火電廠建筑節能技術的應用探討

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，建筑節能是節約能源最有效、最經濟的方法。建筑節能是指在建筑物的規劃、設計、建造和使用過程中，執行建筑節能標準和施工驗收規程，合理設計建筑圍護結構的熱工性能，采用低能耗建筑材料，提高采暖、制冷、照明、給排水和通風系統的運行效率，加強建筑物用能設備的運行管理，以及利用可再生能源，在保證建筑物使用功能和室內熱環境質量的前提下，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、各類生產建筑、輔助生產建筑、生活建筑這幾種類型，其節能效果對生產設備的熱能散失、建筑隔熱，乃至機組的安全經濟性有著重要的影響，因此，電廠的節能減排工作應重視建筑節能技術的應用。本文就建筑節能技術在火電廠建設中的應用進行了探討與分析。

1 建筑采光

電廠所有建筑物室內采光應首先考慮天然采光，采光口的設置應充分和有效地利用天然光源。根據日照特點，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。汽機房運轉層應通過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的采光罩、透光玻璃百葉窗代替常規的鋁合金百葉窗，可以減少人工照明。

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

2 建筑墻體的保溫隔熱

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

2.1 建筑總體布局

電廠廠區總平面布置受綜合因素的影響，應根據場地及工藝流程和功能分區，因地制宜，合理布置，全廠生產建筑、附屬及生活福利建筑盡量采用聯合建筑的設計方式，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。尤其是廠前區建筑的主要朝向宜選擇本地區最佳朝向，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重點控制建筑物體形系數和墻體傳熱系數[2]。

建筑物體形系數即建筑的外表面積與體積之間的比值，體形系數越小就越有利于節能，可減少外表面與室外空氣的接觸，減少散熱。電廠生產建筑物的體形系數通常由工藝布置所決定，在滿足工藝布置的基礎上，應通過建筑設計優化，盡量減小建筑物的體型系數，以最小的建筑外表面積包容最大的建筑空間。廠前區建筑物的體形系數不受工藝布置影響，應符合《公共建筑節能設計標準》規定[3]：嚴寒、寒冷地區建筑的體形系數應小于或等于0.40，當不滿足規定時必須按相應標準進行權衡判斷。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。

《公共建筑節能設計標準》規定了不同氣候分區墻體的傳熱系數限值，應根據設計原則和電廠建筑物的分類，盡量選擇自重輕、傳熱系數小、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、寒冷地區常見做法是在雙層彩色壓型鋼板中間設保溫材料，保溫材料一般采用超細玻璃棉。

對于廠區內設有空調系統的生產建筑，如集中控制室、單元控制室、電子設備間、工程師站等，建筑節能設計要求高于其它生產建筑，在設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，可滿足不同氣候區建筑節能的要求。

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

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

2.3 門窗

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

《公共建筑節能設計標準》規定了不同氣候分區外門窗的傳熱系數限值，應根據設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能手段。在保證外窗自然采光的范圍內，窗墻比越小越好，一般窗墻比應控制在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節。外門應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）外窗材質的選擇。為提高外窗的節能效果，在外窗材質選擇上，應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，倒置式屋面適用于夏熱冬冷地區、夏熱冬暖地區和室內濕度大的建筑。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，消除內部結露，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 應用綠色照明、可再生能源和熱泵供熱

1）一般建筑內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采用高壓鈉燈、金屬鹵化物燈和外鎮熒光汞燈，在懸掛高度較低的場所應采用節能熒光燈或小功率高壓鈉燈，廠區景觀泛光照明采用LED燈。

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

4 建筑施工過程節能

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

2）加強現場管理，降低施工現場能耗和材耗。施工現場安裝節能燈具、節水器具和先進高效的節能機械設備，廣泛應用各種節水型器具，推廣中水回用、污水再生利用、雨水集流利用技術；合理布置施工用水管網，統一提供施工生產及生活用水。設專人負責節能降耗工作，合理安排物流，降低施工機械能耗，減少建筑構配件的破損率。

3）加強對建筑節能有關規定、設計標準和施工質量驗收規程執行情況的檢查，加強對建筑建造過程中施工節能方案和落實情況的檢查。

4）鼓勵施工技術和現場管理創新。鼓勵施工企業技術創新，改進施工工藝，提高施工工業化水平，縮短施工工期，節約建筑材料和施工用能。推廣計算機輔助管理，對現場材料和能源消耗情況進行實時監控和動態分析，及時修訂施工節約方案。

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

5 廠區建筑采用集中供熱、供氣

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

6 結束語

火電廠建筑節能潛力巨大，關鍵是根據電廠建筑實際情況合理應用建筑節能技術，在建筑采光、墻體的保溫隔熱、綠色照明系統及節能燈具、建筑施工過程節能、廠區建筑集中供熱供氣等方面大力推廣建筑節能技術，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，提高機組的安全經濟性，也將對我國低碳經濟的發展起到重要作用。

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

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

[3]GB 50189-2005,公共建筑節能設計標準[S].

[4]J GJ26-1995,民用建筑節能設計標準[S].