火電廠建筑節(jié)能技術(shù)的應(yīng)用探討

華能江西分公司 郭志健

0 前言

當前，我國建筑能耗（指建筑物使用過程中的能耗）超過人類總能耗的1/4，是世界同緯度國家的3倍，因此，建筑節(jié)能是節(jié)約能源最有效、最經(jīng)濟的方法。建筑節(jié)能是指在建筑物的規(guī)劃、設(shè)計、建造和使用過程中，執(zhí)行建筑節(jié)能標準和施工驗收規(guī)程，合理設(shè)計建筑圍護結(jié)構(gòu)的熱工性能，采用低能耗建筑材料，提高采暖、制冷、照明、給排水和通風系統(tǒng)的運行效率，加強建筑物用能設(shè)備的運行管理，以及利用可再生能源，在保證建筑物使用功能和室內(nèi)熱環(huán)境質(zhì)量的前提下，降低建筑能源消耗，合理、有效地利用能源。

火電廠建筑按使用功能可分為主廠房建筑、各類生產(chǎn)建筑、輔助生產(chǎn)建筑、生活建筑這幾種類型，其節(jié)能效果對生產(chǎn)設(shè)備的熱能散失、建筑隔熱，乃至機組的安全經(jīng)濟性有著重要的影響，因此，電廠的節(jié)能減排工作應(yīng)重視建筑節(jié)能技術(shù)的應(yīng)用。本文就建筑節(jié)能技術(shù)在火電廠建設(shè)中的應(yīng)用進行了探討與分析。

1 建筑采光

電廠所有建筑物室內(nèi)采光應(yīng)首先考慮天然采光，采光口的設(shè)置應(yīng)充分和有效地利用天然光源。根據(jù)日照特點，確定建筑最佳方位、間距和朝向，有利于建筑物室內(nèi)天然采光和冬季日照。

1）汽機房采光：汽機房底層、夾層A、B跨優(yōu)先考慮A排外墻的窗戶采光，窗戶若是百葉窗可采用透光玻璃百葉窗，B、C跨光線不足部分采用人工照明補充。汽機房運轉(zhuǎn)層應(yīng)通過A排外墻帶形窗及屋面采光帶采光。用屋面采光帶代替常規(guī)的采光罩、透光玻璃百葉窗代替常規(guī)的鋁合金百葉窗，可以減少人工照明。

2）電廠其它建筑物采光：檢修間、泵房、輸煤系統(tǒng)等建筑物均可通過側(cè)窗或屋面采光罩（帶）來解決。

2 建筑墻體的保溫隔熱

根據(jù)《公共建筑節(jié)能設(shè)計標準》[3]，公共建筑節(jié)能設(shè)計氣候分區(qū)為：嚴寒地區(qū)(A、B區(qū))、寒冷地區(qū)、夏熱冬冷地區(qū)、夏熱冬暖地區(qū)。電廠建筑節(jié)能設(shè)計應(yīng)與地區(qū)氣候相適應(yīng)，建筑墻體各部位的具體節(jié)能技術(shù)如下：

2.1 建筑總體布局

電廠廠區(qū)總平面布置受綜合因素的影響，應(yīng)根據(jù)場地及工藝流程和功能分區(qū)，因地制宜，合理布置，全廠生產(chǎn)建筑、附屬及生活福利建筑盡量采用聯(lián)合建筑的設(shè)計方式，減少建筑外墻和屋面工程，減少能源及原材料消耗。充分利用冬季日照并避開冬季主導風向，利用夏季涼爽時段的自然通風。尤其是廠前區(qū)建筑的主要朝向宜選擇本地區(qū)最佳朝向，一般宜采用南北向或接近南北向，主要房間避免夏季受東、西向日曬[1]。

2.2 墻體

減少主廠房、泵房等墻體熱損失應(yīng)重點控制建筑物體形系數(shù)和墻體傳熱系數(shù)[2]。

建筑物體形系數(shù)即建筑的外表面積與體積之間的比值，體形系數(shù)越小就越有利于節(jié)能，可減少外表面與室外空氣的接觸，減少散熱。電廠生產(chǎn)建筑物的體形系數(shù)通常由工藝布置所決定，在滿足工藝布置的基礎(chǔ)上，應(yīng)通過建筑設(shè)計優(yōu)化，盡量減小建筑物的體型系數(shù)，以最小的建筑外表面積包容最大的建筑空間。廠前區(qū)建筑物的體形系數(shù)不受工藝布置影響，應(yīng)符合《公共建筑節(jié)能設(shè)計標準》規(guī)定[3]：嚴寒、寒冷地區(qū)建筑的體形系數(shù)應(yīng)小于或等于0.40，當不滿足規(guī)定時必須按相應(yīng)標準進行權(quán)衡判斷。此外，建筑物的外形越簡單，其外殼的表面積越小，熱交換量亦越少，因此建筑物的造型宜簡潔、完整，盡量避免復雜的輪廓線。

