行業(yè)資訊
低碳綠色理念下高速公路服務(wù)區(qū)建筑設(shè)計的探討
一、低碳建筑與綠色建筑
低碳建筑是指在建筑材料與設(shè)備制造、施工建造和建筑物使用的整個生命周期內(nèi)，減少化石能源的使用，提高能效，降低二氧化碳排放量的建筑。因此，以低碳為特征的建筑體系是高能效、低能耗、低污染、低排放的建筑體系。綠色建筑則是強調(diào)在建筑的全壽命周期內(nèi)，最大限度地節(jié)約資源(節(jié)能、節(jié)地、節(jié)水、節(jié)材)，保護環(huán)境和減少污染，為人們提供健康、適用和高效的使用空間，與自然和諧共生的建筑。
低碳建筑是指在建筑材料與設(shè)備制造、施工建造和建筑物使用的整個生命周期內(nèi)，減少化石能源的使用，提高能效，降低二氧化碳排放量的建筑。因此，以低碳為特征的建筑體系是高能效、低能耗、低污染、低排放的建筑體系。綠色建筑則是強調(diào)在建筑的全壽命周期內(nèi)，最大限度地節(jié)約資源(節(jié)能、節(jié)地、節(jié)水、節(jié)材)，保護環(huán)境和減少污染，為人們提供健康、適用和高效的使用空間，與自然和諧共生的建筑。
低碳建筑與綠色建筑有重合的地方，也有不同。二者都涵蓋了節(jié)能，但綠色建筑側(cè)重強調(diào)居住的舒適和健康問題，而低碳建筑更多地以減少碳排放為標準，更多地關(guān)注建筑在整個壽命周期中的能源消耗，是 “綠色建筑”理念的前沿體現(xiàn)。綠色首先要保證節(jié)能、節(jié)水、節(jié)材，這些都是實現(xiàn)低碳的主要途徑，除了固碳和碳捕捉在綠色建筑中沒有或很少反應(yīng)外，很多措施都是低碳措施。但反過來，綠色建筑注重對室內(nèi)空氣品質(zhì)、噪音、人文生態(tài)等要求，是低碳建筑所沒有的。
從國際趨勢和中國的現(xiàn)實需求來看，以碳來定量是綠色建筑進一步發(fā)展的必要條件。國內(nèi)外的實踐證明，僅強調(diào)節(jié)能往往導致建筑以高強度的碳排放為代價，全面評估后的綜合效益往往得不償失。而隨著碳強度控制時代開啟，“碳標準”的誕生，意味著未來社會的所有經(jīng)濟行為都會以低能源消耗、低溫室氣體排放為衡量標準，因此，可以把低碳技術(shù)策略和目標打造的綠色建筑稱之為低碳型綠色建筑，它們節(jié)能減排、環(huán)保的特征符合低碳社會的標準，推行低碳型綠色建筑將是經(jīng)濟社會發(fā)展的必然選擇。
建筑成本和性能有關(guān)，低碳型綠色建筑強調(diào)資源節(jié)約和高效使用，對室內(nèi)外的環(huán)境質(zhì)量進行提升，因此確實可能會增加造價，但應(yīng)認識到建設(shè)成本的增加，會帶來建筑生命周期成本的降低。據(jù)國外的資料，如果客戶選用低碳建筑要求的全部菜單，增加的投入約占總成本的5%左右，但取得的減排效果卻能達到30%—40%，低碳型綠色建筑在使用階段節(jié)水、節(jié)電、節(jié)氣，比普通建筑高出來的建造成本往往5年到7年就能回收。
二、高速公路服務(wù)區(qū)建筑進行低碳綠色設(shè)計的必要性
高速公路是一種封閉式、長距離運輸方式，高速公路服務(wù)區(qū)(Service Area，簡稱為SA)，是伴隨著高速公路的產(chǎn)生而形成的，包括休息、停車和輔助設(shè)施三部分，是專門為人、車服務(wù)的場所和建筑設(shè)施范圍的稱謂。高速公路服務(wù)區(qū)一般遠離城鎮(zhèn)，是一個獨立的系統(tǒng)，從這種意義上說，服務(wù)區(qū)可以看作是城鎮(zhèn)的補充和延伸，是一個獨特的“小社會”。
高速公路服務(wù)區(qū)建筑功能具有特定性和多樣化特征，其能源與資源系統(tǒng)自成一體，與一般的城市建筑大不相同，作為一種特定類型的交通類建筑，在今天經(jīng)濟、社會快速發(fā)展的前提下，不僅要使得建筑能夠適應(yīng)使用者的心理、生理要求，同時又要基于低碳綠色理念在建筑與環(huán)境的協(xié)調(diào)、建筑的可持續(xù)性上做到更好。
