火電廠建筑節(jié)能設(shè)計(jì)的研究與探討

張興軍

（神華國華〈北京〉電力研究院有限公司，北京100025）

火電廠建筑節(jié)能設(shè)計(jì)的研究與探討

張興軍

（神華國華〈北京〉電力研究院有限公司，北京100025）

通過對全國各個(gè)火電廠建筑節(jié)能現(xiàn)狀的調(diào)研和整理歸納，并對火電廠建筑的不同特點(diǎn)進(jìn)行分類研究，提出新常態(tài)下火電廠建筑節(jié)能的原則，為今后的火電廠建筑節(jié)能設(shè)計(jì)提供借鑒和參考。

新常態(tài)；火電廠建筑節(jié)能；設(shè)計(jì)原則

當(dāng)前，我國建筑節(jié)能事業(yè)發(fā)展如火如荼，經(jīng)過近30年的發(fā)展，已基本實(shí)現(xiàn)了對民用建筑領(lǐng)域的全覆蓋，民用建筑節(jié)能取得了明顯的社會(huì)和經(jīng)濟(jì)效益。

上官星雨也撲哧一笑，吳耕就是一個(gè)大蠢驢，他這一緩，烏有先生的白棋局面落后不少，她抬頭看向子虛：“子虛爺爺這一著我來幫你下，要是我下得不好，你可別用你的燭花掌燒焦了我的頭發(fā)和眉毛！”子虛點(diǎn)頭。

但是在工業(yè)領(lǐng)域，工業(yè)建筑節(jié)能遠(yuǎn)遠(yuǎn)落后于工業(yè)本身的飛速發(fā)展。調(diào)查表明，盡管我國每年完成的建筑工程投資額中，工業(yè)建筑與民用建筑之比為53 47，工業(yè)建筑占了半數(shù)以上，但工業(yè)建筑能耗占建筑總能耗的40%以上。

式(7)中：ui為各面單元的軸向速度;為截面軸向平均速度;Ai為各面單元的面積。為便于與試驗(yàn)結(jié)果相對比，對0.15 m <0.45 m和0.15 m

由于建筑節(jié)能存在著“重民用、輕工業(yè)”的觀念，工業(yè)建筑節(jié)能中又存在“重工藝、輕建筑”的觀念，再加上工業(yè)建筑的多樣性，所以到目前為止，尚無一項(xiàng)完整的工業(yè)建筑節(jié)能設(shè)計(jì)國家標(biāo)準(zhǔn)?，F(xiàn)階段工業(yè)建筑的節(jié)能設(shè)計(jì)可以說是無法可依、可有可無，造成了巨大的能源浪費(fèi)，成為建筑領(lǐng)域節(jié)能的一道“軟肋”。

隨著我國經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展對電力的需求增加趨勢漸緩，而且水電、核電、風(fēng)電等新能源的發(fā)電比重逐年上升，火力發(fā)電雖然作為我國能源企業(yè)主力軍的地位短期內(nèi)無法動(dòng)搖，但其發(fā)電利用小時(shí)數(shù)降低、上網(wǎng)電價(jià)調(diào)低等經(jīng)濟(jì)性評價(jià)指標(biāo)下降已是不爭的事實(shí)。未來火電向清潔、環(huán)保、節(jié)能發(fā)電方向發(fā)展將是大勢所趨?；鹆Πl(fā)電廠作為工業(yè)領(lǐng)域的重要分支之一，擁有大量的生產(chǎn)及輔助、附屬建筑物，其建筑能耗總量的控制也是影響未來火電廠經(jīng)濟(jì)性指標(biāo)的重要組成部分。在目前電力行業(yè)發(fā)展進(jìn)入新常態(tài)的階段下，火電廠建筑節(jié)能的推廣也必將成為一種“新常態(tài)”。

1 火電廠建筑節(jié)能

1．1 火電廠建筑氣候分區(qū)的劃分

2）B類（集控樓類）建筑

火電廠建筑與節(jié)能設(shè)計(jì)應(yīng)因地制宜，與地區(qū)氣候相適應(yīng)。為合理地制訂火電廠的節(jié)能技術(shù)原則，將火電廠按照《中國建筑氣候區(qū)劃圖》劃分為嚴(yán)寒地區(qū)、寒冷地區(qū)、夏熱冬冷地區(qū)、夏熱冬暖地區(qū)來進(jìn)行研究和分析（溫和地區(qū)的電廠根據(jù)當(dāng)?shù)貧庀髼l件參考其它氣候分區(qū)），如圖1所示。

