高速公路服务区低碳生态技术体系
霸气路路飞
2022年10月10日 14:33:48
来自于道路工程
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近年来,为落实绿色交通建设要求,交通运输加快建设以绿色低碳为特征的交通运输体系,对高速公路服务区的建设也提出了更高要求。目前国内外针对高速公路服务区的低碳、生态、环保创建技术成果很多,大都基于节能、节材、节气、节油、节电、绿化等几个方面开展研究和技术示范。在低碳服务区技术方面,关于高速公路服务区低碳、生态和环保方面的研究较多,但多局限于单一方向应用技术研究,缺乏系统性的技术体系研究,而且关注降碳节能减排技术较多,对服务区固碳释氧技术的研究较少。本研究结合高速公路服务区建设实际需求及低碳技术发展,从绿色建筑、绿色照明、清洁能源利用、资源节约与循环利用及固碳技术等方面开展研究,构建绿色、环保、低碳生态服务区。

近年来,为落实绿色交通建设要求,交通运输加快建设以绿色低碳为特征的交通运输体系,对高速公路服务区的建设也提出了更高要求。目前国内外针对高速公路服务区的低碳、生态、环保创建技术成果很多,大都基于节能、节材、节气、节油、节电、绿化等几个方面开展研究和技术示范。在低碳服务区技术方面,关于高速公路服务区低碳、生态和环保方面的研究较多,但多局限于单一方向应用技术研究,缺乏系统性的技术体系研究,而且关注降碳节能减排技术较多,对服务区固碳释氧技术的研究较少。本研究结合高速公路服务区建设实际需求及低碳技术发展,从绿色建筑、绿色照明、清洁能源利用、资源节约与循环利用及固碳技术等方面开展研究,构建绿色、环保、低碳生态服务区。

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一、服务区低碳生态建设原则
(一)安全舒适原则
在低碳服务区景观绿化设计中,不能盲足追求低碳指标,过多种植碳汇能力强、体积较大的乔木植物,忽略了服务区本身行车安全,做到因地制宜,绿化设计须和交通安全设计有机结合起来,综合考虑植物与交通标志的布置,合理设计服务区绿化景观。同时,在服务区建设施工的过程中,对于一些不必要的机械尽量不要操作,宜多采用低碳化施工设施,减少碳的排出,使其符合低碳的要求。
(二)经济环保原则
植物物种选择及施工选材要保护经济性,同时也要考虑控制后期维修和养护的费用,最大限度降低人力消耗和财力消耗。同时,在建设低碳生态景观时,选材尽量既优质又环保,严格控制材料的成本,宜使用新型材料,做到对自然环境的保护。
(三)适地适树原则
服务区低碳生态景观宜选用当地本土植物,充分结合当地自然环境及气候条件,要合理地配置植物,植物的选择要适地适树,将恢复地带性植被的植物作为绿化的首选。
(四)生态系统稳定原则
要考虑植物的多样性,增加植物群落的稳定性,增加绿量。在保证既实用又美观的前提下,合理配置植物物种,如采用速生树种与慢生树种搭配种植、常绿植物与落叶植物搭配、乔灌草合理配置等方式,要尽量保持原有的生态系统,确保植物的多样性。


二、低碳生态服务区技术体系
高速公路服务区的碳主要产生在施工建设和营运管理过程中的绿地植被占用、用电、用水和燃气消耗等。影响服务区碳产生的主要因素有服务区施工建设面积与规模、设施种类、服务质量、加油站数量、加气站数量、充电桩数量、检修站数量、服务区供配电系统设备选用、节能供电方式、照明灯具节能与控制、数量及功率、服务区供暖制冷系统、服务区建筑物材质、污水处理方式等。 低碳生态服务区建设应着重采用节能低碳技术、固碳技术、清洁能源利用技术等实现低碳生态的目的。 低碳生态服务区的技术体系框架如图1所示。

