寧高高速公路是連接江蘇省南京市區與溧水、高淳兩縣及蘇南、皖南地區的主要快速通道，全長(cháng)45.943k m。由于長(cháng)期承擔大部分來(lái)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)出現了一定程度的病害，急需專(zhuān)項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)收費系統，所以在改建過(guò)程中，除了路面改造工程外，還將涉及到房建、附屬設施的技術(shù)改造。整體來(lái)看，寧高高速公路改建項目是一項較大的系統工程。本文依托寧高高速公路改建項目，對改建過(guò)程中涉及的節能減排、低碳環(huán)保技術(shù)進(jìn)行探討，一方面為相關(guān)新技術(shù)的應用積累廣泛經(jīng)驗，另一方面也為今后類(lèi)似工程在節能環(huán)保方面提供借鑒。

節能環(huán)保型高速公路的發(fā)展

現狀在未來(lái)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(shí)加上部分新建高速公路，根據相關(guān)統計，預計到2020年用于新建、養護的瀝青混合料每年將超過(guò)5億噸，廢舊路面材料每年達到1億噸。材料資源消耗嚴重、循環(huán)利用率低（目前我國循環(huán)利用率僅10%～20%，而發(fā)達國家已達到80%以上），需要更加重視“資源節約、環(huán)境友好”的技術(shù)理念。但是，結合當前我國社會(huì )發(fā)展和高速公路技術(shù)水平現狀來(lái)看，仍面臨巨大挑戰。

工程需求量巨大根據交通運輸“十二五”發(fā)展規劃，我國道路建設和養護對石料、瀝青和水泥等原材料消耗巨大。未來(lái)由于交通維護及建設的需求將進(jìn)一步擴大，在龐大的交通設施建設中如何提高原材料的開(kāi)采利用率，開(kāi)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)總里程已達到450萬(wàn)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、改建率計算，每年廢舊瀝青混合料將產(chǎn)生2億多噸，其經(jīng)濟價(jià)值據粗略估算可達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%。

公路附屬設施節能技術(shù)應用仍需加強公路建設是一項系統工程，尤其對于高速公路改擴建來(lái)說(shuō)，其中不僅涉及到路面改造，而且還涉及到房建、服務(wù)區等附屬設施的改造。針對目前高速公路仍主要利用區域電網(wǎng)供電、過(guò)濾凈化處理污水排放和高壓鈉燈提供照明等常規方式，在這些附屬設施中仍然可以大力推廣節能減排技術(shù)，如太陽(yáng)能發(fā)電、服務(wù)區廢水循環(huán)利用、安裝節能燈等。

設計、施工及運營(yíng)節能環(huán)保對策

對于寧高高速公路改建工程來(lái)說(shuō)，設計環(huán)節將決定工程的節能環(huán)保特性。本項目針對改造工程設計及施工、運營(yíng)環(huán)節，提出節能環(huán)保對策。

方案設計階段的節能環(huán)保對策設計階段節能環(huán)保對策主要體現在兩個(gè)方面，一是節能環(huán)保設計理念，主要指在設計過(guò)程中應該避讓環(huán)境敏感點(diǎn)，節約土地資源，減小環(huán)境影響；二是節能減排技術(shù)方案設計，即在方案設計階段，綜合改造方案的節能、環(huán)保特性與經(jīng)濟性，保證設計方案的節能減排效益。

施工建設階段的節能減排對策公路施工建設階段是造成環(huán)境污染和生態(tài)破壞的主要時(shí)期，施工階段節能減排對策主要包括以下兩個(gè)方面，一是施工機械能耗管理，綜合評價(jià)目前使用的工程機械，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(shí)對現有施工機械、拌和樓等設備進(jìn)行技術(shù)改造，降低燃油消耗；二是“最大程度地保護、最小程度地破壞、最大限度地恢復”生態(tài)環(huán)境，同時(shí)減少廢棄物的排放。

運營(yíng)管理階段的節能減排對策環(huán)境友好型公路要求在公路運營(yíng)管理過(guò)程中“安全高效、持續發(fā)展”，通過(guò)加強養護管理，消除安全隱患，不斷提高公路的運輸能力和使用質(zhì)量。開(kāi)展公路運營(yíng)過(guò)程中環(huán)境質(zhì)量監測、環(huán)保工程使用效果檢查、生態(tài)恢復情況調查，發(fā)現問(wèn)題及時(shí)解決，減小公路建設對沿線(xiàn)環(huán)境和居民的不利影響，使公路逐漸融入沿線(xiàn)自然環(huán)境和社會(huì )環(huán)境之中，真正實(shí)現公路與環(huán)境的和諧統一。