圖1 中國建筑氣候區(qū)劃圖

1．2 火電廠建筑物分類

公民意識(shí)的啟蒙，首先是教育，當(dāng)然這個(gè)教育是廣義上的，不僅僅是指學(xué)校教育，它應(yīng)該是包括學(xué)校教育在內(nèi)的一種終身教育體系，沒有這種互相銜接的終身教育體系，公民的權(quán)利與義務(wù)意識(shí)是難以深入骨髓的。但是，這一教育首先是指目前職前的學(xué)校教育，這是為培養(yǎng)合格的現(xiàn)代公民打基礎(chǔ)的。目前，我們并沒有專門的公民課程，僅有的一點(diǎn)涉及公民權(quán)利與義務(wù)的內(nèi)容是政治課中的一小節(jié)，分量上很顯不足，甚至可以忽略不計(jì)，國家宏觀層面上應(yīng)該引起足夠的重視，開始著手這方面的工作。

1．2．1 火電廠建筑物組成

主廠房外窗可開啟面積，按暖通通風(fēng)要求確定，嚴(yán)寒、寒冷地區(qū)不應(yīng)大面積使用通風(fēng)百葉窗。

火電廠建筑物按使用性質(zhì)可分為工業(yè)類建筑和民用類建筑。屬于工業(yè)類建筑的包括主廠房建筑、電氣建筑、運(yùn)煤與除灰建筑、化學(xué)建筑、脫硫建筑及其它生產(chǎn)性輔助、附屬建筑；屬于民用類建筑的包括辦公樓、食堂、浴室、宿舍招待所及消防站等附屬建筑。

1．2．2 火電廠建筑物分類

針對全國建筑氣候分區(qū)，火力發(fā)電廠建筑物根據(jù)其使用功能、室內(nèi)環(huán)境要求以及采暖空調(diào)能耗等多方面因素，主要分為5類：A類、B類、C類、D類、E類建筑。其分類見表2。

表2 火電廠主要建筑物節(jié)能設(shè)計(jì)分類表

1．3 火電廠建筑節(jié)能設(shè)計(jì)原則

1．3．1 建筑布局

朝向：建筑總平面的布置和設(shè)計(jì)，宜利用冬季日照并避開冬季主導(dǎo)風(fēng)向，利用夏季自然通風(fēng)。建筑的主朝向宜選擇本地區(qū)最佳朝向或接近最佳朝向。廠前區(qū)建筑的主要朝向應(yīng)盡量選擇本地區(qū)最佳朝向。

3）C類（一般性生產(chǎn)建筑物等）建筑

家用的這種塑料垃圾桶用來種大蒜再合適不過了，垃圾桶旁邊的洞孔也可以得到充分的利用，和花盆相比，它能種更多的大蒜。

聯(lián)合建筑：在總平面設(shè)計(jì)中，應(yīng)對廠區(qū)建筑群體組合進(jìn)行合理規(guī)劃，盡量采取聯(lián)合建筑的方式，減少圍護(hù)結(jié)構(gòu)的傳熱面積，防止熱量散失。建筑物聯(lián)合建筑的方式依據(jù)工程的特點(diǎn)，可采用相近功能或多功能等聯(lián)合布置方式。

1）A類建筑（主廠房類）

省部級(jí)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室由國家級(jí)主管部門主持，重點(diǎn)是一般學(xué)校難以實(shí)現(xiàn)的高難度、前瞻性、創(chuàng)新性、公益科普性的項(xiàng)目研發(fā)以及國內(nèi)外具有代表性的重點(diǎn)工程項(xiàng)目的仿真實(shí)驗(yàn)研發(fā)。

建筑體型：建筑物體形系數(shù)的大小影響建筑的能耗，體形系數(shù)越大，外圍護(hù)結(jié)構(gòu)的能耗就越大。建筑平面功能在滿足工藝布置的同時(shí)，應(yīng)處理好分散與集中、開敞與封閉、簡潔與豐富的關(guān)系，建筑造型宜簡潔、完整；形體應(yīng)避免過多凹凸，應(yīng)通過合理布置、降低層高等優(yōu)化手段減少體形系數(shù)。

減小外圍護(hù)結(jié)構(gòu)的傳熱系數(shù)：減小外墻、屋面、直接接觸室外空氣的樓板、門窗及透明玻璃幕墻等圍護(hù)結(jié)構(gòu)的傳熱系數(shù)，可以有效地降低建筑物采暖空調(diào)系統(tǒng)的能耗。

