文 交通運輸部科學研究院環(huán)境中心 簡麗
服務區(qū)作為高速公路沿線重要的基礎設施,在為司乘人員提供優(yōu)質服務的同時,也肩負著踐行公路交通低碳發(fā)展的責任,例如充電引導、燃料續(xù)航、道路擁堵疏解等,除此之外,服務區(qū)自身建設運營過程也會產生一定的能源消耗及碳排放,也應該著力解決。服務區(qū)區(qū)域相對集中、管理相對獨立、具有較大開敞空間,較易于開展碳減排工作;同時,服務區(qū)涉及社會公眾人員多,示范效應強,因此當前背景下推進綠色低碳服務區(qū)建設,以點帶面,促進公路行業(yè)綠色低碳發(fā)展,具有積極意義。
2021年10月24日,國務院印發(fā)《2030年前碳達峰行動方案》,“交通運輸綠色低碳行動”被納入“碳達峰十大行動”之一,明確要推動運輸工具裝備低碳轉型、構建綠色高效交通運輸體系、加快綠色交通基礎設施建設?!笆奈濉睍r期,交通運輸進入加快建設交通強國、推動交通運輸高質量發(fā)展的新階段,與此同時,要服務國家碳達峰、碳中和目標。在此背景下,綠色服務區(qū)建設也需要進一步強化減污降碳協(xié)同增效,不斷提升節(jié)能降碳水平,更加突出碳減排的要求。
“雙碳”背景下綠色服務區(qū)建設需要統(tǒng)籌兼顧,從服務區(qū)規(guī)劃設計到建設施工再到運營養(yǎng)護整個生命周期統(tǒng)籌考慮,多措并舉,全過程推進;需要充分發(fā)揮科技引領的作用,通過技術革新,在盡量不增加工程造價及運營費用的基礎上,實現全要素、全周期碳減排;需要考慮高效的協(xié)同治理,重視生態(tài)保護、污染防治、資源節(jié)約、節(jié)能減排等多目標的協(xié)同,促進服務區(qū)綠色低碳水平提升,實現協(xié)同增效。
服務區(qū)在設計之初,應綜合考慮在路網中的地位和作用、用地條件、預測交通量、交通組成及服務需求等因素,堅持遠近結合,科學規(guī)劃用地和建設規(guī)模。有些服務區(qū)在規(guī)劃之初功能定位不清晰,導致建成不久即頻繁改擴建,造成資源和能源的極大浪費。
服務區(qū)場地規(guī)劃方面,在一些地形條件復雜的區(qū)域,例如臨近山體的服務區(qū),為滿足梯形布局規(guī)則,往往采用深挖高填、大規(guī)模整地的做法,既破壞生態(tài),在施工中也耗能巨大。而根據原地形地貌、自然水域、濕地和植被的分布情況,靈活設計服務區(qū)的布局形式,通過主線雙側分離非對稱式、主線單側集中式等形式及遠離主線布置等方式,避免對山體的開挖、對于自然水體的切割及對森林植被的破壞等,可最大程度減少對原生態(tài)的擾動。
靠近山體選址的服務區(qū)采用依地勢梯級布局的形式或利用地形分隔服務區(qū)各功能區(qū)的方式,能夠避免大填大挖破壞原地形,也極大降低了施工能耗,實現了生態(tài)保護和節(jié)能降碳的協(xié)同。
服務區(qū)建筑承擔著為司乘人員提供如廁、就餐、購物、室內休憩等綜合服務功能,但同時在運營過程中的照明、采暖、空調等能耗也是服務區(qū)運營期間最主要的能耗部分。通過采用先進節(jié)能設計理念和施工技術使建筑結構達到最優(yōu)化,極大限度地提高建筑的保溫、隔熱和氣密性。
通過新風系統(tǒng)的高效熱(冷)回收裝置將室內廢棄的熱(冷)量回收利用,可降低建筑的采暖和制冷需求;進行外墻外窗的精細化設計,在此基礎上,通過有效地利用自然通風、自然采光、太陽能輻射和室內非供暖熱源隔熱來實現舒適的溫度、濕度和采光環(huán)境,最大程度地降低對主動式機械采暖或制冷系統(tǒng)的依賴或者完全取消這類設施,可從源頭極大地降低運營期間的建筑能耗。
高速公路服務區(qū)具有滿足布設太陽能光伏組件和熱泵系統(tǒng)的開敞空間,集約化利用服務區(qū)土地資源開展可再生能源利用,是節(jié)能降碳的重要途徑。自2012年媒體報道全國首個采用太陽能光伏發(fā)電的服務區(qū)建成以來,不同省份服務區(qū)陸續(xù)開展了該項技術的應用。
以安徽省某服務區(qū)安裝的太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)為例,光伏面板陣列鋪設在兩側服務區(qū)的綜合樓、員工宿舍樓、配電房、機修間樓頂,斜面樓頂光伏組件采用平鋪安裝方式,共采用250瓦多晶硅光伏組件1560塊,組件總裝機容量390千瓦,鋪裝總面積2400平方米。光伏系統(tǒng)產生的電能采用380伏低壓并網的方式,就近接入服務區(qū)內部電網低壓側,即發(fā)即用,被服務區(qū)內部用電設備消耗,剩余電量上網。光伏發(fā)電系統(tǒng)年度總發(fā)電量達到了29.91萬千瓦時,折合節(jié)約98.7噸標準煤,節(jié)能效果顯著;其中24.2萬千瓦時,即光伏總發(fā)電量的80.9%,為供給服務區(qū)自用,占到了服務區(qū)總用電量的53.1%。