從國外資料來看，歐洲高速公路發(fā)展時間最早，其高速公路服務(wù)區(qū)的規(guī)劃建設(shè)相當完善。在綠色建筑理念方面，歐洲服務(wù)區(qū)建筑主要考慮建筑與環(huán)境的結(jié)合，通過綠化將建筑與環(huán)境融為一體；美國是一個高速公路發(fā)達的國家，有不同種類的高速公路，美國政府投資的服務(wù)區(qū)房建設(shè)施很簡單，沒有高大豪華的主樓，大部分沒有加油站，美國服務(wù)區(qū)的設(shè)計會綜合考慮到污水、垃圾、雨水處理及文物保護等方面；日本高速公路服務(wù)區(qū)則特別注重服務(wù)區(qū)與外部環(huán)境的融合與協(xié)調(diào)，其綠化率較高。
我國隨著高速公路工作的重點逐漸由建設(shè)向經(jīng)營管理轉(zhuǎn)移，服務(wù)區(qū)無論從規(guī)模、設(shè)施、功能、服務(wù)質(zhì)量等各方面，都越來越得到重視。筆者通過對陜西省滬陜高速公路的金絲峽服務(wù)區(qū)、福銀高速公路的乾陵、永壽服務(wù)區(qū)、包茂高速公路靖邊南服務(wù)區(qū)等多條高速公路服務(wù)區(qū)的相關(guān)調(diào)研及環(huán)境測試發(fā)現(xiàn)，長期以來，服務(wù)區(qū)僅僅作為高速公路的附屬設(shè)施，無論在前期的規(guī)劃、設(shè)計，還是在后期的使用上仍存在不少問題，主要表現(xiàn)在：
1、由于我國高速公路服務(wù)區(qū)隸屬于交通部門管理，其規(guī)劃與單體設(shè)計也由該部門設(shè)計單位完成。而服務(wù)區(qū)作為高速公路的附屬服務(wù)設(shè)施，雖然占地大，但建筑規(guī)模則較小，其重要性并沒有受到足夠的關(guān)注，這導致目前所規(guī)劃設(shè)計的服務(wù)區(qū)缺乏整體設(shè)計意識，無論從場地規(guī)劃、單體設(shè)計、必要的技術(shù)措施等方面都與城市中的民用建筑有一定距離，更談不上低碳型綠色建筑所要求的高能效、低能耗、低污染、低排放了。
2、服務(wù)區(qū)場地規(guī)劃設(shè)計存在的問題，一是停車場設(shè)計分區(qū)不夠明確、不利于大小車分流和人車分流，用來分隔停車區(qū)的點狀綠化不利于停車劃分和改善小氣候，反而阻礙了有效停車；二是建筑布局沒有順應(yīng)氣候因素，如有的綜合服務(wù)樓面向冬季主導風向，造成冬季失熱嚴重，有的綠化體系以草坪為主，夏季不能有效降溫、冬季不能阻擋寒風，所選樹種不能適應(yīng)當?shù)貧夂?，需要?jīng)常補苗，造成不必要浪費（如圖1所示）。
3、服務(wù)區(qū)場地技術(shù)層面存在的問題，一是運營中產(chǎn)生的廢棄物（包括廢水、生活垃圾）缺少必要的配套處理設(shè)施，導致服務(wù)區(qū)周邊污染；二是場地排水缺乏設(shè)計，由于區(qū)內(nèi)硬質(zhì)地面多，暴雨時容易造成局地暴雨徑流，而雨水本可以充分利用，彌補服務(wù)區(qū)自打井時常供水不足的問題，這在干旱、半干旱地區(qū)尤為重要（如圖2所示）。
4、服務(wù)區(qū)建筑設(shè)計存在的問題，一是基本采用平鋪式設(shè)置， 廁所、餐廳、辦公用房等不同功能的建筑在同一平面上布置， 通常采用1～2層的較低建筑型式，占地面積大， 不利于土地的節(jié)約利用；二是部分服務(wù)區(qū)一些服務(wù)設(shè)施的規(guī)模偏小， 如餐廳、廁所等， 不能滿足高峰時期旅客使用的需求，同時，服務(wù)區(qū)職工宿舍面積太小， 這對24h連續(xù)營業(yè)、擁有上百名職工且遠離城鎮(zhèn)的服務(wù)區(qū)來說， 是一個非常突出的問題（如圖3所示）。
5、服務(wù)區(qū)建筑設(shè)計技術(shù)層面存在的問題，就是基本上未考慮“四節(jié)一環(huán)保”的要求，因此根本上達不到國家《公共建筑節(jié)能設(shè)計標準》規(guī)定節(jié)能50%的要求，這從我們在實地調(diào)研中對幾個服務(wù)區(qū)綜合樓的熱工測試結(jié)果（如圖4所示）可以看得出來。