控制建筑外窗面積：在建筑物圍護(hù)結(jié)構(gòu)中，門窗及透明玻璃幕墻的傳熱系數(shù)較高，保溫隔熱性能較差，是建筑節(jié)能的薄弱環(huán)節(jié)。建筑外窗面積大，采暖和空調(diào)能耗損失也大，從建筑節(jié)能的角度出發(fā)，在滿足采光標(biāo)準(zhǔn)的前提下，應(yīng)控制建筑外窗面積。

加強(qiáng)外圍護(hù)結(jié)構(gòu)的隔熱、遮陽：隔熱、遮陽的熱工性能指標(biāo)直接影響空調(diào)負(fù)荷的能耗，應(yīng)提高有隔熱、遮陽要求的地區(qū)圍護(hù)結(jié)構(gòu)的外墻、屋面和外門窗的熱工性能。

建筑節(jié)能材料選擇：選擇建筑材料應(yīng)優(yōu)先考慮環(huán)保、節(jié)能可回收的產(chǎn)品，落實(shí)可持續(xù)發(fā)展建筑理念；門窗等圍護(hù)結(jié)構(gòu)材料的選用應(yīng)滿足當(dāng)?shù)貧夂虻囊蟆?/p>

1．3．3 各類建筑物節(jié)能設(shè)計(jì)

鉤藤是一種有效的血管軟化劑和天然植物降壓藥，不僅在中藥制劑生產(chǎn)上廣泛應(yīng)用，并大量出口到日本、韓國等國家。目前，有56種中藥，200多個(gè)廠家以鉤藤為原料生產(chǎn)藥品，市場藥用年消耗量達(dá)3 600噸以上；日本飲料市場需求在250噸左右。因此，種植鉤藤具有較好的市場前景。

1．3．2 建筑設(shè)計(jì)

主廠房建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)包括屋面（屋頂天窗）、外墻、門窗、采暖部位挑臺(tái)底板等，除靠廠房外墻的辦公、休息類用房外，一般不考慮地面的保溫設(shè)計(jì)。建筑設(shè)計(jì)依據(jù)工藝要求，體現(xiàn)形式與功能的統(tǒng)一，體形系數(shù)不作要求。

除特殊要求外，汽機(jī)房外墻不宜采用玻璃幕墻等不利于節(jié)能的建筑方案。條件許可，嚴(yán)寒地區(qū)主廠房運(yùn)轉(zhuǎn)層以下，應(yīng)采用砌體圍護(hù)結(jié)構(gòu)；寒冷地區(qū)主廠房運(yùn)轉(zhuǎn)層以下，宜采用砌體圍護(hù)結(jié)構(gòu)。

主廠房建筑設(shè)計(jì)應(yīng)根據(jù)使用功能結(jié)合采暖、通風(fēng)及空調(diào)要求，對室內(nèi)空間進(jìn)行合理分隔（包括水平與豎向），協(xié)調(diào)好汽機(jī)房、除氧煤倉間、鍋爐房的通風(fēng)；嚴(yán)寒、寒冷地區(qū)底層高大空間要做好層間分隔，防止采暖熱氣流上升造成底部溫度過低的現(xiàn)象。

塑料管道生產(chǎn)企業(yè)仍然主要集中在沿海和經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)地區(qū)，全國前三位地區(qū)的生產(chǎn)量之和已超過全國總量的1/3，但有逐步下降趨勢。一些企業(yè)在天津及東北、中部、西部等地區(qū)增加投資或擴(kuò)大規(guī)模，新增生產(chǎn)能力中，骨干企業(yè)擴(kuò)大規(guī)模的占很大比例并多為異地?cái)U(kuò)產(chǎn)，由于當(dāng)?shù)匦枨蟮睦瓌?dòng)，新增規(guī)模已有分流跡象，產(chǎn)業(yè)布局逐步合理。表1為“十一五”期間塑料管道的主要生產(chǎn)地區(qū)及其產(chǎn)量總和占全國的比例。

集控樓、輸煤綜合樓、化驗(yàn)樓等B類建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)構(gòu)造應(yīng)根據(jù)氣候、地域特點(diǎn)采用成熟可靠的構(gòu)造形式。

