電廠取水泵站建筑方案優化設計探討

李瀛濤 趙桂芳 林志偉

(國核電力規劃設計研究院，北京 100095)

在以往的火力發電廠建設中，受到設計理念和經濟條件的限制，取水泵站建筑造型一般較為單一，其建筑設計均是由水工結構專業按照工藝布置獨立完成，在滿足工藝生產的要求的前提下，一般僅簡單考慮外墻色彩及必要的通行、檢修和門窗等內容，其建筑造型和內部布置未得到足夠的重視。

隨著經濟建設的發展，以及電廠建筑“去工業化”理念的發展，對于部分火電廠的取水泵站，特別是位于城區或者景點附近的取水泵站，舊有工業建筑設計與周邊環境很不協調;另一方面隨著人民生活水平的提高，也對建筑的舒適度提出了更高的要求。針對目前這種狀況，筆者將結合自身工作中遇到的情況進行一些有益的探討。

1 位置與環境需要提高取水泵站的造型設計

取水泵站主要結構一般均處于地面以下，地面以上主要是為滿足泵站值班、檢修和必要的配電等輔助用房屋。地面以下部分僅滿足使用功能要求即可，造型優化設計工作僅針對上部結構開展。

在聊城市郊某電廠取水泵站設計中，該電廠取水位置位于聊城市東昌湖，緊鄰東昌湖南岸。東昌湖是聊城室內的景觀湖，內部風景秀麗，湖面碧波蕩漾，已成為聊城市中心重要的風景區，是聊城市民日常休閑，旅游的重要場所。公園風景秀美，周圍高檔住宅小區林立。按照當地景觀規劃不允許在此修建一個傳統工業建筑外型的取水泵站。為了滿足公園整體規劃要求，不破壞公園內的景觀，需要打破常規工業建筑的外觀造型，使得補充水泵站的外型與周圍環境和諧、融洽。

為了滿足政府及業主的要求，我們對取水泵站從建筑立面的色彩、選材、建筑物的造型到內部結構及布置均做了修改。經過對東昌湖周圍環境的踏勘，以及與業主溝通并了解附近規劃，對泵站區域及建筑物造型進行了重新規劃和布置。

東昌湖周圍的房屋均為坡屋頂，因此也將泵站各建筑物的屋面設計為坡屋面，并根據配電室和泵房位置的特點，將配電室屋面改為單坡，與泵房屋面相呼應。湖邊建筑物的色彩以淡黃色和灰色為主，因而在效果圖中將泵站的色彩定為淡黃色，以期與周圍其他建筑物相協調。對于圍墻的設計，對比了全部采用鋼柵欄和效果圖中的方案后，認為效果圖中的方案雖然略顯笨重，但其弧線更能比擬湖面波濤的形態，而且當湖面平靜時，從湖對面望過來，圍墻的弧線與平靜的湖面又可互相映襯，相得益彰。對于泵站區域的綠化也提出了要求，使泵站在各種綠化植物的掩映之下，令其更加飄逸、美麗，并出具了相應的效果圖，見圖1。

在效果圖經業主及聊城市有關政府部門審查后，首先由工藝專業對泵站的布置進行修改，使其更有助于建筑效果的表現，符合效果圖中的要求。隨后，對已出的泵站建筑、結構圖紙進行了升版和修改。對于取水泵房，由于坡屋面的要求，我們放棄了經常在設計中采用的薄腹梁屋架，而改用了坡度滿足要求的輕型鋼屋架，屋面采用與鋼屋架配套的檁條和磚紅色彩色鋼板波形瓦，使泵房從屋頂坡度及色彩上滿足了效果圖的要求。在外墻立面的處理上，采用了斬假石與瓷磚貼筑，后來由于市場貨源及工期的要求，將斬假石也改為瓷磚，外墻色彩也按照業主的要求修改為灰色。對于工業廠房，一般采用在吊車梁上下設置兩層窗戶的做法，而對于該取水泵房，吊車以上空間較小，并且由于坡屋面的外伸，使得該部分空間顯得更加窄小，因此在吊車梁以上再布置一層窗戶是不合適的。泵房高度約12 m，如僅在1.20 m標高處設置一道窗戶，將使窗戶以上部分顯得較為空曠，為了彌補此處的不足，在此采用加構造線條的辦法進行處理，為了降低造價，構造線條采用外挑磚墻并用丙烯酸涂料飾面的方法處理，取得了良好的效果。

圖1 取水泵站效果圖（一）

對于泵房西側的配電室，其屋面的坡度與泵房屋面坡面相垂直，使兩座建筑物屋面既協調一致又互為補充。配電室的屋面由于跨度較小，因而采用了現澆鋼筋混凝土屋面板來形成所需的造型。由于屋面坡度較大，為了防止屋面在自重作用下產生滑移，將屋面與配電室頂層圈梁澆筑在一起，并用多個構造柱將屋面與外墻及屋面梁拉接在一起。外墻的裝飾同取水泵房。對于泵房及配電室外側露出地面的管道、洞口格柵等構件，經各相關專業的配合，也盡量從美觀的角度出發，滿足建筑外觀的要求。