《公共建筑節(jié)能設(shè)計標準》規(guī)定了不同氣候分區(qū)墻體的傳熱系數(shù)限值，應(yīng)根據(jù)設(shè)計原則和電廠建筑物的分類，盡量選擇自重輕、傳熱系數(shù)小、保溫性能好的材料，以減少能源消耗。電廠建筑物常用的墻體材料主要有金屬墻板和輕質(zhì)砌體。金屬墻板有復合金屬墻板、不帶保溫的單層金屬墻板，常用于主廠房建筑的外墻圍護；輕質(zhì)砌體主要有采用蒸壓加氣混凝土砌塊、非粘土多孔磚或空心磚、輕骨料混凝土空心砌塊、蒸壓粉煤灰砌塊、蒸壓灰砂磚等砌筑，常用于附屬建筑的內(nèi)墻和外墻圍護[1]。

主廠房外墻圍護：金屬墻板已成為電廠主廠房建筑的主要外墻圍護材料，嚴寒、寒冷地區(qū)常見做法是在雙層彩色壓型鋼板中間設(shè)保溫材料，保溫材料一般采用超細玻璃棉。

對于廠區(qū)內(nèi)設(shè)有空調(diào)系統(tǒng)的生產(chǎn)建筑，如集中控制室、單元控制室、電子設(shè)備間、工程師站等，建筑節(jié)能設(shè)計要求高于其它生產(chǎn)建筑，在設(shè)計中盡量采取蒸壓加氣混凝土砌塊單一外墻保溫，如條件允許，可適當采用復合形式的外墻外保溫做法。不同厚度的墻體，可滿足不同氣候區(qū)建筑節(jié)能的要求。

當達不到隔熱效果時應(yīng)采用外墻保溫隔熱系統(tǒng)，在砌塊抹灰外滿貼25厚聚苯乙烯泡沫塑料板，以減小圍護結(jié)構(gòu)的傳熱系數(shù)。建筑外裝飾采用光滑飾面材料，以淺灰色色調(diào)為主，以減少表面對輻射熱的吸收。

3)若取值范圍在[xnmin,xnmax]以內(nèi)，且其第n維信息具有一定指導意義，則FC取為[0,1]范圍內(nèi)的中間值；

2.3 門窗

窗的傳熱系數(shù)比墻的大很多，又經(jīng)常開啟，是能耗的關(guān)鍵部位，因此設(shè)計中應(yīng)注意節(jié)能型建筑門窗的選用。節(jié)能門窗即為門窗的保溫隔熱性能（傳熱系數(shù)）和空氣滲透性能（氣密性）兩項物理性能指標達到（或高于）所在地區(qū)實施細則技術(shù)要求的建筑門窗。節(jié)能門窗優(yōu)先推廣應(yīng)用節(jié)能型塑鋼門窗，也可以是各種類型的材料制作。

《公共建筑節(jié)能設(shè)計標準》規(guī)定了不同氣候分區(qū)外門窗的傳熱系數(shù)限值，應(yīng)根據(jù)設(shè)計原則和電廠建筑物的分類，合理選擇建筑外門窗材料、外窗開啟面積和窗墻比。

1）控制窗墻比是最有效的節(jié)能手段。在保證外窗自然采光的范圍內(nèi)，窗墻比越小越好，一般窗墻比應(yīng)控制在0.3左右，每個朝向的窗墻面比均不大于0.7；盡量避免在東、西向開窗；外窗的可開啟面積不應(yīng)小于窗面積的30%。此外，提高門窗的氣密性，減少冷空氣滲透，外窗抗風壓和氣密性能不低于4級、水密性能不低于3級[1]。

2）外門材質(zhì)的選擇。門的總熱阻比窗戶大，但與墻體、屋頂相比仍是保溫的薄弱環(huán)節(jié)。外門應(yīng)注意盡可能選擇使用保溫性能好的保溫門，并且要求門的密閉性較好，以減少外門開啟時的冷風滲透[2]。

3）外窗材質(zhì)的選擇。為提高外窗的節(jié)能效果，在外窗材質(zhì)選擇上，應(yīng)選擇氣密性能和保溫性能好的外窗。電廠建筑通常采用普通鋁合金窗、塑鋼窗、玻璃鋼窗；廠前區(qū)建筑對建筑外觀效果的要求較高，可選擇中空玻璃斷橋鋁合金窗[2]。

