绿色轨道交通车站建筑设计探讨

绿色轨道交通车站建筑设计探讨

摘要:近年来,城市轨道交通车站建筑的绿色化建设需求日益凸显,诸多省市已开展或正在开展轨道交通相关绿色技术研究,但目前,重庆市尚缺乏绿色车站相关标准体系。该文从设计咨询者的视角,分析了重庆市轨道交通车站绿色设计的影响因素及应遵循的基本原则,针对性地提出了适宜的设计方法及策略,以期为重庆市轨道交通车站的绿色可持续发展提供新的思路和方向。

关键词:轨道交通车站;基本原则;影响因素;绿色设计

0引言

轨道交通车站建筑的流量大、运营时间长、能耗高,绿色节能潜力较大,是推进交通系统绿色化发展的重要途径,也是绿色交通可知可感的直接呈现主体。轨道交通车站建筑属于公共建筑的一种,但又具有其自身的特殊性,相关技术体系与现有公共建筑(绿色建筑)技术体系并不完全一致,相关技术措施或设计实施方法路线也有差别。根据《重庆市城乡总体规划》,至2050年,重庆市将建成18条轨道交通线路,按照该比例,到2050年重庆地区共将建成约485座车站,除去目前建成开通运营的153座,还将修建约330座车站(图1)。城市轨道交通车站的大量修建,为轨道交通车站绿色建设提供了广阔的实践和推广空间。

1绿色车站解读

1.1定义

按照2019版《绿色建筑评价标准》中给出的绿色建筑的新定义,可以认为,绿色轨道交通车站是在其全寿命周期内节约资源(节地、节能、节水、节材)、保护环境和减少污染,为乘客和站务人员提供健康、舒适、便捷和高效的换乘和工作体验的城市轨道交通车站,主要类型有地下车站、地面车站及高架车站等。轨道交通绿色车站应满足适用、经济、安全、绿色、美观的要求,并在全寿命周期成本合理的前提下进行设计、施工,有效控制工程造价。

1.2内涵

轨道交通绿色车站被看作是一个立体的公共环保工程[1],其主要内涵包括以下三点:(1)节约,包括“节能、节地、节水、节材”,主要强调了要减少各种资源的浪费。节约资源、降低能耗是轨道交通车站绿色设计的基本特征。据统计,城市轨道交通是城市用电最多的“大客户”,一条线路的年用电量超过1亿kWh[1],因此,降低能耗是车站建筑绿色设计的重点考虑因素。在绿色设计过程中兼顾资源再生利用,践行4R(可再生、循环、重复利用、减量)原则,对能源、水、材料及土地进行合理利用[2];(2)保护环境,强调减少环境污染,减少碳排放;(3)满足功能使用需求,为乘客提供健康、适用、高效、便捷的使用空间。

1.3影响因素

1.3.1气候特征

太阳辐射、空气温度、湿度、气压、风、凝结、降水等气候因素影响建筑的节能设计和绿色设计。重庆市属于夏热冬冷地区,在轨道交通车站绿色设计中,气候特征在某种程度上影响或决定了车站的区域规划、选址与功能。

1.3.2地形特点

重庆地形连绵起伏,道路坡度大,地势陡峭,步行是短距离出行的主要方式[3],因此,在轨道交通车站绿色设计中,应充分利用地形高差,解决好“上下半城”的出行问题,优化车站建筑基本功能。

1.3.3水文地质

工程地质条件对车站建筑,特别是地下车站建筑的设计、施工有重大影响。重庆是座山城,工程地质条件具有典型的山城特色,在这样的城市地质环境修建地下车站在我国是不多见的[4]。

1.3.4适老适幼

随着老龄化的加剧,车站绿色设计中的适老、适幼需求日益突出。除了常规的导向标识和无障碍设计要求外,应加强车站空气流通,保证活塞风通风,设置母婴室、第三卫生间等健康舒适、全龄友好的服务设施(图2)。