在某沿海電廠設計中，取水泵站緊沿海邊，海域開闊，風景秀美。按照業主要求，該取水泵站不僅要滿足電廠取水水泵運轉的要求，同時要能成為可以登高觀海、休閑的場所，成為電廠的景觀標志性建筑。

該泵站取水泵房上部結構采用預制鋼筋混凝土排架結構，磚墻填充圍護。內部設置橋式吊車一臺。為滿足登高觀海、休閑的要求，屋面設計為上人屋面，因此舍棄了工業廠房中常用的混凝土雙坡屋面梁，采用鋼制屋面梁代替，屋面板采用壓型鋼板做底膜現澆鋼筋混凝土屋面板。泵房女兒墻上設一圈不銹鋼欄桿扶手，屋面板上設H型鋼鋼柱，其上支撐陽光板作為觀光臺的頂棚。

泵房外立面以銀灰色涂料為主色調，中間部位采用深灰色涂料搭配，女兒墻位置處以乳白色涂料進行填充。立面造型上，泵房中間深色部位采用內凹鋁合金平開窗，兩側采用橫向分格的鋁塑板飾面，使得整個泵房立面上錯落有致，層次清晰。從海面上看過來，泵房與周圍的碧海、藍天、白云融為一體，滿足了業主方的使用要求。完成的效果圖見圖2。

圖2 取水泵站效果圖（二）

2 更高的使用要求需要更為細致的內部空間設計

在山西某燃機電廠設計中，其取水泵站位于水庫岸邊。該水庫水面開闊，岸邊綠樹成蔭，周邊風景秀美，是周邊居民的休閑度假地。設計初期，我們按照常規的取水泵站配備兩名值班人員的標準設計了泵站值班室。內置一間值班室、一個衛生間和兩人值班辦公區域，室內平面布置尺寸為6 m×5.7 m。最初設計平面布置圖見圖3。

圖3 值班室修改前布置圖

圖4 值班室修改后布置圖

按照該布置完成施工圖后，業主提出了該值泵站需要滿足培訓、度假等要求，對宿舍、衛生間及廚房都提出了更高的要求。根據業主反饋的設計要求，結合總圖、工藝等專業對泵站進行了優化布置。在建筑專業人員的幫助下，通過多次溝通協調，辦公區值班人員工位數由2人員加到9人，值班宿舍增加到4間;把常規設置的公用衛生間改為室內設置，并增加了淋浴區;增加了門廳、餐廳和廚房等功能分區，優化了室內交通通道;根據值班室的布置、朝向，優化了窗戶布置;結合建筑墻體布置，優化屋面板結構，整個屋面板按照無梁樓板設計，降低了值班室的層高。通過上述修改，值班室建筑面積由原來的34.2 m2增加到161.5 m2，滿足了業主對值班室的使用需要。優化后的值班室平面布置圖見圖4。

3 能源政策約束條件需要優化節能設計

按照《國家發改委關于加強固定資產投資項目節能評估和審查工作的通知》的要求，自2007年起電廠建設報送的核準項目中要求編制節能分析篇。隨之而來，電廠建筑的節能設計也引起了廣泛的重視。對于取水泵站建筑物，可采取以下節能措施［1］:

1)根據泵站所處位置，結合當地的氣候特點、日照角度、主導風向等條件，與總圖專業綜合確定建筑物的位置、朝向和間距。

2)在滿足工藝布置和使用需求的前提下，減小建筑層高，合理選擇體形系數，通過減少圍護結構的熱量損失降低建筑能耗。

3)合理布置門窗、采光帶和天窗，室內盡可能利用天然光源，減少人工照明的能源消耗。

4)窗戶的導熱較墻體要高許多，采用節能門窗，在滿足采光要求的情況下，減小窗戶面積特別是可開啟的面積，減少室內外熱量的交換。

5)根據建筑物的日照特點，當夏季需要遮陽而冬季需要陽光時增設活動式遮陽措施。

6)合理確定外墻厚度，選用熱導系數、熱惰性能好的外墻面、屋面及山墻的保溫隔熱層，有效降低室內能量損失，降低能源消耗。

7)優化取水泵站內的綠化方案，增加植被綠化、道路綠化，減少硬化地面，調節區域小氣候。

4 結語

由于電廠設計分工的特點，目前設計院的取水泵站一般均由水工結構專業獨立完成。由于專業限制，結構專業人員往往對建筑設計還有較大缺失。特別是對于造型設計等內容需要加強學習。從近些年的工程設計來看，業主對取水泵站的建筑設計要求逐漸提高。因此，一方面需要水工結構的從業人員加強對建筑學知識的學習、積累;另一方面，在今后類似的取水泵站工程設計中，從工程實施的初始階段就對項目規劃、工藝布置、裝修特點和規格等進行總體設計，必要時請有關建筑專家進行規劃、設計。從而將此類在特殊區域建造的取水泵站建成精品，使其成為建設環境友好型、資源節約型電廠的一個良好的展示窗口。

［1］黃 河.電廠建筑節能勢在必行［J］.武漢大學學報(工學版)，2007(10):39-41.