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寧高高速公路是連接江蘇省南京市區(qū)與溧水、高淳兩縣及蘇南、皖南地區(qū)的主要快速通道，全長45.943k m。由于長期承擔(dān)大部分來往于南京與溧水、高淳、南京與杭州之間的重載交通，路面已經(jīng)出現(xiàn)了一定程度的病害，急需專項(xiàng)改造以保障路面正常使用狀況。另外，由于寧高高速公路將納入江蘇省高速公路聯(lián)網(wǎng)收費(fèi)系統(tǒng)，所以在改建過程中，除了路面改造工程外，還將涉及到房建、附屬設(shè)施的技術(shù)改造。整體來看，寧高高速公路改建項(xiàng)目是一項(xiàng)較大的系統(tǒng)工程。本文依托寧高高速公路改建項(xiàng)目，對改建過程中涉及的節(jié)能減排、低碳環(huán)保技術(shù)進(jìn)行探討，一方面為相關(guān)新技術(shù)的應(yīng)用積累廣泛經(jīng)驗(yàn)，另一方面也為今后類似工程在節(jié)能環(huán)保方面提供借鑒。

節(jié)能環(huán)保型高速公路的發(fā)展

現(xiàn)狀在未來十年，我國2000年前后修建的高速公路將相繼進(jìn)入大修期，同時加上部分新建高速公路，根據(jù)相關(guān)統(tǒng)計(jì)，預(yù)計(jì)到2020年用于新建、養(yǎng)護(hù)的瀝青混合料每年將超過5億噸，廢舊路面材料每年達(dá)到1億噸。材料資源消耗嚴(yán)重、循環(huán)利用率低（目前我國循環(huán)利用率僅10%～20%，而發(fā)達(dá)國家已達(dá)到80%以上），需要更加重視“資源節(jié)約、環(huán)境友好”的技術(shù)理念。但是，結(jié)合當(dāng)前我國社會發(fā)展和高速公路技術(shù)水平現(xiàn)狀來看，仍面臨巨大挑戰(zhàn)。

工程需求量巨大根據(jù)交通運(yùn)輸“十二五”發(fā)展規(guī)劃，我國道路建設(shè)和養(yǎng)護(hù)對石料、瀝青和水泥等原材料消耗巨大。未來由于交通維護(hù)及建設(shè)的需求將進(jìn)一步擴(kuò)大，在龐大的交通設(shè)施建設(shè)中如何提高原材料的開采利用率，開發(fā)筑路替代材料，提高廢舊材料利用率等，顯得尤為迫切。

道路材料循環(huán)利用率低我國公路網(wǎng)總里程已達(dá)到450萬公里，大部分公路將逐漸進(jìn)入大修、中修期，這將產(chǎn)生大量的廢舊混合料。按照5%的維修、改建率計(jì)算，每年廢舊瀝青混合料將產(chǎn)生2億多噸，其經(jīng)濟(jì)價(jià)值據(jù)粗略估算可達(dá)20億元以上，但是由于我國舊路面的再生利用技術(shù)還不成熟，利用率僅為10%～20%。

公路附屬設(shè)施節(jié)能技術(shù)應(yīng)用仍需加強(qiáng)公路建設(shè)是一項(xiàng)系統(tǒng)工程，尤其對于高速公路改擴(kuò)建來說，其中不僅涉及到路面改造，而且還涉及到房建、服務(wù)區(qū)等附屬設(shè)施的改造。針對目前高速公路仍主要利用區(qū)域電網(wǎng)供電、過濾凈化處理污水排放和高壓鈉燈提供照明等常規(guī)方式，在這些附屬設(shè)施中仍然可以大力推廣節(jié)能減排技術(shù)，如太陽能發(fā)電、服務(wù)區(qū)廢水循環(huán)利用、安裝節(jié)能燈等。

設(shè)計(jì)、施工及運(yùn)營節(jié)能環(huán)保對策

對于寧高高速公路改建工程來說，設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)將決定工程的節(jié)能環(huán)保特性。本項(xiàng)目針對改造工程設(shè)計(jì)及施工、運(yùn)營環(huán)節(jié)，提出節(jié)能環(huán)保對策。