綜上所述，高速公路服務(wù)區(qū)由于遠離城鎮(zhèn)，相對封閉，無可以就近利用的外部能源，這就決定了其建立高能效、低能耗、低污染、低排放的建筑體系的必要性以及可能性。如將低碳綠色理念應(yīng)用于高速公路服務(wù)區(qū)建筑設(shè)計中，不僅可以在緩解服務(wù)區(qū)資源緊缺、減少建筑能耗方面起到重大作用，同時對拓展我國在建筑節(jié)能、環(huán)境保護方面的研究領(lǐng)域具有積極意義。
三、高速公路服務(wù)區(qū)低碳型綠色建筑設(shè)計實現(xiàn)途徑的探討
3.1 合理設(shè)置規(guī)模，有效利用土地
服務(wù)區(qū)的總體建設(shè)規(guī)模是由各類單元用地規(guī)模(功能空間) 組合與疊加而成的, 各單元的組成原則上是根據(jù)規(guī)劃設(shè)計交通量的停車車位來確定, 即根據(jù)主線交通量, 計算出服務(wù)區(qū)的停車位, 以停車位為基礎(chǔ)計算出服務(wù)區(qū)的面積及其他設(shè)施的規(guī)模, 將各部分匯總起來, 就是總體規(guī)模。
服務(wù)區(qū)規(guī)模設(shè)計要有發(fā)展的意識。高速公路連網(wǎng)后車流量遞增速度快，據(jù)統(tǒng)計，近10年干線公路的車流量以每年20％～30％的速度遞增，甚至有的高速公路通車還不到6年，服務(wù)區(qū)就已經(jīng)改造、擴建2～3次，這不僅資源浪費甚大，也影響了整體效益，為此服務(wù)區(qū)規(guī)模設(shè)計應(yīng)考慮10～15年的發(fā)展前景，可“一次設(shè)計，分期實施”，預留發(fā)展空間，在使用中不斷完善。
規(guī)劃應(yīng)考慮按照不同車輛的停車要求將停車場進行合理劃分，較合理的劃分應(yīng)該是：客車區(qū)、小轎車區(qū)、貨車及超長車區(qū)及特種車區(qū)。根據(jù)這四類不同車輛的不同要求，規(guī)劃停車區(qū)和牽出道，嚴禁客貨混停，防止超長車倒車停放。各區(qū)之間用綠島隔離，達到美化遮陽的效果；或者利用地形高差自然分隔，也可以防止不同類型車輛混停，這在我們調(diào)研中就有很好的一例（如圖5所示）。停車場可盡量做大，隔離島要少而小，避免影響停車和交通，要盡可能留有發(fā)展余地，所需土地可一次征用，分期擴建，初期可暫以綠地替代。
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3.2 優(yōu)化場地設(shè)計，減少環(huán)境污染
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受占地空間的限制，服務(wù)區(qū)內(nèi)會最大程度地增加建筑面積和停車場面積，如服務(wù)區(qū)規(guī)劃設(shè)計充分利用原地貌、地物資源，結(jié)合周邊地理環(huán)境進行設(shè)計，這實際上將是對自然環(huán)境的開發(fā)和保護，如圖6所示西漢高速公路的秦嶺服務(wù)區(qū)即為一例。
服務(wù)區(qū)的場地設(shè)計應(yīng)以合理組織車流和人流，滿足并便利各類使用者的功能和心理需要為準則。由于服務(wù)區(qū)是同時為人和車提供服務(wù)的，因此，在總體布局上特別要處理好為車服務(wù)的設(shè)施（如停車場、加油站、修理站等）與為人服務(wù)的設(shè)施（如休息廳、餐廳、公共廁所），以及室外休息庭院之間的關(guān)系，盡可能地避免相互干擾，為人的活動創(chuàng)造一個安全、舒適的環(huán)境。總體布局上要有明確的功能分區(qū)，讓使用者能夠清楚地辨識服務(wù)設(shè)施的各功能要素，并提供便捷清晰的活動流線，避免人流與車流的交叉。
