火力發電廠綠色建筑技術設計策略研究

黎皓欣

（中國能源建設集團廣東省電力設計研究院有限公司，廣東廣州 510663）

近些年，綠色建筑已經成為城市可持續發展的重要成果，而火力發電廠在生產運營的過程中對環境的影響較大，因此以綠色節能設計作為主要的方向，結合當前既有的理論體系和相關策略進行分析，以文獻研究法以及理論分析法作為主要方式，打造科學有效的建筑布局方案，并突出綠化、光環境、風環境、熱環境等方面的創新點，這不僅是本文論述的重點內容，也是進一步解決火力發電廠環境污染問題的關鍵。

1 基礎背景及發展現狀分析

首先從國外角度來講，經過了工業革命的帶動和激活之后，在19 世紀中葉，新理論和新技術的出現成為了工業建筑逐步向新紀元發展的動力。在20 世紀后期，綠色理念與工業生產進行了有機融合，大部分國家都分別建立了綠色建筑評價體系，比如英國的BREEAM 系統、美國LEED 系統，都可以實現建筑性能評估，并且著重從管理、舒適與健康、廢棄物處理、經營生產等方面打造工業建筑評估模式?；鹆Πl電廠是國際能源體系的重要組成部分，也是工業建筑中的基礎類型。在20 世紀30 年代后期，火力發電已經成為了能源行業的主流模式。據相關統計，2016—2021年期間，中國火電發電裝機容量呈穩定增長趨勢，2021年中國火電發電裝機容量約13 000 萬kW。

其次，從國內的角度來講，中國的綠色建筑體系起源于20 世紀初期，隨著綠色工業建筑評價標準的編制和推廣，構建節能環保以及友好型社會已經成為了國家發展的主要方向，這其中針對原有的工業建筑體系以及生產模式進行改造，構建可持續化的發展機制，也成為了社會關注的重點。

而結合近些年工業建筑領域的火力發電綠色體系改革來看，讓傳統的火力發電廠設計逐步由封閉向外向型以及開放型轉化，在這樣的發展環境下，火力發電廠自身的建筑節能設計也逐漸偏重于空間的利用多變性以及功能組織的可協調性，兼具建筑美學、生態效益、空間分化、工作環境舒適性、節能環保、資源節約等相關優勢，這成為了火力發電廠建筑優化的主要途徑。

2 火力發電廠的具體規劃特點及影響

2.1 火力發電廠的具體規劃特點

2.1.1 選址特點

通常來講，大型的區域性發電廠需要設置在礦口附近，周邊有較為便利的交通體系，例如港口和交通樞紐；而從環境保護的層面來看，火力發電廠本身在生產運行的過程中，會對環境產生較為嚴重的影響，大氣污染、粉塵污染、強電、噪聲都會對周邊環境產生較大影響[1]，因此在選址的過程中，可以選擇遠離中大城市中心區域以及規劃區域的位置，且不處于城市或者風景保護區的上風區。

2.1.2 規劃布局特點

整體廠區的規劃布局必須要具備合理性和調整性，可以結合具體的地形條件以及不同區域的環境進行針對性的分析，然后落實好各項工藝設備以及功能性建筑的合理分化。確保分區布局能夠滿足整體布局的需求，也可以滿足長遠發展和內部環境調控的需求，這樣才可以真正形成良好的綜合效益。

2.1.3 室外環境設計特點

火力發電廠的室外環境主要指的是以發電廠為基礎構建的能源發電管理鏈條，比如外界的生產生活活動空間、主體生產廠區、輔助性生產廠區、生活區、管理區等相關區域[2]。要確保建筑多樣，同時也涉及到了較多的地上地下設施，例如大量的管道、電氣線路。這些基礎設施的規劃必須要滿足常規的火力發電廠運行需求，同時也要和周邊的城市以及景觀相輔相成，具備協調性。

2.2 火力發電廠對環境產生的基礎影響

2.2.1 建筑耗能比例較大

部分火力發電廠為了進行室內溫度控制，將鍋爐房設置在廠區之外，而鍋爐房的形式也為敞開式結構，這便導致鍋爐房本身的余熱無法進行回收利用，出現了能耗較大的情況。

另外從基礎的建筑結構角度來講，窗墻比的不合理也直接影響了建筑能耗。比如部分建筑結構為了追求美觀性，設置了大面積的玻璃窗，但是玻璃窗面積的增大也導致維護結構的熱損失增大，門窗的不嚴以及氣密性較差會消耗較多的熱量。

2.2.2 運行管理體系規范性不足

當前部分火力發電廠采用的管理模式依舊是傳統的粗放型經營模式，未能進行精細化管理，同時管理人員的環保意識較弱，管理體系不完善，管理技術存在滯后性，這也就導致在常規生產運行的過程中存在較為嚴重的水資源、物料以及電能浪費的情況。除此之外，部分火力發電廠未能配合景觀性建筑的設計，植被覆蓋率較低，存在較為嚴重的區域鹽堿化問題。