方案設(shè)計(jì)階段的節(jié)能環(huán)保對策設(shè)計(jì)階段節(jié)能環(huán)保對策主要體現(xiàn)在兩個方面，一是節(jié)能環(huán)保設(shè)計(jì)理念，主要指在設(shè)計(jì)過程中應(yīng)該避讓環(huán)境敏感點(diǎn)，節(jié)約土地資源，減小環(huán)境影響；二是節(jié)能減排技術(shù)方案設(shè)計(jì)，即在方案設(shè)計(jì)階段，綜合改造方案的節(jié)能、環(huán)保特性與經(jīng)濟(jì)性，保證設(shè)計(jì)方案的節(jié)能減排效益。

施工建設(shè)階段的節(jié)能減排對策公路施工建設(shè)階段是造成環(huán)境污染和生態(tài)破壞的主要時期，施工階段節(jié)能減排對策主要包括以下兩個方面，一是施工機(jī)械能耗管理，綜合評價(jià)目前使用的工程機(jī)械，對其整體狀況、耗油量、燃油的燃燒率進(jìn)行評估檢測，必要時對現(xiàn)有施工機(jī)械、拌和樓等設(shè)備進(jìn)行技術(shù)改造，降低燃油消耗；二是“最大程度地保護(hù)、最小程度地破壞、最大限度地恢復(fù)”生態(tài)環(huán)境，同時減少廢棄物的排放。

運(yùn)營管理階段的節(jié)能減排對策環(huán)境友好型公路要求在公路運(yùn)營管理過程中“安全高效、持續(xù)發(fā)展”，通過加強(qiáng)養(yǎng)護(hù)管理，消除安全隱患，不斷提高公路的運(yùn)輸能力和使用質(zhì)量。開展公路運(yùn)營過程中環(huán)境質(zhì)量監(jiān)測、環(huán)保工程使用效果檢查、生態(tài)恢復(fù)情況調(diào)查，發(fā)現(xiàn)問題及時解決，減小公路建設(shè)對沿線環(huán)境和居民的不利影響，使公路逐漸融入沿線自然環(huán)境和社會環(huán)境之中，真正實(shí)現(xiàn)公路與環(huán)境的和諧統(tǒng)一。

“節(jié)能環(huán)保型”路面材料技術(shù)

本工程結(jié)合已有成果和成功工程經(jīng)驗(yàn)，進(jìn)行瀝青路面材料再生技術(shù)、橡膠瀝青技術(shù)、溫拌技術(shù)的應(yīng)用研究，為類似工程積累經(jīng)驗(yàn)并樹立示范工程典范。

舊瀝青路面廢料循環(huán)再生利用技術(shù)瀝青再生技術(shù)能最大限度利用廢舊混合料，直接節(jié)省大量的瀝青資源和砂石料，是從根本上解決成本和環(huán)境問題的有效途徑。本工程結(jié)合老路面狀況特點(diǎn)，采用廠拌冷再生技術(shù)對舊瀝青路面廢料進(jìn)行再生利用。在實(shí)施過程中，重點(diǎn)解決原材料技術(shù)要求、配合比設(shè)計(jì)方法、路用性能及設(shè)計(jì)參數(shù)、施工技術(shù)等關(guān)鍵問題。

廢舊輪胎橡膠粉改性瀝青技術(shù)橡膠瀝青混合料不僅具有抗裂、耐久等性能，還可以充分利用廢舊輪胎橡膠粉，是一種減少“黑色”環(huán)境污染的有效辦法。

目前我國橡膠瀝青技術(shù)應(yīng)用較多為斷級配橡膠瀝青混合料A R-AC13和橡膠瀝青應(yīng)力吸收層A R-SA M I。本工程將重點(diǎn)根據(jù)橡膠瀝青技術(shù)特性，結(jié)合本工程實(shí)際，主要解決橡膠瀝青改性機(jī)理及性能試驗(yàn)、橡膠瀝青應(yīng)力吸收層(AR-SAMI)應(yīng)用研究、橡膠瀝青斷級配瀝青混合料（A R-AC）的應(yīng)用研究等問題。

