火力發(fā)電廠廠房建筑節(jié)能設(shè)計(jì)分析

徐羊羊

中國電建集團(tuán)河北工程有限公司，河北 石家莊 050000

1 電廠廠房建筑節(jié)能設(shè)計(jì)的重要性

電廠廠房建筑是由多個單元組合而成，大致可分為生活類建筑、生產(chǎn)類建筑，其中生產(chǎn)類建筑包括鍋爐房、發(fā)電集成中心、冷卻塔、材料庫、灰?guī)斓?。不同形式的發(fā)電廠建筑組成也有所不同，以傳統(tǒng)的火力發(fā)電廠為例，其以煤作為能源，因此會額外增加堆煤場、灰?guī)斓冉ㄖ糜诖娣琶杭懊喝紵蟮幕?，新能源電廠則不需要額外配置這些建筑，如風(fēng)力、水力發(fā)電。為了突出節(jié)能設(shè)計(jì)效果，文章僅以能源消耗較大的火力發(fā)電廠為例進(jìn)行節(jié)能設(shè)計(jì)。火力發(fā)電廠的原理是通過燃燒煤獲得能源再轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔?，因此其發(fā)電的主要裝置需要一直上料，持續(xù)燃燒，保證熱量足夠。為此，在發(fā)電控制中心節(jié)能設(shè)計(jì)中需注意廠房的隔熱設(shè)計(jì)，同時由于煤作為傳統(tǒng)能源，無論是完全燃燒還是不完全燃燒，均會釋放出大量的有毒有害氣體，因此在進(jìn)行廠房總設(shè)計(jì)時需要考慮整體建筑的風(fēng)向問題，將其布置在下風(fēng)向區(qū)域，抑制煙塵的快速擴(kuò)散。

目前，我國各個城市均有一座或多座火力發(fā)電廠，雖然近幾年不斷出臺建筑設(shè)計(jì)、施工、節(jié)能的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，但是由于各城市的電廠建廠時間較久，一些電廠在建設(shè)前期并沒有做可研、設(shè)計(jì)等建設(shè)規(guī)劃，使廠房的整體布置缺乏科學(xué)性，生活建筑與生產(chǎn)建筑沒有明確的界限，不僅增加了建設(shè)成本，也增加了空調(diào)系統(tǒng)和照明系統(tǒng)的能耗，資源浪費(fèi)現(xiàn)象嚴(yán)重。因此，對電廠建筑進(jìn)行節(jié)能設(shè)計(jì)，一方面能幫助電廠減少能耗，避免資源浪費(fèi)的現(xiàn)象；另一方面能有效帶動電廠的整體設(shè)計(jì)，從科學(xué)性、規(guī)范化等方面設(shè)計(jì)電廠，更重要的是可以減少電廠的二氧化碳排放量。

2 火力發(fā)電廠廠房建筑節(jié)能設(shè)計(jì)的基本要求

2.1 與周圍環(huán)境相統(tǒng)一

對火力發(fā)電廠進(jìn)行節(jié)能設(shè)計(jì)時，需要考慮當(dāng)?shù)氐沫h(huán)境，如當(dāng)?shù)貧夂?、常年主?dǎo)風(fēng)向、日照、地形地勢等，同時應(yīng)考慮當(dāng)?shù)亟ㄖL(fēng)格與周圍環(huán)境相互統(tǒng)一，減少突兀感，如我國東北地區(qū)與華北地區(qū)。由于氣候不同，東北地區(qū)氣候更加寒冷，因此不需要在建筑表面再增加玻璃幕墻，而在一些日照條件較好的地區(qū)則需要設(shè)計(jì)遮陽裝置，保證建筑的整體節(jié)能性能。

2.2 節(jié)約土地資源

節(jié)約土地資源也屬于節(jié)能設(shè)計(jì)的范疇，因此在對發(fā)電廠廠房進(jìn)行節(jié)能設(shè)計(jì)時還要考慮土地資源的因素，在保證廠房內(nèi)部標(biāo)準(zhǔn)標(biāo)高的前提下，可降低現(xiàn)有建筑的層高；或者增加建筑進(jìn)深，減少建筑的熱損失及能耗。同時，火力發(fā)電廠廠房建筑的節(jié)能設(shè)計(jì)也會著重于廠房的整體設(shè)計(jì)，對廠房占地、區(qū)域規(guī)劃進(jìn)行設(shè)計(jì)，解決廠房占地面積較大、浪費(fèi)國土資源的問題。

2.3 利用當(dāng)?shù)刈匀粭l件

在對火力發(fā)電廠廠房建筑進(jìn)行節(jié)能設(shè)計(jì)時需要遵循當(dāng)?shù)刈匀粭l件的要求，在廠區(qū)內(nèi)進(jìn)行綠化設(shè)計(jì)引入符合當(dāng)?shù)貧夂虻木G植，以綠植調(diào)節(jié)廠區(qū)的微氣候，并通過對道路、墻面等材料的選用進(jìn)一步體現(xiàn)節(jié)能效果。