“節能環(huán)保型”路面材料技術(shù)

本工程結合已有成果和成功工程經(jīng)驗，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)的應用研究，為類(lèi)似工程積累經(jīng)驗并樹(shù)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(wèn)題的有效途徑。本工程結合老路面狀況特點(diǎn)，采用廠(chǎng)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(guò)程中，重點(diǎn)解決原材料技術(shù)要求、配合比設計方法、路用性能及設計參數、施工技術(shù)等關(guān)鍵問(wèn)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)應用較多為斷級配橡膠瀝青混合料A R-AC13和橡膠瀝青應力吸收層A R-SA M I。本工程將重點(diǎn)根據橡膠瀝青技術(shù)特性，結合本工程實(shí)際，主要解決橡膠瀝青改性機理及性能試驗、橡膠瀝青應力吸收層(AR-SAMI)應用研究、橡膠瀝青斷級配瀝青混合料（A R-AC）的應用研究等問(wèn)題。

溫拌瀝青混合料技術(shù)溫拌瀝青混合料，是一類(lèi)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，具有節能、減少污染、易于存儲等優(yōu)點(diǎn)，成為近年來(lái)瀝青路面材料領(lǐng)域又一項很有前景的新興技術(shù)。

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

智能電子系統應用于收費及能源管理

智能一體化路橋車(chē)道收費系統智能一體化路橋車(chē)道收費系統主要是安裝在公路或大橋收費亭內用來(lái)管理車(chē)道外部設備。其主要功能是實(shí)現對通行車(chē)輛費用的收取，該系統具有性能穩定、收費時(shí)間短、耗能低、零噪聲等特點(diǎn)。

智能一體化路橋收費系統車(chē)道控制機是一臺節能小型的產(chǎn)品，內置有接口板、節能工業(yè)級電源、節能CPU板等。外接設備都是按照功耗進(jìn)行嚴格配置，其中，通行信號燈、正向雨棚燈、反向雨棚燈、費額顯示器、票據打印機、車(chē)道攝像機和亭內攝像機等都是采用節能型設備。并且，一體化路橋車(chē)道收費機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)現車(chē)道收費業(yè)務(wù)和節能需求。從節能效果上看，智能一體化路橋收費系統單臺整機設備節能量約為2978kW.h。

智能建筑能源管理系統智能建筑能源管理系統主要是由建筑設備管理系統（BAS系統）來(lái)實(shí)現的。

在本工程中，主要針對寧高高速公路綜合管理區、服務(wù)區、收費站等場(chǎng)所，根據系統預先編排的時(shí)間程序對電力、照明、空調等設備進(jìn)行最優(yōu)化的管理，從而達到節能的目的。

智能建筑能源管理系統通常采用如下節能措施：定時(shí)法：根據大樓工作作息時(shí)間按時(shí)啟?？刂圃O備，如風(fēng)機、照明等；溫度—時(shí)間延滯法：根據大樓內溫度保持的延滯時(shí)間，提前關(guān)閉空調主機或鍋爐達到節能之目的；調節供水溫度：根據室內外實(shí)際溫度調節空調系統的供水溫度，設定合適的供水溫度減少系統主機的過(guò)度運行，實(shí)現節能；經(jīng)濟運行法：在室外溫度達到13℃時(shí)，可直接將室外新風(fēng)作為回風(fēng)；

在室外溫度達到24℃時(shí)，可直接將室外新風(fēng)送入室內。在這樣的情況下，系統可節約對送回風(fēng)系統進(jìn)行處理的能源；設備等壽命運行：對樓內冷熱源主機、泵機、風(fēng)機等設備進(jìn)行等時(shí)間交替運行，延長(cháng)設備的運行壽命，節省維護費用。

新型綠色能源技術(shù)應用于供電系統

高速公路沿線(xiàn)設有大量的監控和通信設備，這些設備的特點(diǎn)是功率小，距離站點(diǎn)遠，且成線(xiàn)狀布置。如果收費站或者服務(wù)區，因為距離遠，不在正常合理供電范圍內，一是造成電壓損失超出合理范圍，使設備無(wú)法使用，二是供電電纜的線(xiàn)徑將大大增加，增加了投資成本。本工程結合太陽(yáng)能和風(fēng)能發(fā)電技術(shù)，維持高速公路正常運營(yíng)過(guò)程中相關(guān)設備的電能供應，主要內容及方案如下。