溫拌瀝青混合料技術(shù)溫拌瀝青混合料，是一類拌和溫度介于熱拌瀝青混合料（150℃～180℃）和冷拌（常溫）瀝青混合料之間，具有節(jié)能、減少污染、易于存儲等優(yōu)點(diǎn)，成為近年來瀝青路面材料領(lǐng)域又一項(xiàng)很有前景的新興技術(shù)。

本工程主要解決瀝青膠結(jié)料在添加溫拌劑后性能變化、混合料設(shè)計(jì)方法、混合料施工工藝和環(huán)境影響等問題。

智能電子系統(tǒng)應(yīng)用于收費(fèi)及能源管理

智能一體化路橋車道收費(fèi)系統(tǒng)智能一體化路橋車道收費(fèi)系統(tǒng)主要是安裝在公路或大橋收費(fèi)亭內(nèi)用來管理車道外部設(shè)備。其主要功能是實(shí)現(xiàn)對通行車輛費(fèi)用的收取，該系統(tǒng)具有性能穩(wěn)定、收費(fèi)時間短、耗能低、零噪聲等特點(diǎn)。

智能一體化路橋收費(fèi)系統(tǒng)車道控制機(jī)是一臺節(jié)能小型的產(chǎn)品，內(nèi)置有接口板、節(jié)能工業(yè)級電源、節(jié)能CPU板等。外接設(shè)備都是按照功耗進(jìn)行嚴(yán)格配置，其中，通行信號燈、正向雨棚燈、反向雨棚燈、費(fèi)額顯示器、票據(jù)打印機(jī)、車道攝像機(jī)和亭內(nèi)攝像機(jī)等都是采用節(jié)能型設(shè)備。并且，一體化路橋車道收費(fèi)機(jī)集成了視屏采集模塊、字符疊加模塊、I/O控制、顯卡、網(wǎng)卡、并行口、串行口、USB控制器和PS/2接口，實(shí)現(xiàn)車道收費(fèi)業(yè)務(wù)和節(jié)能需求。從節(jié)能效果上看，智能一體化路橋收費(fèi)系統(tǒng)單臺整機(jī)設(shè)備節(jié)能量約為2978kW.h。

智能建筑能源管理系統(tǒng)智能建筑能源管理系統(tǒng)主要是由建筑設(shè)備管理系統(tǒng)（BAS系統(tǒng)）來實(shí)現(xiàn)的。

在本工程中，主要針對寧高高速公路綜合管理區(qū)、服務(wù)區(qū)、收費(fèi)站等場所，根據(jù)系統(tǒng)預(yù)先編排的時間程序?qū)﹄娏Α⒄彰鳌⒖照{(diào)等設(shè)備進(jìn)行最優(yōu)化的管理，從而達(dá)到節(jié)能的目的。

智能建筑能源管理系統(tǒng)通常采用如下節(jié)能措施：定時法：根據(jù)大樓工作作息時間按時啟停控制設(shè)備，如風(fēng)機(jī)、照明等；溫度—時間延滯法：根據(jù)大樓內(nèi)溫度保持的延滯時間，提前關(guān)閉空調(diào)主機(jī)或鍋爐達(dá)到節(jié)能之目的；調(diào)節(jié)供水溫度：根據(jù)室內(nèi)外實(shí)際溫度調(diào)節(jié)空調(diào)系統(tǒng)的供水溫度，設(shè)定合適的供水溫度減少系統(tǒng)主機(jī)的過度運(yùn)行，實(shí)現(xiàn)節(jié)能；經(jīng)濟(jì)運(yùn)行法：在室外溫度達(dá)到13℃時，可直接將室外新風(fēng)作為回風(fēng)；

在室外溫度達(dá)到24℃時，可直接將室外新風(fēng)送入室內(nèi)。在這樣的情況下，系統(tǒng)可節(jié)約對送回風(fēng)系統(tǒng)進(jìn)行處理的能源；設(shè)備等壽命運(yùn)行：對樓內(nèi)冷熱源主機(jī)、泵機(jī)、風(fēng)機(jī)等設(shè)備進(jìn)行等時間交替運(yùn)行，延長設(shè)備的運(yùn)行壽命，節(jié)省維護(hù)費(fèi)用。

