高速公路服务区建筑节能设计分析

刘旭峰，陈力，蒙飞

（四川省公路规划勘察设计研究院有限公司，四川 成都 610000）

全球能源形势较为紧张，尤其是从2021 年开始的全球范围的能源危机，对各行各业造成了深远的影响。我国无论是在居住建筑方面还是公共建筑方面都制定了相应的节能标准，并且也推行了强制规定，以此满足建筑的节能降耗需求。GB50189《公共建筑节能设计标准》从2005 年推出到2015 年改版，建筑节能率从最早的50%提高到了65%。高速公路服务区具有面向公众、人流量变化波动大、服务功能综合等特点，为了满足公众日益新增的各类需求，从最早的仅仅用于加油、盥洗的需求，到如今包含高档餐饮、旅游导航、充电、住宿的需求。因此，服务区建设需要各类的配套设施。但是配套设施也需结合我国相关政策，满足节能绿色的理念，以此作为设计基础进行规划。

近年来，我国在建筑节能方面采取了强制性的要求，现已取得了一定的成果，并且也积累了一定的经验。因此高速公路服务区需要借助建筑建设中积累的节能方案进行深化，满足服务区建筑的特点，合理应用并将其结合在设计工作中，以此满足节能设计需求。

1 气候分区

公共建筑的气候可以分为五个区域，分别为：严寒地区A 区、严寒地区B 区、寒冷地区、夏热冬冷地区、夏热冬暖地区。各地区由于所处的纬度、气候、季风情况的不同，初秋季节和夏冬季节时间不同，所以对于建筑物设计也有一定影响作用。同时就气候因素来讲，雨量和空气的湿润度都会对节能设计造成影响，多地区夏季会出现炎热情况，冬季也处于寒冷状态下，所以每个地区的气候温度都会出现一定的特征，各类建筑设计工作要结合气候特征进行节能降耗工作的设计。

气候问题决定了整体设计方案的走向，在实际设计工作中相关设计人员，需要结合当地气候情况统筹兼顾建筑的保温和降温设计，并且在设计过程中还应该有效利用当地的特殊环境，以此达成节能减排的需求，确保建筑设计符合国家相关政策标准，以此为其当地服务区的建设提供帮助，也优化其设计结构，让其更能为服务区的使用者提供舒适的空间，针对空间问题合理规划，实现高效利用土地和能源的目标，保证土地利用效率。

2 高速公路服务区建筑用能情况

高速公路服务区由于环境变换问题，整体设计工作需要结合实际需求综合设定，不仅要满足冬季建筑温度需求，还要保证夏季控温问题。结合大数据内容，可以发现高速公路服务需要维持内部环境温度时能耗占比需要达到50%，照明能耗占比可能达到20%，其它设备的能耗在30% 左右。因此不难看出大部分能耗都在室内温度控制方面。大多数服务区用地都会设有控制温度的设备，主要以供暖为主，但是采暖的方式很难，满足经济性需求，所以对于热效率的使用较为低下。服务区外围防护结构也会对内部的温度产生影响，甚至由于保温材料问题还过降低室内温度。建筑内暖气以辐射的方式进行供暖，此类方式整体负荷较大，所以很容易对室内设备造成影响，还会逐年削减供热效果，在维护方面的费用较高。

同时服务区的日常用电量耗能过大，因其是高速度公路所以服务区功能较多，任何功能的供应都会损耗电力，无论是室内公厕还是餐厅或者超市都要满足营业时间，甚至是24h 为其使用者供应，只要是室内就会涉及到照明，只有满足照明需求才可提供良好的室内环境，因此，此环节严重影响了我国服务区照明系统，使其产生了较大的能耗挑战。对于各地区高速公路服务区而言，此问题都是棘手问题，所以很多服务区，选择了应用太阳能路灯，以此解决能耗问题，但是大部分建筑仍然未采取降低能耗的措施，所以导致了大量电力的损失，此问题需要得到多方重视。

3 高速公路服务区建筑节能设计方法

3.1 服务区的选址

服务区的选址工作对于服务区的建设具有重要意义，在此过程中尽可能利用地势条件进行选择。大部分的服务区地势较为平坦，所以在设计过程中可以有效利用地形的特点进行设计工作，整体不能过于破坏植被。在建筑设计工作中，需要应用背阴朝阳的方式进行朝向设计，主要目的是为了在冬季来临时满足室内的日照需求。对于夏季而言，还需满足自然通风的需求，确保室内舒适度符合实际需求。服务区建筑应该避免建设在山谷和凹陷区域内，主要是冬季此类地区会带来寒风，对于建筑的外墙会造成影响，同时还会降低保温效果，导致建筑出现热量散失的情况。除此之外服务区的建筑层数尽可能减少，此类方案可以降低上暖下冷的现象，也不会给室内带来通风和采光的问题。如果是凹地那么在冬季时，建筑内部很容易聚集较多的寒气，以此降低室内温度，严重还会对保温层造成影响，对于建筑的外围结构也会造成不良影响，所以后期建筑的维护成本会不断提升，因此需要严格进行选址工作，确保将服务区建筑设计在良好的环境下，不仅满足室内环境需求，还要协调室外环境情况。

3.2 服务区的总体布局

对于服务区而言总体布局需要遵循一定的原则进行设计工作，其中无论是功能分区还是工艺流线都应该遵循原则进行工作。合理安排室内外平面功能是提高用地使用率的关键因素，同时也需要结合自然环境的实际情况进行设计，尽可能保证人与自然之间的和谐发展。服务区主要包括以下几类建筑：停车场、综合楼、加油站、机修间等，设计人员还需满足此类建筑的协调性。停车场在设计过程中需要满足流通性，降低与综合楼之间的干扰问题，加油站在设计过程需要便捷车辆加油，还需降低交通堵塞问题。举一个例子，某高速公路服务区的工艺流程为先停车后加油，所以服务区中间部分是综合楼，停车场在综合楼的后侧，修车间在入口位置，加油站在出口位置，因此服务区的建设车流较为顺畅。