場地排水和污水排放應(yīng)各自形成獨立的系統(tǒng)，不能混用。對于雨水進行收集，經(jīng)簡單處理后作為中水沖廁、澆灌植被、降溫、沖洗地面和車輛，可以大大緩解服務(wù)區(qū)自打井供水不足之需。而對于污水處理，完全可以借鑒生態(tài)污水處理系統(tǒng)，例如ETS®生態(tài)污水處理系統(tǒng)，它借鑒自然界水體自凈原理，加入人工強化技術(shù)，在系統(tǒng)中營造了一個平衡的自然生態(tài)環(huán)境，是傳統(tǒng)污水處理技術(shù)與先進技術(shù)的結(jié)合。系統(tǒng)內(nèi)部具有高程度的生物多樣性，同時由于其內(nèi)部形成了一種自然生態(tài)平衡，系統(tǒng)的運行具有較高的穩(wěn)定性。
ETS®給用戶帶來的不僅是污水資源化的價值，而且，對于廣大服務(wù)區(qū)無法與市政管線相接，而使周邊環(huán)境惡化帶來了新的轉(zhuǎn)機。ETS®每處理一噸污水費用為0.5元，其低運行費用為用戶節(jié)省了大筆長期投資，產(chǎn)生了較大經(jīng)濟效益，而景觀化的ET®污水處理生態(tài)系統(tǒng)則拉近了人與環(huán)保的距離。經(jīng)過處理的日常污水也可用于灌溉，甚至結(jié)合景觀設(shè)計形成生態(tài)池塘用水循環(huán)。沒有污染和廢棄物，利用凈化的廢水形成在半干旱地區(qū)難以出現(xiàn)的水景景觀，對于整個服務(wù)區(qū)生態(tài)環(huán)境的改善和人居環(huán)境質(zhì)量的提高效果顯著（如圖7所示）。
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服務(wù)區(qū)內(nèi)的綠化體系應(yīng)該不僅起到美化環(huán)境、劃分功能區(qū)劃的作用，而且應(yīng)結(jié)合氣候設(shè)計，例如在寒冷和嚴寒地區(qū)，種植與冬季主導風向垂直的常綠喬木，可阻擋寒風，這對大部分空間為室外的服務(wù)區(qū)尤為重要。同時，樹種選擇應(yīng)傾向于當?shù)貥浞N，便于成活、成長迅速，對地域化的生態(tài)環(huán)境有利，而立體綠化和喬灌草相結(jié)合的種植方式則可改善小氣候。
3.3 調(diào)整建筑布局，達到人性化與地域化要求
在調(diào)研中，發(fā)現(xiàn)當前許多服務(wù)區(qū)建筑布局相似、單調(diào)，不節(jié)地、不節(jié)能，針對此種現(xiàn)狀，基于低碳綠色理念，我們提出了以下幾點設(shè)計思路：
1、各功能空間在組織時盡量縮短交通路線，減少空間浪費；
2、超市在整個平面中的位置盡可能突出或明顯，以此來提高識別性，吸引消費者，以便提高經(jīng)濟效益；同時規(guī)模要適中，太大太小均不易于經(jīng)營；
3、平面、立面設(shè)計推薦使用非對稱格局，以此來打破單調(diào)感；
4、建筑設(shè)計時可以結(jié)合氣候考慮庭院布局，以此改善微氣候環(huán)境，同時美化環(huán)境；
5、設(shè)置一定數(shù)量及規(guī)模的灰空間，以達到室外向室內(nèi)的自然過渡；
6、空間設(shè)計時可以考慮“彈性空間”的設(shè)計，滿足不同時段的需求；
7、可以考慮在建筑南側(cè)使用太陽房，充分利用太陽能。
另外，建筑作為文化之載體，展現(xiàn)人文風采，交通建筑同樣需要表達其文化內(nèi)涵。高速公路的服務(wù)區(qū)建筑如何在商業(yè)吸引力和地方鄉(xiāng)土化形式中達到平衡，體現(xiàn)出濃郁的現(xiàn)代風格，并以其簡潔舒展的動感吸引旅客和緩解駕乘人員長期旅行的視覺、生理疲勞，也是高速公路服務(wù)區(qū)設(shè)計重要的追求目標。
3.4 推進節(jié)能一體化設(shè)計，力求高能效、低能耗
服務(wù)區(qū)地處城市之外的廣闊地區(qū)，遮擋較少，通過降低太陽輻射、增強建筑的自然通風效果是規(guī)劃節(jié)能的主要方向。由此，在規(guī)劃設(shè)計階段就要充分考慮建筑與外部環(huán)境的關(guān)系，充分利用自然資源，從總體上為建筑節(jié)能創(chuàng)造先決條件。建筑朝向以及建筑的空間組合關(guān)系就是規(guī)劃節(jié)能設(shè)計的重點。建筑的主要朝向應(yīng)迎合當?shù)叵募镜闹鲗эL向，以南北向或接近南北向布局為宜，減少東西向，利于自然通風。
