火力發電廠廠房建筑節能設計分析

徐羊羊

中國電建集團河北工程有限公司，河北 石家莊 050000

1 電廠廠房建筑節能設計的重要性

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、生產類建筑，其中生產類建筑包括鍋爐房、發電集成中心、冷卻塔、材料庫、灰庫等。不同形式的發電廠建筑組成也有所不同，以傳統的火力發電廠為例，其以煤作為能源，因此會額外增加堆煤場、灰庫等建筑，用于存放煤及煤燃燒后的灰，新能源電廠則不需要額外配置這些建筑，如風力、水力發電。為了突出節能設計效果，文章僅以能源消耗較大的火力發電廠為例進行節能設計。火力發電廠的原理是通過燃燒煤獲得能源再轉變為電能，因此其發電的主要裝置需要一直上料，持續燃燒，保證熱量足夠。為此，在發電控制中心節能設計中需注意廠房的隔熱設計，同時由于煤作為傳統能源，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，因此在進行廠房總設計時需要考慮整體建筑的風向問題，將其布置在下風向區域，抑制煙塵的快速擴散。

目前，我國各個城市均有一座或多座火力發電廠，雖然近幾年不斷出臺建筑設計、施工、節能的相關標準，但是由于各城市的電廠建廠時間較久，一些電廠在建設前期并沒有做可研、設計等建設規劃，使廠房的整體布置缺乏科學性，生活建筑與生產建筑沒有明確的界限，不僅增加了建設成本，也增加了空調系統和照明系統的能耗，資源浪費現象嚴重。因此，對電廠建筑進行節能設計，一方面能幫助電廠減少能耗，避免資源浪費的現象；另一方面能有效帶動電廠的整體設計，從科學性、規范化等方面設計電廠，更重要的是可以減少電廠的二氧化碳排放量。

2 火力發電廠廠房建筑節能設計的基本要求

2.1 與周圍環境相統一

對火力發電廠進行節能設計時，需要考慮當地的環境，如當地氣候、常年主導風向、日照、地形地勢等，同時應考慮當地建筑風格與周圍環境相互統一，減少突兀感，如我國東北地區與華北地區。由于氣候不同，東北地區氣候更加寒冷，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則需要設計遮陽裝置，保證建筑的整體節能性能。

2.2 節約土地資源

節約土地資源也屬于節能設計的范疇，因此在對發電廠廠房進行節能設計時還要考慮土地資源的因素，在保證廠房內部標準標高的前提下，可降低現有建筑的層高；或者增加建筑進深，減少建筑的熱損失及能耗。同時，火力發電廠廠房建筑的節能設計也會著重于廠房的整體設計，對廠房占地、區域規劃進行設計，解決廠房占地面積較大、浪費國土資源的問題。

2.3 利用當地自然條件

在對火力發電廠廠房建筑進行節能設計時需要遵循當地自然條件的要求，在廠區內進行綠化設計引入符合當地氣候的綠植，以綠植調節廠區的微氣候，并通過對道路、墻面等材料的選用進一步體現節能效果。

3 火力發電廠廠房建筑節能設計的具體應用

3.1 總平面設計中的節能

總平面設計在電廠廠房建筑節能設計中起到對電廠廠房建筑進行整體性布置和構思的作用，不僅包括節能設計，還包括場地、施工、能耗等多方面的設計。因此，在進行電廠總平面設計時，設計單位需要將節能作為設計的重點，考慮施工和運營兩個階段的節能設計，在設計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能效果。以朝向為例，建筑物的正確朝向有利于建筑物對光能的充分利用，根據當地的氣候，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，朝向應以東西向為主，避免陽光直射，同時應考慮建筑物的通風、采暖等問題，提高建筑物的節能效果。