3 火力發(fā)電廠廠房建筑節(jié)能設(shè)計(jì)的具體應(yīng)用

3.1 總平面設(shè)計(jì)中的節(jié)能

總平面設(shè)計(jì)在電廠廠房建筑節(jié)能設(shè)計(jì)中起到對電廠廠房建筑進(jìn)行整體性布置和構(gòu)思的作用，不僅包括節(jié)能設(shè)計(jì)，還包括場地、施工、能耗等多方面的設(shè)計(jì)。因此，在進(jìn)行電廠總平面設(shè)計(jì)時，設(shè)計(jì)單位需要將節(jié)能作為設(shè)計(jì)的重點(diǎn)，考慮施工和運(yùn)營兩個階段的節(jié)能設(shè)計(jì)，在設(shè)計(jì)中盡可能地考慮建筑的朝向、間距、層高、深度、綠化等，綜合核算建筑物的節(jié)能效果。以朝向?yàn)槔?，建筑物的正確朝向有利于建筑物對光能的充分利用，根據(jù)當(dāng)?shù)氐臍夂?，選擇南北向的最佳朝向，保證在天氣晴朗時有足夠的陽光照射；對于一些要避免陽光直射的建筑物，朝向應(yīng)以東西向?yàn)橹?，避免陽光直射，同時應(yīng)考慮建筑物的通風(fēng)、采暖等問題，提高建筑物的節(jié)能效果。

3.2 廠房形體設(shè)計(jì)中的節(jié)能

廠房建筑物形體設(shè)計(jì)對建筑物的節(jié)能效果也有較大影響，在廠房建筑物設(shè)計(jì)階段，我國常用減少建筑物表面積的方法，將體形系數(shù)保持在合理區(qū)間，減少廠房建筑物表面的寬度，盡可能使廠房建筑物形體設(shè)計(jì)呈長方形或者其他規(guī)則形狀，保持平面平整，減少表面凹凸面（凹凸面對廠房的采光、取暖等功能均有一定的影響，不利于廠房的整體節(jié)能）。此外，還需注意廠房的屋檐、窗戶、內(nèi)部裝飾的調(diào)節(jié)，圍護(hù)結(jié)構(gòu)可采用淺色，使墻壁能夠反射太陽光，避免墻體由于溫度過高而衍生的脫落等問題。同時，電廠廠房并不是獨(dú)立的，而是由若干個廠房共同組成，因此對廠房的合理布局也是節(jié)能的一大重點(diǎn)，在設(shè)計(jì)中需充分考慮各廠房的功能分區(qū)，根據(jù)功能性質(zhì)的不同合理分配運(yùn)輸通道，盡量減少不必要的土地占用，并且在運(yùn)輸通道中搭配綠植，調(diào)節(jié)廠內(nèi)氣候，使節(jié)能效果明顯。隨著我國建筑技術(shù)的提高，以及對節(jié)能設(shè)計(jì)越來越重視，加上工業(yè)設(shè)備越來越先進(jìn)，廠房的構(gòu)造還會發(fā)生新的變化，使電廠廠房室內(nèi)外空間可以得到充分利用，在高效的基礎(chǔ)上結(jié)合節(jié)能設(shè)計(jì)為員工提供更加舒適的辦公場所。

3.3 墻體材料中的節(jié)能

目前，我國老舊的電廠外墻墻面均以實(shí)心黏土磚為主，這與我國同時期建筑技術(shù)落后相關(guān)，實(shí)心黏土磚吸收和揮發(fā)熱量均較快，換而言之其保溫性能差。從節(jié)能角度來講，以實(shí)心黏土磚為主的墻面材料會加劇廠房的能量損耗，因此選用先進(jìn)的墻體材料也是電廠廠房建筑節(jié)能設(shè)計(jì)的重要一環(huán)。

我國先進(jìn)的墻體材料大多以復(fù)合材料為主，其綜合考慮了外墻所承擔(dān)的功能，如防水、隔熱、保溫、防腐蝕、隔聲等，還具備調(diào)節(jié)溫度、防毒等新型功能。相關(guān)資料顯示，傳統(tǒng)墻體材料如單層鋼窗、鋁合金窗的傳熱系數(shù)為6.4，聚苯乙烯節(jié)能墻體的傳熱系數(shù)為0.73～1.28?？梢?，新型墻體材料傳熱系數(shù)遠(yuǎn)低于傳統(tǒng)的鋁合金窗，其節(jié)能效果更明顯，因此廠房建筑墻體材料應(yīng)優(yōu)先選取新型節(jié)能材料。

3.4 門窗節(jié)能設(shè)計(jì)