鍋爐頂部開設(shè)通風(fēng)窗時(shí)，一般宜在運(yùn)轉(zhuǎn)層到爐頂距離的2／3處設(shè)置。

嚴(yán)寒地區(qū)汽機(jī)房、除氧間、煤倉間、爐前低封固定端連接主要道路的入口應(yīng)設(shè)門斗，寒冷地區(qū)宜設(shè)門斗。

這個(gè)擁有180名員工的工廠，要負(fù)責(zé)研發(fā)、生產(chǎn)和銷售新一代數(shù)碼印版和開發(fā)未來的數(shù)碼產(chǎn)品，并提供技術(shù)支持，其產(chǎn)品不僅面向亞太市場，也銷往歐洲、美洲?！拔覀儸F(xiàn)在的單月產(chǎn)能最高記錄達(dá)238萬平，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出了當(dāng)初設(shè)計(jì)的年產(chǎn)能 2500萬平。”令陳桂珍自豪的是，無錫工廠能夠用一條生產(chǎn)線同時(shí)生產(chǎn)十幾種印版，且每種版的生產(chǎn)周期經(jīng)常是好幾天。高靈活性的背后一定有著一整套完備的科學(xué)管理方式，想來，這也是其能夠超負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)的重要原因。

三是健全農(nóng)業(yè)領(lǐng)域PPP項(xiàng)目的招投標(biāo)程序與農(nóng)地獲取程序之間的銜接機(jī)制。在農(nóng)業(yè)領(lǐng)域PPP實(shí)踐中，PPP項(xiàng)目落地與獲取土地一般分兩個(gè)階段進(jìn)行，通常在社會(huì)資本方中標(biāo)、PPP項(xiàng)目運(yùn)營公司成立之后再解決土地問題。如果土地問題得不到及時(shí)解決，PPP項(xiàng)目就無法順利推進(jìn)。鑒于此，應(yīng)當(dāng)要求農(nóng)業(yè)領(lǐng)域PPP項(xiàng)目發(fā)起人(即基層政府和社會(huì)資本方)在項(xiàng)目識(shí)別和準(zhǔn)備階段向縣級(jí)以上人民政府有關(guān)管理部門提交土地流轉(zhuǎn)方案，項(xiàng)目運(yùn)營公司在項(xiàng)目采購階段或項(xiàng)目執(zhí)行階段的初期向管理機(jī)構(gòu)提交能夠證明其已有效獲取土地的法律文書。

集控樓、網(wǎng)控樓、化驗(yàn)樓等B類建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)包括屋面、外墻、門窗、采暖部位挑臺(tái)底板等。建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)節(jié)能設(shè)計(jì)，宜考慮地面的保溫設(shè)計(jì)。建筑設(shè)計(jì)依據(jù)工藝要求，體現(xiàn)形式與功能的統(tǒng)一，體形系數(shù)一般不大于0．4。

汽機(jī)房宜適當(dāng)增大中間層開窗比例；增加配電室區(qū)域外窗面積，減小室內(nèi)高壓配電室對該層通風(fēng)氣流的影響。

嚴(yán)寒、寒冷地區(qū)墻面宜用深色，夏熱冬冷、夏熱冬暖地區(qū)宜用淺色。

由表1可知，當(dāng)平茬高度為10cm和15cm時(shí)，總萌條數(shù)和有效萌條數(shù)均較高，而當(dāng)平茬高度為5cm和20cm時(shí)，總萌條數(shù)和有效萌條數(shù)均較低。

建筑設(shè)計(jì)應(yīng)根據(jù)使用功能結(jié)合采暖、通風(fēng)及空調(diào)要求對室內(nèi)空間進(jìn)行合理分隔（包括水平與豎向），房間、管井布置應(yīng)利于采暖不變通風(fēng)，管道短捷。

嚴(yán)寒地區(qū)無地下設(shè)施的建筑周邊地面，熱阻不小于1．5 m2·k／W。

外部環(huán)境：在總平面設(shè)計(jì)中，應(yīng)對建筑所處的具體環(huán)境加以充分利用和改善，平衡環(huán)境溫度、濕度，提高建筑室內(nèi)外環(huán)境的舒適度。

在作品設(shè)計(jì)階段，需要緊緊圍繞賽題的基本要求，對各個(gè)模塊的功能進(jìn)行設(shè)計(jì)。首先要確定系統(tǒng)應(yīng)該具備的功能模塊，各功能模塊應(yīng)該圍繞題干，重點(diǎn)突出需要完成的功能要求。其次，要進(jìn)一步設(shè)計(jì)各個(gè)功能模塊應(yīng)采用什么方法去做，采用哪些算法來解決問題，此階段分析的越細(xì)，開發(fā)階段越輕松。在作品設(shè)計(jì)階段，各組的學(xué)生可以相互交流，相互提出自己的觀點(diǎn)，然后大家一起分析討論，指導(dǎo)老師可以在分析過程中給學(xué)生一些必要的指導(dǎo)建議，保證作品設(shè)計(jì)的方向符合作品的要求。