今后,為達到更高的碳減排目標,可以結合服務區(qū)使用功能,進一步靈活太陽能光伏應用形式,比如通過光伏建筑一體化(BIPV)設計,將太陽能同時用于發(fā)電和建筑供暖,光伏建筑一體化技術可基于薄膜太陽能技術,建筑立面采用太陽能光伏玻璃,弱光性好、發(fā)電閥值低,尺寸和顏色可根據建筑景觀需求定制,輕荷載和曲面屋頂等異型建筑光伏則可采用柔性光伏組件。另外,其他功能區(qū)域也可考慮柔性光伏組件的靈活應用,如光伏車棚,光伏衛(wèi)生間、光伏座椅及涼亭、智慧路燈等,有條件時還可與園林景觀結合,不僅可增加發(fā)電量,更可以增強趣味性,宣傳展示效果好。
熱泵技術也是一種非常節(jié)能的建筑采暖空調技術,其中空氣源熱泵相比于其他熱泵技術,設備成本低、使用靈活,目前在服務區(qū)有一定應用,但其節(jié)能效果沒有地源熱泵顯著。但是,地源熱泵系統(tǒng)工藝相對復雜、技術含量高,水文地質、工程地質和地溫場特征等情況,都是決定地源熱泵系統(tǒng)能否成功應用的關鍵。
根據服務區(qū)供應側的資源條件和需求側的用能特性,可以采取多種能源相互補充的方式,構建綜合能源自治單元。因地制宜、綜合利用,使各種能源種類間形成良性互動,取長補短,彌補單一能源供應方式的不足,促進服務區(qū)內能源使用的清潔高效、安全可靠生產和供應,多種能源靈活轉換,實現優(yōu)化配置和高效利用。
服務區(qū)綠化建設中,除了考慮植被種植本身的景觀生態(tài)作用外,還可以結合服務區(qū)景觀分區(qū)的功能要求和提高植被碳匯能力綜合統(tǒng)籌,實現服務區(qū)綠化植被景觀生態(tài)、使用功能、碳匯效益的統(tǒng)一。
蘇通大橋服務區(qū)
使用功能方面,植被種植可以根據服務區(qū)不同區(qū)域的特點,采用不同處理方式。比如,服務區(qū)與高速公路主線之間的場地,可以通過營造微地形及植物密植的方式將服務區(qū)場區(qū)與高速公路主線適當隔離,減少主線車流對服務區(qū)內部的干擾,植物密植可選擇成片的色葉植物或開花喬灌木,形成較好的行車景觀效果;停車區(qū)與服務區(qū)建筑之間,可以通過綠地圍合分隔,減少車輛對建筑的影響,綠地內宜栽植分支點高、冠大蔭濃的喬木為??寇囕v遮蔭;服務區(qū)綜合服務樓及周邊的廣場和綠地宜多使用當地特有的果樹、花灌木和色葉植物,營造層次豐富的植物群落;服務區(qū)周邊與外部場地分割過渡的區(qū)域,可以采用植物種植為主的方式強調服務區(qū)景觀與周圍環(huán)境的融合。
碳匯效益方面,植被種植可因地制宜合理選擇碳匯能力強的種類。研究表明闊葉樹的碳匯能力普遍大于針葉樹,喬木的碳匯能力普遍大于灌木、草本,并且不同品種的植物在碳匯能力上也存在差距。比如,華北地區(qū)常用植物中,垂柳、國槐、刺槐、銀杏、皂莢的固碳能力在喬木中表現更為出色,在進行植物選擇時,可適當提高此類植物的比例,進而提升植被整體的碳匯能力。
污水和垃圾處理設施是服務區(qū)重要的配套污染防治設施,其安全可靠的運行是綠色服務區(qū)建設的最基本要求,低能耗運行也是現階段應考慮的問題。早期建設的服務區(qū)污水處理設施,接近80%采用以接觸氧化為主要工藝單元的地埋式一體化裝置,機電設備多、自動化水平低、能耗大且出水達標困難。
近年來圍繞解決服務區(qū)污水處理的上述問題,已有一些先進的技術成果,主要集中在兩個方向:一是采用生化與生態(tài)組合的低能耗、低管養(yǎng)處理工藝,充分利用人工濕地等生態(tài)處理工藝運行基本不耗能、抗沖擊負荷能力強、運行管理簡單、出水水質穩(wěn)定的優(yōu)點,在現階段服務區(qū)現場缺乏專業(yè)化人員運行污水處理設施的情況下,實現達標排放;二是提高污水處理設施的自動化運行水平,通過安裝水質在線監(jiān)測儀表等,由專業(yè)人員遠程控制污水處理系統(tǒng)的運行,實現專業(yè)化集約化的運營管理。
服務區(qū)普遍重視垃圾的分類收集,收集后臨時儲存由專業(yè)部門定期清運,但在臨時堆放暫存環(huán)節(jié)的污染防治還有所缺失,存在二次污染。部分服務區(qū)試點垃圾站房密閉措施,設置給水管道并配備沖洗龍頭,用于地面沖洗及定期消毒,沖洗排水匯入污水管網由服務區(qū)污水處理設施處理,徹底消除污染;一些垃圾產生量相對較大的服務區(qū),安裝了升降式垃圾壓縮裝置,可有效緩解節(jié)假日等高峰期垃圾量大、清運困難等問題,可節(jié)約清運能耗。
“雙碳”背景下公路基礎設施的綠色低碳發(fā)展將會境界更高、視野更寬、層次更深,服務區(qū)做為公路基礎設施中的重要一環(huán),更應該成為踐行行業(yè)綠色低碳發(fā)展責任、提升高速公路社會形象的重要窗口,必須扎實推進相關工作,才能取得滿意結果。