集中供熱熱力站建筑設(shè)計(jì)分析

梁云凱

（太原市熱力設(shè)計(jì)有限公司，山西太原　030001）

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集中供熱熱力站建筑設(shè)計(jì)分析

梁云凱

（太原市熱力設(shè)計(jì)有限公司，山西太原030001）

摘要：闡述了集中供熱在城市建設(shè)中的重要性，分析了熱力站在集中供熱系統(tǒng)中的地位，按照建筑設(shè)計(jì)要求，探討了集中供熱熱力站建筑設(shè)計(jì)應(yīng)遵循的原則，以改善環(huán)境質(zhì)量，滿足人們對(duì)居住環(huán)境的高品質(zhì)需求。

關(guān)鍵詞：熱力站，建筑設(shè)計(jì)，集中供熱，環(huán)境質(zhì)量

0　引言

隨著太原市城市建設(shè)近年大踏步的向前發(fā)展，太原市集中供熱的規(guī)模發(fā)展也是前所未有的。作為城市重要的基礎(chǔ)設(shè)施組成部分，尤其是在當(dāng)下環(huán)境污染越來(lái)越嚴(yán)重，空氣質(zhì)量越來(lái)越差，為保障生產(chǎn)、環(huán)境治理和居民正常工作、生活，集中供熱在城市基礎(chǔ)設(shè)施的建設(shè)地位越發(fā)顯得重要。

熱力站是集中供熱系統(tǒng)中的一環(huán)，是城市一次管網(wǎng)與小區(qū)二次管網(wǎng)中的連接點(diǎn)。它是熱量交換、熱量分配以及系統(tǒng)監(jiān)控、調(diào)節(jié)的樞紐。其中機(jī)房安裝換熱設(shè)備、儀表和控制設(shè)備。將熱網(wǎng)輸送的熱媒通過(guò)設(shè)備的調(diào)節(jié)，轉(zhuǎn)換，控制向熱用戶系統(tǒng)分配熱量以滿足用戶需求，使供熱、用熱達(dá)到平衡，安全運(yùn)行。目前太原市集中供熱系統(tǒng)采用的是熱源—一級(jí)網(wǎng)—熱力站—二級(jí)網(wǎng)—熱用戶的形式，一級(jí)管網(wǎng)與用戶的間接連接使得熱力站的設(shè)計(jì)在整個(gè)熱網(wǎng)系統(tǒng)中至關(guān)重要。本文就熱力站建筑設(shè)計(jì)中的幾個(gè)主要方面進(jìn)行闡述。

1　新建熱力站的規(guī)模及選址

1）熱力站的規(guī)模。

一般是指新建熱力站建筑面積規(guī)模和供熱面積規(guī)模，它是由多個(gè)因素決定的。其中合理供熱面積及合理供熱半徑，建設(shè)費(fèi)用經(jīng)濟(jì)指標(biāo)的合理性即投資成本是主要考慮因素。其次還要從供熱可靠性和安全性等進(jìn)行多目標(biāo)的評(píng)價(jià)。熱力站作為連接一級(jí)網(wǎng)和二級(jí)網(wǎng)的中間環(huán)節(jié)，是熱量交換、熱量分配及系統(tǒng)調(diào)節(jié)、監(jiān)控的重要場(chǎng)所。它的建設(shè)規(guī)模直接影響城市集中供熱工程的投資。例如，有這樣的兩個(gè)住宅小區(qū)，它們的占地面積、建筑面積和熱負(fù)荷密度相同。盡管有相同的供熱量，但熱力站建設(shè)規(guī)模不同，其投資和運(yùn)行費(fèi)用也不同。熱力站規(guī)模越大，熱力站和一級(jí)網(wǎng)的總投資越小，但二級(jí)網(wǎng)的建設(shè)投資和運(yùn)行費(fèi)用則大大增加；熱力站規(guī)模小時(shí)，情況正好剛剛相反。因此，合理的熱力站建設(shè)規(guī)模是集中供熱規(guī)劃和實(shí)施設(shè)計(jì)中應(yīng)重視的問(wèn)題。太原市集中供熱在發(fā)展初期，熱力站建筑規(guī)模較小，一般200 m2～300 m2，供熱面積5萬(wàn)m2以上就可以建新站。