對建筑師來說，應(yīng)通過被動式建筑設(shè)計手段來實現(xiàn)低碳綠色建筑設(shè)計?？傮w上應(yīng)立足當?shù)氐牡娜宋?、氣候特征，通過風——自然通風和風能利用，光——自然采光和太陽能利用，影——建筑遮陽、構(gòu)造遮陽、綠化遮陽和新能源構(gòu)件遮陽，綠——環(huán)境凈化、屋面綠化、整體拼裝和微藻發(fā)電，廢——拆遷材料回用、固體廢棄物再生、可再循環(huán)材料選用和設(shè)備高效節(jié)能等5種主要“生態(tài)”元素的構(gòu)造，結(jié)合技術(shù)設(shè)施進行一體化設(shè)計。主要措施如下：
1、重點要做好外墻節(jié)能構(gòu)造。例如在德國，外保溫建筑占建筑總量的80%，其中70%采用發(fā)泡聚苯板。為此，我們應(yīng)堅持采用此類高效成熟的建材，嚴把質(zhì)量關(guān)，精細施工，確保節(jié)能效果。
2、必須采用節(jié)能門窗。門窗框要防止“熱橋”；玻璃要采用中空玻璃、鍍膜玻璃（包括反射玻璃和吸熱玻璃）、防火玻璃及智能玻璃。此外就是必須保證門窗有良好的氣密性，平開窗的氣密性最好，建議優(yōu)先采用。
3、采用節(jié)能屋頂構(gòu)造及太陽能吸熱板屋頂和不用能源的可控制的通風屋頂?shù)取?/div>
4、根據(jù)情況靈活選用地源熱泵、水源熱泵、置換式新風系統(tǒng)，地面輻射采暖等新能源采暖和通風技術(shù)。
5、少用玻璃幕墻。服務(wù)區(qū)為追求自身形象，常不顧氣候條件采用大片玻璃幕墻，但是玻璃幕墻對于北方地區(qū)不僅熱損失大，自身清潔難度也大，還易造成光污染。
如能采取上述措施，則定能達到并超過節(jié)能50%的要求，這在我們實地調(diào)研后的模擬測試中也得到了證實。
四、結(jié)語
作為建筑物，無論在時間和空間上，它的碳排放是影響環(huán)境的主要來源，我們要樹立起先進的低碳文化理念，用低碳標準設(shè)計和建造各類建筑物，以有效控制和降低建筑的碳排放，并形成可循環(huán)持續(xù)發(fā)展的模式。構(gòu)建低碳型綠色建筑代表了當今社會建筑設(shè)計領(lǐng)域的發(fā)展趨勢，即自然、和諧、生態(tài)、低碳、宜居，實質(zhì)上是建筑文化的重大變革和發(fā)展，是后現(xiàn)代建筑的新標志，其深遠意義不可低估。
近年來，我國高速公路有了迅猛的發(fā)展，服務(wù)區(qū)作為高速公路網(wǎng)絡(luò)中的配套設(shè)施，更日益顯示其重要作用。同時，服務(wù)區(qū)的建筑設(shè)計及其功能布置作為建筑設(shè)計領(lǐng)域的一個特定類型也凸顯出其重要性，服務(wù)區(qū)建筑的大量出現(xiàn)、服務(wù)區(qū)成為交通建筑的基本構(gòu)成要素，這一切都使得基于低碳綠色理念的服務(wù)區(qū)建筑設(shè)計研究成為必然趨勢。
本文通過實地調(diào)研，從低碳綠色設(shè)計的理念出發(fā)，指出了當前我國高速公路服務(wù)區(qū)建筑設(shè)計方面存在的問題與不足，并提出了具體的設(shè)計思路，作為拋磚引玉，期望為完善我國高速公路服務(wù)區(qū)規(guī)劃設(shè)計理論、提高高速公路服務(wù)水平提供幫助。
參考文獻：
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7、王文錦朱道明 田啟國，論高速公路服務(wù)區(qū)的設(shè)計優(yōu)化[J]，江蘇交通，2003（4）24-25
作者簡介：
劉啟波（1970-），女，上海市人，工學博士，長安大學建筑學院副教授，碩士研究生導師。研究方向：綠色建筑設(shè)計及其理論。
聯(lián)系地址：郵編：710061，西安市崇業(yè)路9號 長安大學朱雀校區(qū)北院09-05信箱。電話：029-82337987；手機：13572508860；電子郵箱：LINKA_0@163.COM
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