500 kV變電站建筑節(jié)能設(shè)計(jì)

康 軍,尹 馨

(吉林省電力勘測(cè)設(shè)計(jì)院,長春 130022)

在變電站建設(shè)中,推廣和普及低能耗建筑是貫徹國家節(jié)能政策的必然選擇,將為變電站全壽命周期帶來經(jīng)濟(jì)效益。為了最大限度地減少變電站建筑能耗,參照 DB 22/436— 2007《公共建筑節(jié)能設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》,以及國家電網(wǎng)公司的“兩型一化”變電站設(shè)計(jì)建設(shè)導(dǎo)則,對(duì)站內(nèi)建筑物進(jìn)行節(jié)能設(shè)計(jì)。北方地區(qū)的變電站大部分位于第 I建筑氣候區(qū),屬于嚴(yán)寒地區(qū) B區(qū),冬季長于夏季,冬季氣候條件比夏季更嚴(yán)酷,因此站區(qū)建筑必須充分滿足冬季保溫要求。本文以某500 kV智能變電站主控通信樓設(shè)計(jì)為例,在滿足生產(chǎn)運(yùn)行基本要求的前提下,通過優(yōu)化建筑總體布局、單體功能組織、立面造型設(shè)計(jì)等,減小建筑物體型系數(shù),減少建筑物在建造和使用過程中的能耗。

1 站內(nèi)建筑物節(jié)能設(shè)計(jì)內(nèi)容

主控通信樓總建筑面積446．04 m2。二層框架結(jié)構(gòu),長 17．7 m,寬 12．6 m,南北向布置。 一層層高 3．3 m,二層層高 3．0 m,總高 8．4 m。

1．1 建筑功能分區(qū)及平、立面布局

主控通信樓建筑一層為附屬房間,二層為主控室和通信室,平面結(jié)合工藝布置均為矩形房間,房間利用率高,立面簡(jiǎn)潔大方。體形系數(shù) 0．37,滿足DB 22/436— 2007中要求的低于0．4的規(guī)定。結(jié)合當(dāng)?shù)亟ㄖ幕蛧译娋W(wǎng)公司“兩型一化”變電站設(shè)計(jì)建設(shè)導(dǎo)則“積雪較大地區(qū)可采用坡屋面”的要求,采用雙坡屋面。

主控通信樓建筑立面簡(jiǎn)潔大方,考慮冬季屋面覆雪荷載均采用雙坡屋面,不設(shè)其他凹凸變化,主控通信樓體形系數(shù)僅為 0．37,對(duì)減小建筑采暖能耗產(chǎn)生直接影響。

本工程在建筑材料的選用上,遵循國家電網(wǎng)公司“兩型一化”和“兩型三新”的原則,采用節(jié)能、環(huán)保的新型節(jié)能建材。墻體采用煤矸石多孔磚墻,生產(chǎn)能耗低,節(jié)土利廢效果明顯;屋面采用現(xiàn)澆鋼筋混凝土屋蓋,保溫材料采用阻燃聚苯板。此外,建筑室內(nèi)外裝修也均選用環(huán)保型、可循環(huán)使用、無毒、無污染的材料和產(chǎn)品。

1．2 圍護(hù)材料及裝修標(biāo)準(zhǔn)

墻體采用 190 mm厚煤矸石多孔磚,外墻外側(cè)保溫層為 80 mm厚的阻燃聚苯板;屋面：鋼筋混凝土屋面板;保溫層采用 130 mm厚阻燃聚苯板;SBS防水卷材,防水等級(jí)為二級(jí);屋頂覆蓋水泥瓦。門窗：外窗采用 1．50 m× 1．50 m、1．50 m× 1．20 m 2種規(guī)格塑鋼窗,雙層中空玻璃;外門采用保溫防火門。

2 設(shè)計(jì)采用的節(jié)能措施

建筑物通過降低圍護(hù)結(jié)構(gòu)的傳熱系數(shù),控制熱量在材料里傳遞的速度,提高材料的隔熱性能,可達(dá)到夏季隔絕室外熱量進(jìn)入室內(nèi),冬季防止室內(nèi)熱量損失的目的,使建筑物室內(nèi)溫度盡量接近舒適溫度,減少采暖等輔助設(shè)備負(fù)荷,達(dá)到節(jié)能目的。