目前許多新建住宅小區(qū)建筑規(guī)模很大，熱力站的規(guī)模也隨之增大，供暖面積一般在10萬(wàn)m2以上，最大的達(dá)到40萬(wàn)m2～50萬(wàn)m2，相應(yīng)熱力站的建筑面積也達(dá)到1 000 m2左右。這就需要各專業(yè)設(shè)計(jì)人員配合優(yōu)化熱力站規(guī)模。

2）熱力站的選址。

新建熱力站無(wú)論是在年代較長(zhǎng)的舊小區(qū)，還是新建的小區(qū)都存在合理選擇站址的問(wèn)題。合理選擇站址目前主要有兩個(gè)指標(biāo)控制：

第一是必須滿足太原市規(guī)劃局制定的《太原市城市規(guī)劃管理技術(shù)規(guī)定》中的涉及到的條款，如建筑物退紅線，退地界，日照距離等規(guī)定［1］。

第二是必須滿足國(guó)標(biāo)GB 50016—2014建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范中的強(qiáng)制性條款，例如，建筑防火距離，不能占用小區(qū)現(xiàn)有的消防道路和消防車回轉(zhuǎn)場(chǎng)地。在當(dāng)前土地價(jià)值越來(lái)越大的情況下，熱力站能夠合理安全的選址也是有一定的難度的。這需要有關(guān)單位的努力配合才能解決。熱力站的功能平面布置較簡(jiǎn)單，它屬于丁、戊類廠房。一般按1層設(shè)計(jì)，長(zhǎng)度、寬度根據(jù)工藝要求確定，柱距6 m左右，進(jìn)深10 m左右，層高5 m左右，應(yīng)盡可能減少中間柱，平面按各專業(yè)要求尺寸設(shè)計(jì)，平面布置有配電室、控制室、機(jī)房、鹽庫(kù)等房間，熱力站的立面設(shè)計(jì)在新建小區(qū)需要與民用設(shè)計(jì)院配合設(shè)計(jì)，做到建筑設(shè)計(jì)風(fēng)格和色彩協(xié)調(diào)統(tǒng)一。同時(shí)熱力站的設(shè)計(jì)如能充分體現(xiàn)和反映現(xiàn)代城市發(fā)展的文明形態(tài)，形成與環(huán)境藝術(shù)完美結(jié)合的建筑設(shè)計(jì)作品，具有更強(qiáng)的藝術(shù)感染力，那是再好不過(guò)了。

2　熱力站建筑防火、防爆的設(shè)計(jì)

1）熱力站防火設(shè)計(jì)按照現(xiàn)行國(guó)標(biāo)GB 50016—2014建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范執(zhí)行［2］。

熱力站按照第3. 1. 3儲(chǔ)存物品的火災(zāi)危險(xiǎn)性分類條文規(guī)定屬于丁、戊類廠房，丁類廠房是因?yàn)檎緝?nèi)設(shè)有天然氣補(bǔ)燃型機(jī)組，戊類廠房沒(méi)有設(shè)天然氣補(bǔ)燃型機(jī)組。熱力站耐火等級(jí)一般設(shè)計(jì)為二級(jí)。

熱力站的層數(shù)和建筑面積執(zhí)行第3. 3. 1條：廠房的層數(shù)和每個(gè)防火分區(qū)的最大允許建筑面積條文規(guī)定了單層丁、戊類廠房建筑面積不限執(zhí)行。

熱力站疏散距離執(zhí)行第3. 7. 4條：廠房?jī)?nèi)任一點(diǎn)至最近安全出口的直線距離條文規(guī)定了單層丁、戊類廠房疏散距離不限。丁類熱力站與工業(yè)建筑廠房（倉(cāng)庫(kù)）的防火間距按第3. 4. 1條執(zhí)行。丁類熱力站與民用建筑的防火距離按第3. 4. 1條執(zhí)行，其中與裙房和單棟民用建筑的防火間距為10 m，與一類高層建筑的防火間距為15 m，與二類高層建筑的防火間距為13 m。戊類熱力站與民用建筑的防火距離按GB 50016—2014建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范第5. 2. 2條執(zhí)行，其中與裙房和其他民用建筑的防火間距為6 m，與高層建筑的防火間距為9 m。