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1“低碳生态服务区的技术体系框架
三、服务区低碳生态建设策略
(一)低碳规划与选址方法
1)绿色选址
高速公路服务区的选址对于服务区的施工建设和运营管理都有重要的影响,为了确定绿色服务区的选址,应该综合考虑地质地形、大气环境保护和水环境保护等方面的条件。高速公路服务区一般是按50km左右设置1对服务区进行规划建设,由于服务区的建筑面积比较小,一般在选址过程中应充分考虑降低对周边环境的影响,尤其应特别重视在两控区范围内的地区。因此,高速公路服务区应选择地势平坦、对环境生态影响最低的开阔地建设。服务区选址时应避免选在饮用水水源地保护区、受保护的水体附近。在生活饮用水源地、风景名胜区水体、重要渔业水体和其他有特殊经济文件价值的水体的保护区内,不得新建服务区污水排放口。
2)节约土地
服务区占地面积较大,征地费用高,土石方量大,对整个投资的影响很大。不合理的土地征用,不仅造成土地面积大量浪费,也使得在建筑设计的过程中无形增加了设计难度与建设成本。因此,服务区的建设应选择征地容易、费用较低、破坏较小、易于建设的地方,例如贫瘠的旱田、杂木林、偏僻的荒野等,减少对耕地、森林、住宅用地等的破坏,降低建设成本。应该充分利用原有资源、现有技术手段,实现少征用土地,减少对自然环境和农业生态方面的影响。通过一系列技术手段,改善服务区现状,合理规划用地,满足功能设施布设。



(二)服务区节能减排技术
开展建筑节能设计。 在服务区房建设施的设计、施工和运营过程中,通过采用建筑节能指标,提高房建设施结构热工性能,采用节能型设施、可再生能源设施及清洁能源利用设施,降低房建设施自身能源消耗。低碳生态景观可充分利用自然采光、自然通风、建筑保温等方式来实现服务区房建设施节能减排。公共厕所可采用敞开或半敞开的形式,在屋顶设置花园或采用垂直绿化方式,不但可以达到保温的效果,还可以使得建筑显得生机盎然。
低碳生态景观采用低碳、耐久性好、可回收利用的材料。 对于材料的碳排放应从其整个寿命周期来考虑,因此,在选用建筑材料时不仅要考虑它在使用过程中的碳排放,还应考虑其在生产形成过程中的碳排放。另外,合理利用园林建设场地内的一切可利用材料,以此减少新材料的使用量。
推广应用绿色照明技术,通过提高服务区照明设施能效,提高能源利用率,在满足服务区照明需求的条件下,宜采用节能、环保、安全、舒适的绿色照明设施,营造体现现代文明的光文化。高效节能以消耗较少的电能获得足够的照明,减少电厂大气污染物的排放。安全、舒适指光照清晰、柔和,不产生光污染。绿色照明主要包含照明设施、照明设计及照明维护管理3项内容,具体包括开发并应用高光效的光源、开发并应用高光效的灯具和智能化照明控制系统、合理的照明方式、充分利用自然光及加强照明节能管理5个方面。
(三)加大固碳技术推广应用
1)增强配置植物的碳汇能力
碳汇功能是路域及服务区景观主要功能之一,低碳生态景观充分发挥了园林植物的汇碳能力,将空气中温室气体收集、储存于其根系或土壤,是一种最为经济的减碳方法。 植被与土壤是绿地发挥固碳功能的主要组成部分,因此,为了绿地的汇碳功能,必须合理种植、补植、养护,避免碳释放过快。园林绿地应将不同根系的、不同根系深度的植物搭配种植,最大限度地增大单位面积固碳量。另外,在同一绿地中种植各种年龄层次的树木可增强绿地的碳汇稳定性。养护过程中减少机械除草、清除落叶等一些不必要的养护行为,不但可让植物自然生长,还能最大限度地发挥其固碳能力。
1低碳生态景观绿化植物组合模式