太陽(yáng)能光伏發(fā)電系統太陽(yáng)能供電的高速公路道路全程監控系統由太陽(yáng)能電池陣列、蓄電池組、太陽(yáng)能充放電控制器、逆變器、變壓器、攝像機和光端機等設備組成。對于本工程而言，主要關(guān)鍵技術(shù)和方案包括：太陽(yáng)能技術(shù)系統原理分析、光照自然條件分析、太陽(yáng)能設運營(yíng)系統設計及應用和社會(huì )經(jīng)濟效益分析等。

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

節能新技術(shù)及新產(chǎn)品的應用

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

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

LED節能燈LED被稱(chēng)為第四代照明光源或綠色光源，具有節能、環(huán)保、壽命長(cháng)、體積小等特點(diǎn)，可以廣泛應用于各個(gè)領(lǐng)域，特別是道路照明等長(cháng)時(shí)間照明環(huán)境。L E D具有三項優(yōu)點(diǎn)，一是高性能：直流驅動(dòng)，超低功耗，相同照明效果比傳統光源節能80%以上；二是壽命長(cháng)：環(huán)氧樹(shù)脂封裝，使用壽命可達6萬(wàn)小時(shí)～10萬(wàn)小時(shí)，比傳統光源壽命長(cháng)10倍以上；三是環(huán)保：光譜中沒(méi)有紫外線(xiàn)和紅外線(xiàn)，廢棄物可回收。

CETC-ZNLD路燈系統以CETC-ZNLD作為節能電器，并且節電器采用微電腦動(dòng)態(tài)智能分析、判斷，使電系統始終處于最優(yōu)工作狀態(tài)，最終達到顯著(zhù)的節電效果。其具有五項優(yōu)點(diǎn)，一是節電效果顯著(zhù)：節電率為20%以上；二是使用壽命長(cháng)，一般使用壽命長(cháng)達15年以上，減少了重復投資帶來(lái)的損失；三是系統運行安全可靠，具有動(dòng)旁路功能，一旦出現故障，可自動(dòng)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(hù)可以自行設置切換到不同節電水平的時(shí)間；五是可降低照明設備維護成本：有效地清除了諧波和瞬變，降低60%維護成本。

地源熱泵技術(shù)地源熱泵是一種利用土壤所儲藏的太陽(yáng)能資源作為冷熱源，進(jìn)行能量轉換的供暖制冷空調系統，地源熱泵是清潔的、可再生的一種能源技術(shù)。地源熱泵機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，制冷系統冷凝溫度降低，使得冷卻效果好于風(fēng)冷式和冷卻塔式，機組效率大大提高，可以節約30%～40%的供熱制冷空調的運行費用，1kW的電能可以得到4kW以上的熱量或5kW以上冷量。收費站、服務(wù)區等建筑設施采用地源熱泵空調和地源熱泵熱水可節約30%以上的能源。

飛輪UPS技術(shù)傳統的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、壽命短、充電時(shí)間長(cháng)，還會(huì )給環(huán)境帶來(lái)污染。飛輪儲能是通過(guò)能量轉換系統把電能或者其他形式的能量以機械能方式儲存在高速旋轉的飛輪中，當需要釋放能量時(shí)，飛輪轉速降低，可以把儲存在飛輪中的機械能轉換為電能或者其他形式的能量。高速旋轉的飛輪具有高比能量、長(cháng)壽命、高效率、無(wú)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)區水資源進(jìn)行循環(huán)利用，即將高速公路服務(wù)區的污水集中收集，通過(guò)管道注入隔油池，再進(jìn)入沉淀池，然后流入厭氧池，通過(guò)土壤深度處理設施（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(guò)物化吸附，流出的為中水或優(yōu)于中水，可用于景觀(guān)水體的營(yíng)建和綠化灌溉用水等。

這樣既解決了高速公路服務(wù)區污水污染環(huán)境的問(wèn)題，又可將水資源進(jìn)行循環(huán)利用，達到資源和環(huán)境保護可持續發(fā)展的目的。