建筑門窗及幕墻是最能反映建筑物熱交換的部位，門窗的熱能損耗要遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于墻體，因此在建筑設(shè)計(jì)中門窗的節(jié)能設(shè)計(jì)對建筑物整體的節(jié)能效果有較大的影響，需予以重視。

電廠廠房窗戶安裝與居民建筑窗戶安裝的作用基本相同，主要起到通風(fēng)、調(diào)節(jié)溫度、隔聲的作用，其中隔聲作用最為突出。由于電廠設(shè)備在運(yùn)轉(zhuǎn)過程中噪聲較大，而且在運(yùn)轉(zhuǎn)過程中會產(chǎn)生煙塵，因此廠房門窗一般處于緊閉狀態(tài)，可以降低噪聲對員工生活的影響，保證作業(yè)的密閉性，減少有害氣體的逸散。在節(jié)能設(shè)計(jì)中主要對門窗的導(dǎo)熱性能進(jìn)行調(diào)節(jié)，普通門窗的能量損失一般占建筑物冬季保溫或夏季降溫能耗的50%以上，因此改善其絕熱性能是節(jié)能設(shè)計(jì)的重點(diǎn)。第一，窗戶應(yīng)設(shè)置在廠房的南北向，不僅使廠房有充足的陽光照射，還能夠手動調(diào)節(jié)，使室內(nèi)溫度、采光在合適的區(qū)間。第二，選擇合適的玻璃，可以根據(jù)當(dāng)?shù)氐牟膳瘍r格安裝的通風(fēng)口數(shù)量等因素確定，在玻璃采購中應(yīng)選擇節(jié)能效果更好的玻璃。考慮到工業(yè)廠房的特殊性，還應(yīng)對玻璃的密閉性進(jìn)行考察。此外，還可以在玻璃上加貼特殊膜，增加門窗的保溫性和氣密性，達(dá)到節(jié)能設(shè)計(jì)的要求。目前，工業(yè)廠房大多選用中空玻璃、鍍膜玻璃等一些節(jié)能效果較強(qiáng)的玻璃，因此電廠廠房也可按照工業(yè)廠房的標(biāo)準(zhǔn)選取合適的玻璃材料，減少門窗的能量損耗，增強(qiáng)門窗的節(jié)能效果。

3.5 其他節(jié)能措施

隨著建筑技術(shù)與節(jié)能材料的發(fā)展，發(fā)電廠廠房建筑設(shè)計(jì)中使用機(jī)械通風(fēng)的情況愈發(fā)普遍，不僅改善了工作人員的工作環(huán)境，還有利于廠房建筑與周圍環(huán)境融為一體，在大環(huán)境下調(diào)節(jié)電廠內(nèi)部微氣候。部分新建發(fā)電廠更是采用了安裝空調(diào)的方式調(diào)節(jié)廠房氣候，提高員工幸福指數(shù)。這也為廠房建筑節(jié)能設(shè)計(jì)提供了新方向。一是向員工大力宣傳空調(diào)使用需要大量的能量，這與廠房節(jié)能明顯背道而馳，因此需鼓勵員工采用自然通風(fēng)，減少空調(diào)開啟的次數(shù)，以減少能耗。二是在設(shè)計(jì)中對各廠房進(jìn)行針對性的通風(fēng)設(shè)計(jì)，如以生產(chǎn)功能為主導(dǎo)的廠房，在設(shè)計(jì)中要注意廠房通風(fēng)口的設(shè)計(jì)、氣候的控制，應(yīng)先確定汽機(jī)房外側(cè)窗的數(shù)量和位置，在熱源部位(如汽機(jī)、除氧器)和死角部位(如汽機(jī)房內(nèi)側(cè))的樓板上設(shè)置通風(fēng)格柵，在屋頂設(shè)置風(fēng)機(jī)，夏季通過格柵帶走熱量，由屋頂風(fēng)機(jī)排出；冬季則由屋頂風(fēng)機(jī)進(jìn)風(fēng)，將上升的熱氣流壓向樓面、地面，從低側(cè)窗排出。以生活居住功能為主導(dǎo)的廠房則可以按照一般住宅節(jié)能設(shè)計(jì)的標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行設(shè)計(jì)。

4 結(jié)束語

隨著我國建筑技術(shù)的革新和節(jié)能理念的深入，火力發(fā)電廠廠房建筑節(jié)能設(shè)計(jì)會呈現(xiàn)新的氣象，這需要相關(guān)領(lǐng)導(dǎo)予以重視，采取多方面措施，如在建設(shè)前引入專業(yè)的設(shè)計(jì)公司，對廠房進(jìn)行整體設(shè)計(jì)，再如在日常中向員工滲透節(jié)能理念，使其在日常工作中真正落實(shí)節(jié)能理念，以促進(jìn)發(fā)電廠的可持續(xù)發(fā)展。