新型綠色能源技術(shù)應(yīng)用于供電系統(tǒng)

高速公路沿線設(shè)有大量的監(jiān)控和通信設(shè)備，這些設(shè)備的特點(diǎn)是功率小，距離站點(diǎn)遠(yuǎn)，且成線狀布置。如果收費(fèi)站或者服務(wù)區(qū)，因?yàn)榫嚯x遠(yuǎn)，不在正常合理供電范圍內(nèi)，一是造成電壓損失超出合理范圍，使設(shè)備無法使用，二是供電電纜的線徑將大大增加，增加了投資成本。本工程結(jié)合太陽能和風(fēng)能發(fā)電技術(shù)，維持高速公路正常運(yùn)營過程中相關(guān)設(shè)備的電能供應(yīng)，主要內(nèi)容及方案如下。

太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)太陽能供電的高速公路道路全程監(jiān)控系統(tǒng)由太陽能電池陣列、蓄電池組、太陽能充放電控制器、逆變器、變壓器、攝像機(jī)和光端機(jī)等設(shè)備組成。對于本工程而言，主要關(guān)鍵技術(shù)和方案包括：太陽能技術(shù)系統(tǒng)原理分析、光照自然條件分析、太陽能設(shè)運(yùn)營系統(tǒng)設(shè)計(jì)及應(yīng)用和社會經(jīng)濟(jì)效益分析等。

風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng)采用風(fēng)能和太陽能互補(bǔ)，實(shí)現(xiàn)陰雨天也能夠利用風(fēng)能補(bǔ)充電能，保證持續(xù)陰雨天正常照明和補(bǔ)充充足的能量；利用風(fēng)力發(fā)電機(jī)與太陽能互補(bǔ)供電，可減少太陽能電池組件的配置，降低太陽能電池方面的投資和減少太陽能電池組件的面積以降低太陽能電池組件的迎風(fēng)面積和抗風(fēng)設(shè)計(jì)，從而降低了燈桿和基座強(qiáng)度要求的投資。比如，采用柔性太陽能電池可以包卷在燈桿中，這樣燈桿就是太陽能發(fā)電裝置，這種設(shè)計(jì)具有美觀和抵抗颶風(fēng)能力的獨(dú)特優(yōu)點(diǎn)。

節(jié)能新技術(shù)及新產(chǎn)品的應(yīng)用

在高速公路正常運(yùn)營過程中，將需要大量的照明、監(jiān)控設(shè)備、冷暖空調(diào)，這些設(shè)備在使用過程中將消耗大量的電能。對于這些設(shè)備，以目前火力發(fā)電的模式，如果采用節(jié)能技術(shù)及產(chǎn)品的話，將可節(jié)約大量的電能，并有效減少二氧化碳的排放量。本工程中，擬采用節(jié)能照明、地源熱泵、飛輪UPS技術(shù)，達(dá)到節(jié)約能耗的目的。

節(jié)能照明技術(shù)目前，節(jié)能照明技術(shù)在我國公路隧道中得到了一定的應(yīng)用，對于本工程而言可借鑒相關(guān)工程應(yīng)用情況，對寧高高速公路沿線、服務(wù)區(qū)、收費(fèi)站等場所實(shí)施節(jié)能照明技術(shù)。目前常用的節(jié)能照明技術(shù)主要包括LED節(jié)能燈和CETC-ZNLD路燈。

LED節(jié)能燈LED被稱為第四代照明光源或綠色光源，具有節(jié)能、環(huán)保、壽命長、體積小等特點(diǎn)，可以廣泛應(yīng)用于各個領(lǐng)域，特別是道路照明等長時間照明環(huán)境。L E D具有三項(xiàng)優(yōu)點(diǎn)，一是高性能：直流驅(qū)動，超低功耗，相同照明效果比傳統(tǒng)光源節(jié)能80%以上；二是壽命長：環(huán)氧樹脂封裝，使用壽命可達(dá)6萬小時～10萬小時，比傳統(tǒng)光源壽命長10倍以上；三是環(huán)保：光譜中沒有紫外線和紅外線，廢棄物可回收。