2）熱力站防爆設(shè)計(jì)是指站內(nèi)設(shè)有天然氣補(bǔ)燃型機(jī)組。

應(yīng)執(zhí)行GB 50736—2012民用建筑供暖通風(fēng)與空氣調(diào)節(jié)設(shè)計(jì)規(guī)范第8. 10. 4條直燃吸收式機(jī)組機(jī)房的設(shè)計(jì)，應(yīng)該符合下列規(guī)定：

a.宜單獨(dú)設(shè)置機(jī)房，如若不能單獨(dú)設(shè)置機(jī)房時(shí)要靠建筑物的外墻，并采用耐火極限大于2 h防爆墻和耐火極限大于1. 5 h現(xiàn)澆樓板與相鄰部位隔開(kāi)，當(dāng)與相鄰部位必須設(shè)門時(shí)，應(yīng)設(shè)甲級(jí)防火門［3］。

b.不應(yīng)與人員密集場(chǎng)所和主要疏散口貼鄰設(shè)置。

c.應(yīng)設(shè)置泄壓口，泄壓口面積不應(yīng)小于機(jī)房占地面積的10%。泄壓口應(yīng)避開(kāi)人員密集場(chǎng)所和主要安全出口。

d.不應(yīng)設(shè)置吊頂。

3）熱力站一般作為公共建筑和居住建筑的配套設(shè)施，自身的安全性是很重要的。

自身安全了才能保證熱力站周圍的公共建筑以及居住建筑人民的生命財(cái)產(chǎn)的安全。所以需要嚴(yán)格的按照上述規(guī)范條款執(zhí)行。

3　噪聲控制，改善環(huán)境質(zhì)量

熱力站一般建在住宅小區(qū)內(nèi)，如果不采取措施控制噪聲的產(chǎn)生，將會(huì)極大的干擾居民的正常生活。噪聲控制首先應(yīng)搞清噪聲來(lái)源，才能提出治理措施。

3.1噪聲來(lái)源

通過(guò)分析現(xiàn)有機(jī)房噪聲的產(chǎn)生和傳遞過(guò)程得到的結(jié)論是：水泵正常啟動(dòng)，運(yùn)轉(zhuǎn)所產(chǎn)生的噪聲。在管道內(nèi)流動(dòng)的水流產(chǎn)生振動(dòng)噪聲。通過(guò)熱力站建筑的墻體、樓板、結(jié)構(gòu)預(yù)留洞、管道支吊架和套管來(lái)進(jìn)行傳遞。

1）水泵在運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程中，首先是驅(qū)動(dòng)水泵的電機(jī)和泵殼都在向周圍輻射噪聲。

泵殼輻射的聲音是由水泵的葉輪和葉片產(chǎn)生，通常離心泵葉片的后邊緣運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)經(jīng)過(guò)導(dǎo)向器導(dǎo)向葉片的前邊緣，壓力發(fā)生變化，并傳到排出管中和水泵的壁上面，輻射出了空氣噪聲而且空氣噪聲的衰減比較快。其次，水泵是運(yùn)動(dòng)旋轉(zhuǎn)機(jī)器，因?yàn)槿~輪等旋轉(zhuǎn)部件質(zhì)量的不均勻分布，它的質(zhì)心與轉(zhuǎn)動(dòng)中心也有偏心距，產(chǎn)生的擾力就會(huì)振動(dòng)水泵形成彈性波，通過(guò)水泵基礎(chǔ)、連接管道、支架等傳遞到建筑結(jié)構(gòu)并傳遞出去。結(jié)構(gòu)噪聲頻率較低，是一種固體聲，在鋼性建筑結(jié)構(gòu)中隨著傳播距離的衰減是很小的。水泵機(jī)組在安裝的時(shí)侯通常只進(jìn)行了初級(jí)的降噪和減振，效果不明顯，這是由于安裝質(zhì)量、布置方式?jīng)]有能進(jìn)行有效核算造成的。

2）流體管道系統(tǒng)噪聲主要由調(diào)節(jié)閥噪聲和管道噪聲組成。

調(diào)節(jié)閥噪聲包括了機(jī)械振動(dòng)引起的噪聲、空穴作用引起的噪聲和氣體動(dòng)力性噪聲。由于管道管徑小，水流流速過(guò)高，在管道中產(chǎn)生噪聲；管道內(nèi)有空氣時(shí)，在通過(guò)閥門部件時(shí)，高速水氣混合物產(chǎn)生噪聲。

3.2噪聲控制原理

根據(jù)噪聲的來(lái)源，一般可以采用隔聲、隔振、吸聲及消聲等措施以降低噪聲對(duì)周圍環(huán)境的影響。從建筑設(shè)計(jì)方面可以采取以下措施：

