜中根据站房自身的环境及未来发展需求，进行相应的节能设计研究[4]。具体而言，相关要点措施如下：

3.1 提高铁路客运站房设计科学性合理性

符合节约能源的设计方案是实现建筑能耗降低的前提和基础。铁路客运站房虽然具备铁路运输的特殊性，但其也具备一般建筑特征，这就可以将绿色建筑节能技术应用到站房的具体设计过程中。一是结合站房建筑的实际功能及占地规模确定主体及附属建筑设施的绿色节能设计方案，降低站房能源消耗的比重。例如，在确定铁路客运站房的施工面积后，需要对制约影响客运站房能量消耗的各类因素进行分析，对站房主体建筑及附属建筑总体朝向进行合理布局，然后确定站房建筑的体型面积。二是改变建筑体形系数与节能效果之间成正比的认知。站房建筑如采用较小的建筑体形系数，不代表节能效果就越好，有时需要借助空调达到节能要求。三是科学设计铁路客运站房内部空间与外部空间的照明及空气流通方案。根据站房所处的实际状况，如光照度、雨量等因素，对室内达到照明及空气良好流通的环境进行分析，然后确定相应的负荷区间。需要注意的是，采用更小的站房体形系数，从理论上看是能够降低空调的使用量，但如铁路客运站房选用较大体形系数，在内部产生的热量能够经由多处分散，有时也能够起到能源反向节约的效果。

3.2 铁路客运站广场及站房的合理设计

铁路客运站站前广场不应一味求大，应对广场及周边区域产生的热量及热量实现交换的条件进行分析，据此确定出最佳的站房及广场面积占比系数。基于我国不同区域之间地理环境差异，铁路客运站房所处地区在气候上存在较大差异性，因而在设计中应本着绿色节约的目标，降低能源消耗比重。一是在站前广场的铺设上，应采取相应的能源节约手段，如增加绿化面积等，通过植物的光合作用达到能源的有效节约；二是考虑到铁路客运站房区域范围内的气候变化情况，如北方铁路客运站房需要历经较长的冬季，在站房的内部及外部保温方面尤其需要留意，合理选择具备保温特性的材料至关重要；三是对站房附属建筑加装围护结构，通过围护结构及隔热层实现热量的有效调节。例如，通过围护结构，可以使铁路客运站房室内部位接收到更多的太阳辐射，从而增加室内采光面积，降低空调的使用频率。而在站房内外部采用大面积的玻璃设计手段，可以提高站房的热工性能，进而实现室温的自然调节。

3.3 铁路客运站房平面布局的布置

铁路客运站房在平面布局的布置上应围绕节能需求，把握几个主要原则：第一，站房应作为建筑布局的核心，根据站房所处区域的自然环境，如夏季温度及通风要求，确定站房及附属建筑的整体布局方案。在具体布局方式上，可在一字形、U字形及L字形之间选择，优化火车站售票厅、候车厅、站台、行包房等建筑之间的布局。第二，在具体方位选取上，通过确定负压区及通风区，具体界定朝向。例如，铁路站房区域范围内冬季寒冷时节较长，站房建筑应选用U形。再比如，如站房需要与周边建筑形成互不干扰的格局，同时要确保站房的良好采光，此时应优先选择一字形布局方式。第三，铁路客运站房在朝向上应避免长时间日晒，为此应减少站房东西方向的布局设计思路，结合夏季时节及冬季时节太阳运行规律，考虑太阳辐射因素，将铁路客运站房确定为南北朝向，从而实现对风能能源及太阳能能源的利用，降低暖通空调的使用频率。第四，在铁路客运站房平面布局中，增加种植植被绿化面积。在植被的布置上，采用草木及乔木相结合的原则，避免车站主站房被遮挡。在站前广场的绿化布局上，应确保面积适宜。

3.4 对铁路客运站房室内环境做好调节

绿色建筑节能技术的重要内容之一就是通过调节站房室内环境，达到能源消耗量降低的目的。为此，应围绕铁路客运站房室内环境的调节，使室内的自然空气及自然日照得到保障及优化。把握如下几点：第一，将控制重心放在铁路客运站房暖通空调系统上，从根本上降低站房的能耗。科学设计站房暖通系统，可以采用热量集散控制技术，实现建筑节能效果。第二，保持站房的自然通风量。根据站房的具体平面布局方式，分析建筑物周边风向及产生的气流涡旋区，然后选取对风压控制最有利的方式。例如，设置较高的站房高度，增加面宽及进深，可以起到良好通风的效果。第三，建筑日照。铁路客运站房平面布局在朝向上应满足夏季时节隔热要求及冬季时节保温要求，合理布局各功能区，采用南北朝向的方式最大化吸收日照，形成空间内通透的格局。在照明上可以采用集中照明方式，降低站房冷热负荷及差距。人流较为密集的区域应设置防冷及散热装置，集中办公区域应采用中央空调，在需要重点解决光照及通风问题的区域，应采用幕墙设计方式。