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服务区在进行绿化植物组配布置时,不仅需考虑绿化植物的生态特征,也需与服务区各功能分区的需求相结合。 服务区主辅路分隔带需要绿化植物起到阻隔遮挡的作用,在生态方面需要吸声吸尘的功能。在停车场区域,绿化植物需要起到隔离作用,同时提供优良的树荫,并在分支点满足行车要求。在服务区综合楼周边的绿化植物,需要提供美化与遮阴等功能,同时要求植物本身对人体无害,其根系对建筑物不产生影响。在加油站周边,绿化植物的主要功能是绿化覆盖,同时要求其根系不影响加油站的主体结构和使用功能。对于休闲观赏区,绿化植物的配置需要充分考虑其造景功能,要求植物具有舒适、美观、有香气、适宜人驻足等作用,需要提供遮阴并对人体无害。对服务区内部功能空间进行分类,根据各个功能空间的服务功能特点,提出基于生态景观需求的主要绿化植物组合模式。
2)注重生态的多样性
生物多样性是一个区域内生命形态的丰富程度,是生命在其形成和发展过程中跟多种环境要素相互作用的结果,是生态系统不断演化的结果。形态结构简单的生态稳定性差,形态结构越是复杂的生态环境稳定性越强,其自我生存发展能力也越强。低碳生态景观强调生态布置的多样性,以提高路域及服务区景观的自身生存、调节、恢复、发展的能力。对于高速公路服务区的绿化景观设计,首先要合理地配置植物,植物的选择要适地适树,恢复地带性植被建设也就是乡土植物的运用,同时也要考虑植物的多样性,增加植物群落的稳定性,增加绿量。通过不同层次结构的植物种类和数量的配置,使各物种能在稳定的环境中协同进化,将服务区发展成一个接近原生生态系统的自然生物防护体系。
3)降低生态景观维护的碳成本
在服务区生态景观设计时,影响生态景观维护所需的碳成本主要包括材料的选择和对生态景观管理的规划。在施工期中的碳成本通常是一次性成本,而运营养护期的碳成本呈持续逐年递增的趋势。大自然中植物是持续生长和变化的,但公路路域生态景观建设为了满足运营安全要求,通常要运用修剪、施肥、灌溉等多种手段,会带来持续不断的CO 2 排放。因此,在生态景观设计过程中,应遵循景观生态学原则,充分利用可持续、生态学和自维持措施,使服务区绿化景观适应生态系统的变化,把服务区生态景观维护碳成本控制在低标准之下。
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天府国际机场高速服务区效果图
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乐西高速大风顶服务区效果图
(四)绿色能源开发利用
低碳生态景观可以充分利用太阳能、风能等清洁的、可再生能源以供照明使用。利用光伏电池板发电,通过白天的阳光照射产生的电能可满足夜晚的照明。服务区道路两边的照明灯采用风光互补发电灯,利用地源空气源热泵调节室内温度减少能源消耗等。 根据服务区所处地点的自然地理及气候条件,选择推广应用太阳能光电、太阳能热水、地源热泵等绿色能源开发利用技术。
1)太阳能发电
光伏发电系统主要由太阳电池板(组件)、控制器、逆变器3大部分组成,对需储存电能的还需配备蓄电池。系统设计宜采用光电市电互补模式,当蓄电池电量不足时,自动切换到市电供电模式。应根据用电要求选择适宜的光伏系统类型及其电压等级和相数,一般而言,高速公路服务区多采用独立光伏系统。
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2)太阳能热水系统
太阳能热水系统是指将太阳辐射转换为热能以加热水并输送至各用户所必须的完整系统,通常包括太阳能集热器、储热器、循环泵、连接管、支架及其他零部件、控制系统和必要时配合使用的辅助热源,可满足服务中心、餐饮休闲区、后勤楼、北区服务站、维修站等洗手、淋浴等热水需求。
3)地源热泵技术
根据地热能交换系统形式的不同,地源热泵系统分为地埋管地源热泵系统、地下水地源热泵系统和地表水地源热泵系统,常用于夏热冬冷地区夏季空调制冷和冬季供暖。
(五)资源节约与循环利用
1)生活污水再生利用
服务区建设追求景观创造的效果的同时,也要注意对水的管理,对水的智能化管理可很好地达到节能减排的效果。主要措施有将雨水收集再次利用、对污水加强管理,建立雨水、污水综合管理系统,让废水经过处理后转化为再生水,然后再将这些高品质的再生水利用到服务区景观绿化用水中。
2)雨水收集利用
结合当地气候条件,综合考虑雨水收集的可行性,设置专门的雨水收集系统,通过提高服务区的绿地率和透水砖铺地等措施以利于雨水下渗,进而达到雨水收集利用的目的。此外,服务区小型车停车位宜采用草坪砖绿化,建筑四周均采用透水砖铺地等措施,以利于雨水对地下水进行补给。
3)节水器具
服务区对有人口集中和流动量大特点的游客服务中心、餐饮休闲区的房间、厕所等安装感应式冲洗小便器、感应式洗脸盆、感应式冲洗大便器等节水器具,既节约水资源,又减少污水排放,社会及环境效益显著。
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四、结论
1)低碳生态服务区要从规划设计、建设、运营全过程实现绿色低碳、生态、服务、建设理念的贯彻落实,采用低碳理念下服务区建设的关键技术,建立支撑高速公路低碳生态服务区创建的关键技术体系,全方面实现服务区建设运营各阶段的施工节能、建设节能和运营节能减排。

(2)低碳生态服务区需结合高速公路发展趋势和人民群众出行需求,以及高速公路所处区域的自然地理特点及气候条件,在保证服务区服务功能的前提下,充分利用绿色植物、绿色能源、新技术、新材料,实施“固碳释氧”和“节能减排”的“碳补偿”措施,实现碳排放和碳抵消的平衡,达到建设低碳生态服务区目标。

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