1）隔聲措施。

熱力站通常設(shè)計(jì)成密閉式建筑，采取隔聲措施，避免噪聲直接傳播到熱力站外污染環(huán)境。

其一，結(jié)構(gòu)形式選用磚混結(jié)構(gòu)或框架結(jié)構(gòu)房屋，機(jī)房墻體選用360 mm磚墻或加氣混凝土砌塊等，其平均隔聲量大于40 dB（A）。

其二，機(jī)房門選用符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的優(yōu)質(zhì)防火隔聲門，隔聲門內(nèi)填塞優(yōu)質(zhì)超細(xì)玻璃棉或其他特性隔聲材料。門扇四周安裝特制彈性密封墊，徹底消除“孔洞”和“縫隙”產(chǎn)生的漏聲。隔聲結(jié)構(gòu)還應(yīng)承受溫度變化和氣動(dòng)負(fù)荷強(qiáng)度的要求，門在關(guān)閉時(shí)能完全封閉，強(qiáng)度滿足操作需求。

其三，窗戶可以采用塑鋼雙層消聲窗。

2）吸聲措施。

聲波在傳播過(guò)程中，會(huì)碰到不同種類的材料，一部分聲能被反射，一部分聲能被吸收。如果采取措施通過(guò)對(duì)大部分聲能的吸收，避免反射現(xiàn)象，降低機(jī)房空間內(nèi)的混響聲，就能達(dá)到機(jī)房整體降低噪聲的效果。這就需要建筑設(shè)計(jì)在內(nèi)裝修上采用吸聲工程做法。機(jī)房?jī)?nèi)墻面做吸聲墻面，龍骨內(nèi)填超細(xì)玻璃棉板，外飾面選用微穿孔板作為吸聲體。頂棚做吸聲吊頂，選用不同種類吸聲材料制作的吊頂板材。這樣就能吸收大部分聲能，減少聲波反射產(chǎn)生的混響聲。

3）經(jīng)過(guò)上述建筑設(shè)計(jì)措施，再加上工藝技術(shù)專業(yè)采取必要措施，熱力站對(duì)外產(chǎn)生的噪聲影響基本能夠消除，能夠符合環(huán)境噪聲限值，人體聽(tīng)力感受不到熱力站是否運(yùn)行。減振降噪效果比較理想，保證了小區(qū)居民的正常生活。

4　結(jié)語(yǔ)

熱力站是集中供熱系統(tǒng)工程中的一個(gè)重要環(huán)節(jié)，它的設(shè)計(jì)以及建設(shè)的合理性與否直接關(guān)系到人民群眾千家萬(wàn)戶的切身利益，也間接的涉及到社會(huì)的穩(wěn)定。所以對(duì)于每一個(gè)熱力站的設(shè)計(jì)都應(yīng)該是慎重的和精心的。按照本文論述的建筑設(shè)計(jì)主要的三個(gè)方面，解決好新建熱力站的規(guī)模以及選址問(wèn)題，解決好熱力站建筑防火，防爆的問(wèn)題，解決好噪聲控制，改善環(huán)境質(zhì)量問(wèn)題。同時(shí)積極的采用先進(jìn)的技術(shù)措施，緊跟時(shí)代步伐，就能夠有效解決千家萬(wàn)戶的采暖問(wèn)題，就能滿足人民群眾對(duì)居住環(huán)境的高質(zhì)量要求。

參考文獻(xiàn)：

［1］太原市城市規(guī)劃管理技術(shù)規(guī)定［Z］.

［2］GB 50016—2014，建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范［S］.

［3］GB 50736—2012，民用建筑供暖通風(fēng)與空氣調(diào)節(jié)設(shè)計(jì)規(guī)范［S］.

On architectural design for central heat-supply thermal stations

Liang Yunkai
（Taiyuan Thermal Design Co.，Ltd，Taiyuan 030001，China）

Abstract：The paper introduces the importance of the central heating in urban construction，analyzes the position of the thermal station in the central heating system，and explores the principles for the architectural design of the station according to the architectural design requirements，so as to improve the environmental quality and meet the demands for the living environment.

Key words：thermal station，architectural design，central heating supply，environment quality

中圖分類號(hào)：TU833

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

文章編號(hào)：1009-6825（2016）09-0028-02

收稿日期：2016-01-12

作者簡(jiǎn)介：梁云凱（1965-），男，工程師