C類建筑主要包括除灰、化水、輸煤（不含封閉煤場）、脫硫脫硝、水工泵房、生產(chǎn)輔助類等建筑。這類建筑主要為設(shè)備設(shè)施的用房，一般無人員值守。嚴(yán)寒、寒冷地區(qū)設(shè)采暖設(shè)施，墻體需要考慮保溫；夏熱冬冷和夏熱冬暖地區(qū)無能耗損失，僅考慮構(gòu)造要求即可。

建筑外圍護(hù)宜采用砌體結(jié)構(gòu)，屋面宜采用鋼筋混凝土防水保溫屋面。

嚴(yán)寒地區(qū)無地下設(shè)施的建筑，周邊地面熱阻不小于1．5 m2·k／W。

4）D類（棧橋類）建筑

嚴(yán)寒地區(qū)輸煤棧橋宜采用工廠復(fù)合壓型鋼板封閉，寒冷地區(qū)輸煤棧橋可采用工廠復(fù)合壓型鋼板或現(xiàn)場復(fù)合壓型鋼板封閉。棧橋頂面或底板應(yīng)采取保溫措施，保溫做法可采用與底板結(jié)合的整體構(gòu)造形式，也可采用外保溫構(gòu)造。

冷落清秋：一個(gè)是大家公子，一個(gè)是小家碧玉；一個(gè)生于富豪，一個(gè)長于貧困；一個(gè)像熾熱向日葵，招搖炫目；一個(gè)如清雅的百合花，溫和賢淑；一個(gè)習(xí)慣歌歡舞悅，一個(gè)飽具才情詩意。經(jīng)過愛情的轟轟烈烈，婚姻的平平淡淡，最終愛如潮水干涸，兩個(gè)主人公形同陌路。初中初讀《金粉》時(shí)，只是淺淺看過，卻萌發(fā)了一個(gè)不解的疑問：金燕西和冷清秋之間的愛情，由濃轉(zhuǎn)淡，經(jīng)深變淺，是必然的嗎？

輸煤棧橋?qū)挾瘸^5 m時(shí)，室內(nèi)采暖設(shè)備宜雙側(cè)布置。

長度超過100 m的棧橋，在棧橋高位和低位皮帶以上空間宜設(shè)置軟質(zhì)擋簾。

許峰心不在焉，工作當(dāng)然干不好，不久便被解雇了。他整天想要投資，結(jié)識(shí)權(quán)貴，看起來也很可笑，自己什么也沒有，憑什么？

5）E類（附屬建筑類）建筑

E類建筑主要布置在廠前區(qū)，包括辦公樓、食堂、宿舍或公寓、招待所等公共建筑或居住建筑。建筑節(jié)能設(shè)計(jì)應(yīng)滿足國家和當(dāng)?shù)毓步ㄖ?jié)能設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)或居住建筑節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)的相關(guān)要求。

3 結(jié)束語

隨著中國經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，火電項(xiàng)目的規(guī)模和投資也在快速增長，相應(yīng)建設(shè)和運(yùn)行能源的增加也更加驚人。為降低火電廠總體能耗，火電廠建筑節(jié)能必將成為節(jié)能設(shè)計(jì)的“新常態(tài)”。我們必須適應(yīng)國家、社會(huì)、企業(yè)的有關(guān)節(jié)能政策和技術(shù)方面的要求，提高節(jié)能技術(shù)水準(zhǔn)，創(chuàng)造出更多適用、經(jīng)濟(jì)、美觀并節(jié)能的火電廠建筑，推進(jìn)火電廠建筑節(jié)能技術(shù)的發(fā)展。

［1］ 龍惟定，武涌．建筑節(jié)能技術(shù)［M］．北京：中國建筑工業(yè)出版社，2009．

［2］ 班廣生．建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)節(jié)能設(shè)計(jì)與實(shí)踐［M］．北京：中國建筑工業(yè)出版社，2009．

A Study on the Energy Conservation Design of Buildings in Thermal Power Plants

ZHANG Xingjun
（Shenhua Guohua（Beijing）Electric Power Research Institute Co．，Ltd．，Beijing 100025，P．R．China）

Based on the survey of the current situation of energy conservation of buildings in thermal power plants in China together with the collected data，this paper introduces the classified study on the characteristics of different buildings aswell as putting forward the design principles of energy conservation of buildings in thermal power plants in this new normal to provide reference for similar cases．

new normal；energy conservation of buildings in thermal power plants；design principles

TU271．1

A

1008 8032（2017）03 0028 03

2017－03－02

張興軍（1971－），高級(jí)工程師，主要從事電站施工管理、設(shè)計(jì)管理、研究與工程咨詢工作。