CETC-ZNLD路燈系統(tǒng)以CETC-ZNLD作為節(jié)能電器，并且節(jié)電器采用微電腦動態(tài)智能分析、判斷，使電系統(tǒng)始終處于最優(yōu)工作狀態(tài)，最終達(dá)到顯著的節(jié)電效果。其具有五項(xiàng)優(yōu)點(diǎn)，一是節(jié)電效果顯著：節(jié)電率為20%以上；二是使用壽命長，一般使用壽命長達(dá)15年以上，減少了重復(fù)投資帶來的損失；三是系統(tǒng)運(yùn)行安全可靠，具有動旁路功能，一旦出現(xiàn)故障，可自動旁路到電網(wǎng)供電；四是高度智能控制：產(chǎn)品具有程控功能，用戶可以自行設(shè)置切換到不同節(jié)電水平的時間；五是可降低照明設(shè)備維護(hù)成本：有效地清除了諧波和瞬變，降低60%維護(hù)成本。

地源熱泵技術(shù)地源熱泵是一種利用土壤所儲藏的太陽能資源作為冷熱源，進(jìn)行能量轉(zhuǎn)換的供暖制冷空調(diào)系統(tǒng)，地源熱泵是清潔的、可再生的一種能源技術(shù)。地源熱泵機(jī)組利用土壤或水體溫度冬季為12℃～22℃，溫度比環(huán)境空氣溫度高，熱泵循環(huán)的蒸發(fā)溫度提高，能效比也提高；土壤或水體溫度夏季為18℃～32℃，溫度比環(huán)境空氣溫度低，制冷系統(tǒng)冷凝溫度降低，使得冷卻效果好于風(fēng)冷式和冷卻塔式，機(jī)組效率大大提高，可以節(jié)約30%～40%的供熱制冷空調(diào)的運(yùn)行費(fèi)用，1kW的電能可以得到4kW以上的熱量或5kW以上冷量。收費(fèi)站、服務(wù)區(qū)等建筑設(shè)施采用地源熱泵空調(diào)和地源熱泵熱水可節(jié)約30%以上的能源。

飛輪UPS技術(shù)傳統(tǒng)的UP S用化學(xué)蓄電池作為儲能單元，因其儲能密度大，價(jià)格低廉而被廣泛采用，但它需要定期維護(hù)、壽命短、充電時間長，還會給環(huán)境帶來污染。飛輪儲能是通過能量轉(zhuǎn)換系統(tǒng)把電能或者其他形式的能量以機(jī)械能方式儲存在高速旋轉(zhuǎn)的飛輪中，當(dāng)需要釋放能量時，飛輪轉(zhuǎn)速降低，可以把儲存在飛輪中的機(jī)械能轉(zhuǎn)換為電能或者其他形式的能量。高速旋轉(zhuǎn)的飛輪具有高比能量、長壽命、高效率、無污染等特性。

水資源生態(tài)循環(huán)利用

本工程采用生態(tài)工程技術(shù)對高速公路服務(wù)區(qū)水資源進(jìn)行循環(huán)利用，即將高速公路服務(wù)區(qū)的污水集中收集，通過管道注入隔油池，再進(jìn)入沉淀池，然后流入?yún)捬醭兀ㄟ^土壤深度處理設(shè)施（在特制的土壤中，進(jìn)行水流的重新分配，其間生物和微生物進(jìn)行分解作用）進(jìn)行處理。經(jīng)處理的水通過物化吸附，流出的為中水或優(yōu)于中水，可用于景觀水體的營建和綠化灌溉用水等。

這樣既解決了高速公路服務(wù)區(qū)污水污染環(huán)境的問題，又可將水資源進(jìn)行循環(huán)利用，達(dá)到資源和環(huán)境保護(hù)可持續(xù)發(fā)展的目的。