2.4 屋面

電廠建筑常用的屋面形式為普通屋面和倒置式屋面。普通屋面適用于各類氣候區(qū)，倒置式屋面適用于夏熱冬冷地區(qū)、夏熱冬暖地區(qū)和室內(nèi)濕度大的建筑。普通屋面的保溫層宜選用吸水率低、密度和導熱系數(shù)小并有一定強度的材料，如EPS板、XPS板、憎水珍珠巖板等。倒置式屋面將保溫層放在防水層的上面，消除內(nèi)部結(jié)露，而且使防水層得到保護，從而大大提高耐久性，但這種方法對保溫材料的要求較高，保溫材料應(yīng)具有一定的壓縮強度，多選用XPS板。此外，屋面飾以淺色地磚，以減少表面對輻射的吸收。

3 應(yīng)用綠色照明、可再生能源和熱泵供熱

1）一般建筑內(nèi)部采用緊湊型熒光燈或T5、T8熒光燈，對燈具懸掛比較高的場所應(yīng)采用高壓鈉燈、金屬鹵化物燈和外鎮(zhèn)熒光汞燈，在懸掛高度較低的場所應(yīng)采用節(jié)能熒光燈或小功率高壓鈉燈，廠區(qū)景觀泛光照明采用LED燈。

2）推廣低成本綠色建筑技術(shù)及低成本可再生能源的規(guī)模應(yīng)用，如生產(chǎn)行政辦公樓、候班樓、食堂等大力推廣使用太陽能熱水系統(tǒng)技術(shù)，廠區(qū)路燈、公共綠地等推廣采用太陽能燈；在有條件的地區(qū)使用電廠污水源熱泵進行建筑供熱技術(shù)。

4 建筑施工過程節(jié)能

1）制定施工節(jié)能和節(jié)約方案。建設(shè)工程施工前，施工單位應(yīng)根據(jù)工程實際情況制定施工節(jié)約方案，包括施工組織的節(jié)能、建筑材料的節(jié)約和回收利用、施工機械的選用等方面。

2）加強現(xiàn)場管理，降低施工現(xiàn)場能耗和材耗。施工現(xiàn)場安裝節(jié)能燈具、節(jié)水器具和先進高效的節(jié)能機械設(shè)備，廣泛應(yīng)用各種節(jié)水型器具，推廣中水回用、污水再生利用、雨水集流利用技術(shù)；合理布置施工用水管網(wǎng)，統(tǒng)一提供施工生產(chǎn)及生活用水。設(shè)專人負責節(jié)能降耗工作，合理安排物流，降低施工機械能耗，減少建筑構(gòu)配件的破損率。

3）加強對建筑節(jié)能有關(guān)規(guī)定、設(shè)計標準和施工質(zhì)量驗收規(guī)程執(zhí)行情況的檢查，加強對建筑建造過程中施工節(jié)能方案和落實情況的檢查。

4）鼓勵施工技術(shù)和現(xiàn)場管理創(chuàng)新。鼓勵施工企業(yè)技術(shù)創(chuàng)新，改進施工工藝，提高施工工業(yè)化水平，縮短施工工期，節(jié)約建筑材料和施工用能。推廣計算機輔助管理，對現(xiàn)場材料和能源消耗情況進行實時監(jiān)控和動態(tài)分析，及時修訂施工節(jié)約方案。

5）合理布置臨時設(shè)施以避免大量臨時設(shè)施拆遷及場地搬遷，臨時建筑的墻體和屋面應(yīng)選用高效保溫隔熱、可拆卸循環(huán)使用的材料，提高周轉(zhuǎn)性材料和固體廢棄物的回收利用率。

5 廠區(qū)建筑采用集中供熱、供氣

集中控制室、單元控制室、電子設(shè)備間、工程師站、生產(chǎn)行政辦公樓、候班樓、食堂等建筑可考慮集中供應(yīng)熱水，并設(shè)置一個配冷中心，配冷中心優(yōu)先考慮以熱蒸汽為動力源的制冷機組。

6 結(jié)束語

火電廠建筑節(jié)能潛力巨大，關(guān)鍵是根據(jù)電廠建筑實際情況合理應(yīng)用建筑節(jié)能技術(shù)，在建筑采光、墻體的保溫隔熱、綠色照明系統(tǒng)及節(jié)能燈具、建筑施工過程節(jié)能、廠區(qū)建筑集中供熱供氣等方面大力推廣建筑節(jié)能技術(shù)，方可大大降低建筑能源消耗，提高電廠建筑的能源利用系數(shù)，提高機組的安全經(jīng)濟性，也將對我國低碳經(jīng)濟的發(fā)展起到重要作用。

[1]薛淑清.電廠建筑設(shè)計中的節(jié)能問題探討[J].武漢大學學報(工學版),2005,38(10):59～62.

[2]高元.建筑節(jié)能技術(shù)與新材料在火力發(fā)電廠中的運用研究 [J].武漢大學學報 (工學版),2009,42(增刊):499～503.

[3]GB 50189-2005,公共建筑節(jié)能設(shè)計標準[S].

[4]J GJ26-1995,民用建筑節(jié)能設(shè)計標準[S].