2车站建筑绿色设计基本原则

轨道交通车站绿色设计是在车站建筑的设计中,运用可持续的发展理念、设计方法和技术措施,在满足使用功能的基础上,实现轨道交通车站建筑全寿命周期内的资源节约和环境保护,为人们提供健康、适用、便捷和高效的使用空间。依照公共绿色建筑相关理念,车站绿色设计应满足适用、经济、安全、绿色、美观的要求,并在全生命期成本合理的前提下进行绿色设计,合理控制工程造价。同时,按照相关文献资料和经验,轨道交通车站绿色设计应遵守以下一些基本原则。

2.1整体性原则

城市轨道交通系统包含车辆、线路、车站建筑、车辆基地等几个子系统,涉及到线路、车辆、建筑、结构、给排水、暖通空调、电气、通信、信号等诸多专业,具有高度的相互依赖性和统一性。轨道交通车站建筑作为一个子生态系统,在设计上须满足整体性原则,与其他几个子系统合理衔接。

2.2经济性原则

经济性是车站建筑规划建造决策的重要因素之一,如果轨道交通绿色车站的建造成本过高,那么其他方面再怎么令人满意,也都难以得到投资人的认可,所以绿色设计必须具备经济可行性。

2.3可持续性原则

轨道交通绿色车站作为公共绿色建筑的一种,首先应符合可持续发展的原则,做到人与自然的和谐相处。在车站的选址、设计和施工过程中,应符合所在地城乡规划,并符合各类保护区、文物古迹保护的建设控制要求,做到场地安全,无超标污染物排放,并对能源、水、材料及土地进行合理利用[5],轨道交通车站的出现不应破坏沿线地区的原有生态环境,同时,车站建筑本身还应与周围环境达到和谐共生的关系[4]。

2.4社会接受性原则

轨道交通绿色车站作为城市的名片,其绿色设计应展示当地的人文风情,弘扬当地历史文化,为行业起到示范作用。另外,车站建筑设计应与周边规划条件相结合,与城市综合交通枢纽接驳,结合交通枢纽集中布局,统一规划,统筹实施。

2.5乘客反馈性原则

轨道交通绿色车站在设计过程中,应注重社会对绿色车站需求的信息反馈,及时调整设计。绿色车站的主体是人,车站的乘客才是轨道交通绿色车站的最终享用者,因此,乘客的参与和信息反馈是重中之重。

2.6技术先进性原则

绿色设计不仅要根据车站建筑的具体情况进行具体分析,同时建议采取与绿色设计相适应的新技术、新设备、新工艺。重庆作为山地城市,地形起伏大,隧道埋深深,造成车站工程设计施工比较复杂;地形狭窄,使建筑布局很难在平面上拓展和开发;同时,重庆地区阴暗潮湿的特殊天气条件,致使建筑和车厢内部的用能需求与环境保障需求很难同时兼顾。因此,需要在有限的资源条件下,利用先进的节能绿建技术,创新性地解决地形和天气条件限制带来的一系列难题,因地制宜,促进山地城市轨道交通的绿色发展。

3绿色设计策略

绿色设计是建筑业在可持续发展战略指导下的核心实践措施,是引导城市轨道交通绿色发展的战略需求[1]。结合轨道交通车站建筑体系和绿色公共建筑的相关技术措施,本文对轨道交通车站建筑绿色设计的主要技术策略进行以下阐释。

3.1平面布局

车站建筑的平面布局设计应符合城乡总体规划、城市综合交通规划、环境保护和城市景观等的要求,且应满足远期客流量和运营管理需求,因地制宜布置车站,最大限度吸引客流。车站的规模、通行和服务设施应按系统设计能力,预测的超高峰小时最大客流量和换车需求,以及不同的运营工况确定,在保证乘客安全、布置合理、集散迅速、便于管理的前提下,应考虑兼顾与机场、铁路、公交站等换乘的便利性。