3.2 廠房形體設計中的節能

廠房建筑物形體設計對建筑物的節能效果也有較大影響，在廠房建筑物設計階段，我國常用減少建筑物表面積的方法，將體形系數保持在合理區間，減少廠房建筑物表面的寬度，盡可能使廠房建筑物形體設計呈長方形或者其他規則形狀，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能）。此外，還需注意廠房的屋檐、窗戶、內部裝飾的調節，圍護結構可采用淺色，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能的一大重點，在設計中需充分考慮各廠房的功能分區，根據功能性質的不同合理分配運輸通道，盡量減少不必要的土地占用，并且在運輸通道中搭配綠植，調節廠內氣候，使節能效果明顯。隨著我國建筑技術的提高，以及對節能設計越來越重視，加上工業設備越來越先進，廠房的構造還會發生新的變化，使電廠廠房室內外空間可以得到充分利用，在高效的基礎上結合節能設計為員工提供更加舒適的辦公場所。

3.3 墻體材料中的節能

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

我國先進的墻體材料大多以復合材料為主，其綜合考慮了外墻所承擔的功能，如防水、隔熱、保溫、防腐蝕、隔聲等，還具備調節溫度、防毒等新型功能。相關資料顯示，傳統墻體材料如單層鋼窗、鋁合金窗的傳熱系數為6.4，聚苯乙烯節能墻體的傳熱系數為0.73～1.28。可見，新型墻體材料傳熱系數遠低于傳統的鋁合金窗，其節能效果更明顯，因此廠房建筑墻體材料應優先選取新型節能材料。

3.4 門窗節能設計

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遠高于墻體，因此在建筑設計中門窗的節能設計對建筑物整體的節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、調節溫度、隔聲的作用，其中隔聲作用最為突出。由于電廠設備在運轉過程中噪聲較大，而且在運轉過程中會產生煙塵，因此廠房門窗一般處于緊閉狀態，可以降低噪聲對員工生活的影響，保證作業的密閉性，減少有害氣體的逸散。在節能設計中主要對門窗的導熱性能進行調節，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能設計的重點。第一，窗戶應設置在廠房的南北向，不僅使廠房有充足的陽光照射，還能夠手動調節，使室內溫度、采光在合適的區間。第二，選擇合適的玻璃，可以根據當地的采暖價格安裝的通風口數量等因素確定，在玻璃采購中應選擇節能效果更好的玻璃。考慮到工業廠房的特殊性，還應對玻璃的密閉性進行考察。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，達到節能設計的要求。目前，工業廠房大多選用中空玻璃、鍍膜玻璃等一些節能效果較強的玻璃，因此電廠廠房也可按照工業廠房的標準選取合適的玻璃材料，減少門窗的能量損耗，增強門窗的節能效果。

3.5 其他節能措施

隨著建筑技術與節能材料的發展，發電廠廠房建筑設計中使用機械通風的情況愈發普遍，不僅改善了工作人員的工作環境，還有利于廠房建筑與周圍環境融為一體，在大環境下調節電廠內部微氣候。部分新建發電廠更是采用了安裝空調的方式調節廠房氣候，提高員工幸福指數。這也為廠房建筑節能設計提供了新方向。一是向員工大力宣傳空調使用需要大量的能量，這與廠房節能明顯背道而馳，因此需鼓勵員工采用自然通風，減少空調開啟的次數，以減少能耗。二是在設計中對各廠房進行針對性的通風設計，如以生產功能為主導的廠房，在設計中要注意廠房通風口的設計、氣候的控制，應先確定汽機房外側窗的數量和位置，在熱源部位(如汽機、除氧器)和死角部位(如汽機房內側)的樓板上設置通風格柵，在屋頂設置風機，夏季通過格柵帶走熱量，由屋頂風機排出；冬季則由屋頂風機進風，將上升的熱氣流壓向樓面、地面，從低側窗排出。以生活居住功能為主導的廠房則可以按照一般住宅節能設計的標準進行設計。

4 結束語

隨著我國建筑技術的革新和節能理念的深入，火力發電廠廠房建筑節能設計會呈現新的氣象，這需要相關領導予以重視，采取多方面措施，如在建設前引入專業的設計公司，對廠房進行整體設計，再如在日常中向員工滲透節能理念，使其在日常工作中真正落實節能理念，以促進發電廠的可持續發展。