2.2.3 綠色建筑設計技術應用缺乏針對性

結合實際情況來看，由于部分發電廠自身的起步較晚，資源體系以及發展實力不完善，資金實力較為薄弱，這也就導致不愿意甚至未能進行綠色設計規劃的成本投入；在成本造價管理以及技術集成開發方面，也缺乏系統性的管控方案，未能利用現代化方法進行經濟效益分析以及生態效益對比，導致運行成本增加，并且難以提升生態環保價值。

3 火力發電廠綠色建筑技術的設計及應用分析

3.1 廠區空間布置

傳統的火力發電廠廠區之間的布置存在一定的分散性，因此不利于統籌管理以及集中規劃。但是在綠色建筑規劃體系與火力發電廠融為一體之后，可以結合實際發展情況打造可持續化的空間布局，比如某發電廠依據具體的地理位置，結合地勢走向，依山就勢，在階梯地勢中規劃了主廠房，在整體的主廠房東側設置冷卻塔，不僅減少了挖方面積，也合理利用地勢，增加了整體建筑群的空間層次感[3]。詳細總平面布置圖如圖1 所示，這種是較為常規的三列式布置方法，能夠有效解決場地限制，同時可以使布局更為緊湊，進一步聯動各個空間之間的關系。

圖1 火力發電廠整體布局

結合具體的能源開采方式來看，若選擇露天式的煤場，那么為了避免風揚塵對環境產生的影響，需要將廠區設置在最小風頻上風向，冷卻塔的位置也可以調整到該側，這樣可以有效減輕對整體廠區環境造成的污染。

3.2 綠化環境的設計

提升火力發電廠廠區的綠化面積能夠有效改善對環境產生的污染，同時也可以提升整體工程的經濟效益。而綠化體系的設計能夠有效達成這樣的目的，通過合理的植被選擇以及規劃應用可以引導風向、防風、降噪、防塵[4]。

首先利用植物群落的設計能夠調整風速和風向，而不同外形的植被也能夠產生不同的效果，如圖2 所示，便是通過不同類型植被群落來改善廠區風向的方案。樹冠上部因為蒸騰作用溫度較低，因此會導致周邊的熱空氣向上進行聚集，這樣能夠形成氣流循環。而部分樹冠大而圓的喬灌木，可以阻擋風的前行，能夠調整風速改變方向。通過這種方式也可以打造循環式的風環境，降低粉塵污染。

圖2 風環境構建的基礎策略

除此之外還需要打造垂直綠化體系?；鹆Πl電廠本身規模較大，對于周邊環境的影響也有一定的復雜性，因此單純的構建植被群落，無法全方位地改善廠區環境，因此可以構建垂直綠化體系。墻體的垂直綠化往往以種植具有攀爬功能的藤蔓植物為主，例如爬山虎、薔薇科植物等，覆蓋墻體，能夠有效降低污染，也可以降低噪聲。

3.3 廠區熱環境控制

火力發電廠的熱環境本身較為復雜，因此在進行熱環境控制的過程中，要了解不同廠區的實際特點，并且針對室內以及室外這兩種環境進行控制。

火力發電廠的室內會設置大量的發電機組以及生產設備而運行過程中產生的余熱較大，室內溫度往往高于室外溫度，那么在進行熱環境控制的過程中，要將重點放置在余熱回收以及二次應用方面。可以結合建筑外立面的施工材料進行調整，選擇散熱性能更好的材料，有利于室內的熱量向室外進行傳遞[5]；廠區房屋的布局應該以坐北朝南為主，這樣可以有效避免東西兩側長久的日光照射，在夏季通過自然通風加強空氣對流，能夠快速地進行余熱排除，冬季減少冷風的進入，利用室內的余熱來進行保溫。

而從具體的材料選擇角度來講，可以利用表面淺色的材料作為屋頂結構，可以減少太陽能輻射熱的吸收；合理地采用遮陽措施，可以防止陽光直射，減少太陽熱輻射；主廠房周圍應進行有效的綠化布置和水體設置，從而可以降低建筑周圍環境的溫度和吸收一定的太陽輻射，減少進入室內的熱量。

3.4 建筑光環境的設計

當前廠房的采光方式主要為人工照明和天然采光這2 種類型，這其中天然采光則需要合理地設計廠房的門窗結構以及采光口，開設側窗以及天窗來實現天然采光。由于火力發電廠的廠房規模較大，因此可以將側窗分為低側窗和高側窗這2 種方式，這樣可以維持室內良好的采光度，也可以減少眩光。

除此之外，建立在人工照明的基礎上，采用新型的采光技術，能夠有效提升室內的光環境柔和度。比如選擇新型的導光管、導光纖維以及棱鏡進行導光，代替部分區域的小型照明設備。不僅可以將室外的光線引入到室內，還可以降低電能的消耗程度。

4 結束語

綜上所述，進一步打造迎合現代建筑發展體系的建筑設計方案，落實好工業生產與社會發展的多項融合，堅持打造綠色建筑設計技術，能夠為火力發電廠的未來發展提供有效保障，打造可持續性的發展機制以及管理模式提升綜合效益的同時，也可以推動中國能源建設體系的創新。