3.2外观设计

地面车站和高架车站建筑的绿色设计应考虑风环境、光环境、声环境以及周边既有建筑特征等条件,注重符合当地区域性的肌理关系,实现环境与建筑的和谐,并达到节能减排的目的。

3.3空气质量

健康舒适已成为公共绿色建筑的“标配”。在运行初期,新建车站站内空气质量难以保证,因此绿色设计应最大限度减少地下车站内部空间的封闭、沉闷和压抑感,创造舒适的乘车环境。车站空间中氨、甲醛、苯、总挥发性有机物、氡等有害物质含量应符合《民用建筑工程室内环境污染控制规范》GB50325等相关标准规定。同时,车站建筑室内装饰装修材料也须满足相应国家标准的要求,在条件允许时,宜优先采用装配式内装技术,实现车站空间的全装配,真正做到无甲醛、无污染。

3.4光环境

在设计过程中,地面车站和高架车站建筑参考《重庆市城市规划管理技术规定》中关于日照间距的要求,避免过多遮挡周边既有建筑,不降低周边建筑的日照标准。若不能避免,应采取有效措施,降低影响。当车站建筑靠近托儿所、幼儿园、中小学校建筑、医院建筑、疗养院等有明确日照要求的建筑时,建议通过模拟软件,计算分析建筑底层窗台日照时数,是否满足对应相关标准规范规定的日照要求。地面及高架车站采用玻璃幕墙时,应满足现行国家标准《玻璃幕墙光学性能》GB/T18091的要求,可见光反射率应控制在0.2以下。车站室外夜景照明设计应选用合适的灯具,并采取合理的措施有效控制光污染,车站建筑室外夜景照明应符合现行行业标准《城市夜景照明设计规范》JGJ/T163的规定。车站内充分利用天然采光改善室内光环境,并合理控制眩光。当车站建筑采用屋顶采光时,屋顶透光部分面积不宜大于屋顶总面积的20%。

3.5风环境

地面及高架车站场地内风环境有利于冬季室外行走舒适,过渡季、夏季自然通风。地面及高架车站建筑周围人行区域距离地面1.5m高度的风速放大系数小于2.0,风速小于5m/s。对于地面车站和高架车站建筑,外窗的可开启面积过小会严重影响车站内的自然通风效果,因此地面及高架车站的单一立面外窗(包括透光幕墙)应设可开启窗扇,且有效通风换气面积不宜小于外墙面积的10%。轻轨列车在隧道中运行会产生“活塞效应”,采取适当的措施,有效利用地铁车站的活塞风,可以减少机械通风机开启时间。在进行轨道交通车站绿色设计时,按照通风、空调工艺要求设置活塞风井、进风井和排风井,并根据周边建筑的现状或规划要求,风井集中或分散布置。

3.6热环境

轨道交通车站绿色设计应能缓解城市热岛效应。因此,地上车站建筑外墙和屋面宜采用浅色饰面,车站周边硬质地面宜采用透水铺装,或铺设太阳辐射反射系数不小于0.4的浅色材料[6]。重庆市夏季日照强烈,沿站台平行方向及西向(西偏北30度至西偏南60度)合理设置遮阳设备,可有效减少或控制太阳热量进入室内,降低建筑空调能耗。

3.7声环境

车站风亭、风井的噪声达到现行国家标准《声环境质量标准》GB3069及《重庆市城市区域环境噪声标准适用区域划分规定调整方案》相应的噪声限值标准。地下车站的声学环境会在一定程度上影响乘客和轨道交通员工的健康,地下车站建筑可合理进行声学设计,优化广播传声效果,减少相邻空间的噪声干扰以及外界噪声对车站室内的影响。加装声屏障等隔音降噪设施,以降低列车噪声对周边环境的影响。