停车场在设计过程中也需要按照一定停车标准进行设计，停车与进车之间要有一定倾斜度，客车和货车还要进行分区，尽可能将大车停滞场地后侧，以此降低对综合楼的干扰。综合楼前方用于停放小型轿车，车位也要进行划分，还需配置相应数量的乔木，以此提升场地的可观性。

3.3 建筑物的环境设计

在服务区的综合楼，一般情况系选择长方形的楼梯进行设计，并且以南北向为基础进行建设。举一个例子，比如说浙江省的某地区的服务区建设，此建筑在夏季室内环境较晒，因此为了满足使用需求，室内空调能耗较大，所以东西向的建筑不利于服务区建筑的设计。服务区建筑规划主要从功能入手，以此顺应相应的工艺流线进行布置工作，因此大部分的用房都会选择南北朝向进行设计，最大限度利用风能进行散热。除此之外，为了优化服务区还需加入绿化内容，绿化设置会影响服务区的气候。在此过程中相关设计人员需要满足服务区休闲场所的舒适感，并且还需提高服务区环境质量。所以综合楼的设计要考虑整体布局，内部也不能缺失绿化项目，通过绿化的方式改变建筑周围的环境和气候。最后是铺地广场的设计，铺地广场对于服务区环境具有重要影响，在设计过程中需要结合服务场地的承受能力进行。如果服务区场地地质较硬，并且应用了大量的水泥路面，那么此类路面就会具有高反射的性质，可以将热量释放出来，此时在夏天服务区停车就会受到影响。为了规避上述问题，相关设计人员需要结合夏季特点在满足路面承受力的同时向其内部融入透水性材料，并且与周围的绿化融合，以此缓解上述问题，改善场地环境问题带来的阻碍。

3.4 可再生能源利用设计

可再生能源包括以下几种：太阳能、风能、地热能。由于不同地区气候条件的不同，各类可再生能源的种类各有不同，所以相关设计人员需要结合地区特点进行服务区建筑节能建设，还需充分考虑自然能源的使用特点。

太阳能的使用在我国发展较早，当前太阳可以应用在发电行业或者采暖领域，因此应用较为广泛。太阳能技术的原理主要是收集太阳辐射所带来的热量，通过热量的转化，将其应用在各个系统或者各个工作之中，以此满足建筑或者其他应用正常运行，降低设备对不可再生能源的依赖性。太阳能节能系统会被应用在屋顶或者天窗的位置，在屋顶太阳能可以被有效收集，同时也是太阳能装置安装的最佳位置。由于建筑屋顶存在一定差异性，所以太阳能设备的安装也要结合建筑实际情况选择适当的方式进行安装工作，整体接受率方面也会出现差异性。在自然环境下，坡屋顶的太阳能积累率要比平屋顶的积累率高。

风能是一种有清洁功能的可再生能源，也具有一定安全性。风能发电系统是当前我国发电工作中常用的一种方式，更是有效利用风能的一种主要形式。风能具有一定有点，不仅成本低，还可设置相应的立体化设备，因此也可以保护自然环境。在利用风能发电的过程中首先需要对周围环境进行分析，针对建筑物和风力进行分析，以此对发电系统进行设计，并且还需考虑建筑的结构，以此提高整体安全性。

地热能的应用主要从地热泵系统开始。如果服务区处于冬季，地热泵系统可以从土地中摄取相应的热量进行转化，以此积累热量将其整合成为热源，为其建筑物提供良好的热供应。如果服务区处于夏季，系统也可以将多余的热量转化到地下做积累，以此降低室内的温度，通过转化最终达成制冷的目的。

3.5 空气循环系统设计

为了确保空气流通，建筑可以选择开窗户的方式满足换气需求，使用新鲜的空气稀释室内含有污染的空气，以此改善室内的空气质量。但是由于服务区的建筑与高速公路相连接，其中主干道的噪声较大，还会掀起沙尘，所以室外空气质量不能被保证，并且还会受到气温差的影响，所以开窗通风概率较小。因此需要在服务区建筑设置室内新风系统，在门窗完全关闭的状态下可以持续性为室内提供新鲜空气，并且降低因开窗所带来的噪音影响，规避了室外粉尘，使其室内环境达到良好的状态，也保证了使用者的健康需求，更有利于建筑达成气密性，使其室内形成了良好的舒适度。一般情况下空气循环系统需要结合当地气候实际情况合理做出选择。比如说严寒地区，相关设计人员则可以选择可以对待极端天气的系统，以此确保温度环境可以正常运行，并且满足热回收的效率。

4 结语

综上所述，随着建筑材料和技术方面的不断更新，建筑在建设过程中的工期得到了缩短，对于舒适性而言，也满足了大部分消费者的需求，无论是节能还是环保方面也得到了保障，同时节能环保工作也是当前我国建筑发展的主要方向。基于此本文结合当今时代发展需求，对高速公路的服务区建筑节能设计进行了优化，以此满足降低能耗的需求。在一定基础之上还对可再生能源进行了高效利用，同时对于服务区的选址和外围保护工作进行结构方面的优化，针对空气循环系统进行了升级。结合上述几个方面对高速公路服务区节能设计进行深化，尽可能减少能耗，也降低了非再生能源的使用情况，满足了人与自然和谐发展的需求，较好地保护了生态环境，因此，此项节能设计工作具有重要意义。