2．1 外墻節(jié)能措施

建筑物處于嚴(yán)寒地區(qū),外墻需采取保溫措施,通過節(jié)能計(jì)算比較,采用外墻外保溫較為經(jīng)濟(jì)科學(xué)。外墻外保溫將保溫隔熱體系置于外墻外側(cè),可使主體結(jié)構(gòu)所受溫差作用大幅度下降,溫度變形減小,從而對(duì)結(jié)構(gòu)起到保護(hù)作用并有效阻斷冷(熱)橋,有利于結(jié)構(gòu)延長壽命。經(jīng)計(jì)算,本工程外墻選用190 mm厚煤矸石多孔磚;外墻外保溫材料選用 80 mm厚阻燃聚苯板。

2．2 屋面節(jié)能措施

屋面節(jié)能的原理與墻體節(jié)能一樣,通過改善屋面層熱工性能阻止熱量的傳遞,達(dá)到保溫的效果。本工程屋面板采用 100 mm厚現(xiàn)澆鋼筋混凝土板,保溫材料選用 130 mm厚阻燃聚苯板。

2．3 門窗節(jié)能措施

建筑物的外門窗是冬季冷風(fēng)侵入、夏季陽光入射的主要通道,是建筑能耗散失的最薄弱部位,其傳熱損失和冷風(fēng)滲透產(chǎn)生的能耗占建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)總能耗的40%左右,因而盡量少開窗、開小窗是建筑節(jié)能的一個(gè)重點(diǎn)。本工程外窗結(jié)合屏柜的檢測(cè)通道布置,以充分利用天然采光。節(jié)能型塑鋼窗外窗氣密性等級(jí)不低于4級(jí)。窗玻璃選用具有氣體間隔層的雙層中空玻璃,具有突出的保溫隔熱性能。

2．4 地面節(jié)能措施

在嚴(yán)寒地區(qū),建筑物外墻在室內(nèi)地坪以下的垂直墻面,以及周邊直接接觸土壤的地面,如不采取保溫措施,則外墻內(nèi)側(cè)墻面以及室內(nèi)墻角部位易出現(xiàn)結(jié)露,墻角附近地面會(huì)有凍腳現(xiàn)象。因此本工程外墻外保溫做至室內(nèi)地坪以下,零米地坪從外墻內(nèi)側(cè)算起2．0 m范圍內(nèi),地面下部加鋪 80 mm厚阻燃聚苯板,以有效阻止地面熱損失。

3 節(jié)能設(shè)計(jì)效果

3．1 建筑平面功能的優(yōu)化

通過優(yōu)化工藝布置合并功能房間,使得建筑平面緊湊規(guī)整,達(dá)到建筑面積最小化,主控通信樓建筑面積為 446．04 m2,建筑使用率高達(dá) 86%。

3．2 建筑立面造型的優(yōu)化

建筑采用雙向坡屋面造型,既可以迅速排水,又可以減少冬季覆雪厚度;降低建筑空間,減少熱負(fù)荷和冷負(fù)荷運(yùn)行費(fèi)用;主控通信樓建筑立面均為平面,簡(jiǎn)潔大方,體形系數(shù)為0．37,直接減少熱負(fù)荷和冷負(fù)荷能耗。

3．3 新型節(jié)能建材的選用

遵循國家電網(wǎng)公司“兩型一化”和“兩型三新”的原則,采用節(jié)能、環(huán)保的新型節(jié)能建材：墻體采用煤矸石多孔磚 190 mm厚;保溫材料選用 80 mm厚阻燃聚苯板。屋面采用現(xiàn)澆鋼筋混凝土板,上保溫阻燃聚苯板 130 mm厚,生產(chǎn)能耗低,節(jié)土利廢效果明顯;具有良好的保溫性能;導(dǎo)熱系數(shù)小;外窗采用節(jié)能型塑鋼窗,窗玻璃采用二層中空玻璃。

4 結(jié)論

通過采取以上各項(xiàng)措施,選取合理的建筑設(shè)計(jì)并改善建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)的熱工性能,可使建筑物保溫圍護(hù)結(jié)構(gòu)構(gòu)造均滿足 DB 22/436— 2007要求,變電站建筑與沒有采取節(jié)能措施前相比,在保證相同的室內(nèi)熱舒適環(huán)境條件下,屋面、外墻、墻體冷橋、外窗等維護(hù)結(jié)構(gòu)保溫、隔熱性能等處的節(jié)能設(shè)計(jì)可大大提高電能利用效率,減少建筑能耗,全年采暖、通風(fēng)、空調(diào)和照明的總能耗減少 50%。