3.8无障碍设计

轨道交通车站的各类设施均应满足无障碍通行的使用要求,并应符合现行国家标准《无障碍设计规范》GB50763的有关规定。如,车站公共区客流组织设计流向应清晰、流畅,尽量减少客流交叉,功能区应布局合理、方便管理;从站台至出入口设地面盲人导向带,并与车站外城市道路的盲人导向系统连通;站台至站厅、站厅至地面,两个出入口应设有无障碍电梯;自动检票机附近应设置能通过残疾人轮椅的专用检票口。站台、楼梯、通道、坡道、卫生间等有水房间采取防滑措施,防滑等级应达到现行行业标准《建筑地面工程防滑技术规程》JGJ/T331的有关要求。

3.9服务便捷

有条件的车站宜在车站公共区设置小型商铺、母婴室、第三卫生间,安装广告、广播、通信设施,满足乘客出行需求。针对重庆市特殊的山城地貌,特别是商圈地段的地下车站建筑,可考虑充分利用地下空间[7],例如车站与TOD(以公共交通为导向的发展模式)一体化开发,提高车站与商圈之间的便捷性。

3.10绿色建材

作为建筑的最主要载体,建筑材料的绿色化是实现建筑绿色化的重要途径。绿色建材是在全生命周期内,可减少对天然资源的消耗和减轻对生态环境的影响,有利于保护人体健康,满足质量性能要求,具有节能、减排、安全、便利和可循环特征的建材产品[8]。在轨道交通车站建筑绿色设计过程中,应因地制宜、就地取材,结合当地气候特点和资源禀赋,选用安全耐久、节能环保、施工便利的绿色建材。目前,重庆市已获得绿色建材评价标识证书的绿色建材(星级绿色建材)共计有90余种。在设计过程中采用具有“节能、减排、安全、便利和可循环”特征的绿色建材,有助于推动轨道交通的高质量、高水平发展(图3)。

3.11设备的设计及选用

电梯机房、设备用房应远离有声环境要求的管理用房和乘客区域,设备、管道应采用有效的减振、隔振、消声措施,选用低噪声、低振动设备。在满足功能要求,并安全可靠的前提下,弱电系统设备应选用高效节能的数字化产品。在保证系统性能指标的前提下宜采用虚拟化、分布式存储等技术[8]。

4结语

进行城市轨道交通车站建筑绿色设计,创新车站建筑绿色发展理念,提升车站的绿色性能,是践行节能减排的国家政策的客观需要。本文结合《重庆市轨道交通技术标准》,以重庆市绿色建筑的设计咨询工作为基础,对绿色车站的内涵、影响因素进行了解读,并对车站绿色设计的基本原则、技术路线、设计策略进行了分析、总结。轨道交通车站作为“百姓”建筑,在为大众出行服务的基础上,应吸取公共绿色建筑设计的经验,提升车站建筑的“绿色度”。

参考文献:

[1]卜文婧.兰州地铁1号线文化宫站绿色设计研究[D].西安:西安理工大学,2017.

[2]苟红英.绿色居住小区节水与水资源利用技术研究[D].重庆:重庆大学,2007.

[3]郭劲松.重庆跨座式单轨车站建筑设计探索[J].隧道与轨道交通,2018(3).

[4]方玉树,郑颖人,姜广荣.重庆市轻轨一号线工程地质分析[J].水文地质工程地质,1994(4).

[5]张明顺,吴川,张晓转,等.绿色建筑开发手册[M].北京:化学工业出版社,2014:16-17.

[6]DBJ50-052-2016公共建筑节能(绿色建筑)设计标准[S].重庆:重庆出版集团,2016.

[7]胡映东,赵晨.绿色地铁站建筑设计初探[J].建筑科学,2014(6):132-138.

[8]DBJ50/T-230-2015绿色建材评价标准[S].重庆:重庆出版集团,2015.

作者:董恒瑞 秦砚瑶 刘军 张辉刚 单位:中煤科工集团重庆设计研究院有限公司 绿色建筑技术中心