變電站綠色建筑設(shè)計(jì)探討

張浩

(四川電力設(shè)計(jì)咨詢有限責(zé)任公司，四川 成都610000)

前言

我國自推行環(huán)保節(jié)能“可持續(xù)發(fā)展”口號以來，人們在節(jié)約資源的同時(shí)更加提倡保護(hù)環(huán)境減少污染,在建筑領(lǐng)域中，人們更加注重健康、適用和高效的使用空間，因此建設(shè)“可持續(xù)發(fā)展”的綠色建筑是當(dāng)前我國生態(tài)環(huán)境日益惡化的重要手段。在變電站設(shè)計(jì)中，由于以往建設(shè)的變電站存在設(shè)計(jì)、建筑標(biāo)準(zhǔn)不統(tǒng)一，設(shè)備形式多，建設(shè)和運(yùn)行成本高等情況。其中變電站庭院化、裝修材料高檔化，建筑面積較大，變電站的功能配置重復(fù)，施工工藝太復(fù)雜，設(shè)計(jì)優(yōu)化不夠，工業(yè)化建筑的方向不明確等情況較為突出。因此，國家電網(wǎng)公司于2007年正式發(fā)出，在全國電力系統(tǒng)內(nèi)建設(shè)“兩型一化”變電站，履行社會責(zé)任，創(chuàng)建和諧企業(yè)。為綠色建筑設(shè)計(jì)打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

1.優(yōu)化總平面布置設(shè)計(jì)。某工程110kV變電站位于市區(qū)內(nèi)，變電站圍墻內(nèi)占地面積為1320m2。建設(shè)規(guī)模為11kV出線最終規(guī)模3回，本期為2回;10kV出線最終規(guī)模30回，本期20回。變壓器最終規(guī)模3×50MV·A，本期2×50MV·A。該110kV變電站的總平面布置本著優(yōu)化設(shè)計(jì)、減少占地、節(jié)省工程投資，并與周圍環(huán)境相適應(yīng)的原則，在滿足電氣工藝要求前提下，把110kVGIS室、10kV高壓室、主控室、電容器、主變、消弧線圈及必備的附屬房間布置在一幢3層綜合配電樓內(nèi)，打破了以往相同規(guī)模的變電站2層布置的模式，使布局更加緊湊，功能區(qū)域劃分更加明確，工藝布置更加流暢，且綜合樓縮小寬度，主變室面向德億路，較大程度上減少了建筑物占地面積。變電站主入口與德億路相連接，交通方便。設(shè)計(jì)中依據(jù)站址區(qū)域自然地形、地貌，場區(qū)采用平坡式布置，結(jié)合區(qū)域洪澇水位，站區(qū)做到挖填方平衡，節(jié)省了工程投資(表1)。

表1 主要經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)比較

2.建筑節(jié)能與環(huán)保設(shè)計(jì)

2.1.主控樓建筑平面設(shè)計(jì)

該工程變電站主控樓建筑平面設(shè)計(jì)時(shí)，使主控樓建筑主要空間采用南北朝向，滿足冬季的日照要求，充分利用天然能源，改善建筑物室內(nèi)熱環(huán)境的設(shè)計(jì)，即充分利用太陽能和自然通風(fēng)來調(diào)節(jié)室內(nèi)外溫差，以達(dá)節(jié)能效果。

2.2.外墻的節(jié)能措施

外墻是建筑物的重要圍護(hù)結(jié)構(gòu)，約占整個(gè)外圍護(hù)結(jié)構(gòu)的60%～70%，其傳熱系數(shù)大小，熱工性能好壞，直接影響著建筑物的節(jié)能效果。以前變電站外圍護(hù)結(jié)構(gòu)大多采用黏土實(shí)心磚，無節(jié)能保溫措施，熱工性能差，同時(shí)消耗了大量的黏土資源。在該變電站設(shè)計(jì)中，選用自保溫外圍護(hù)結(jié)構(gòu)體系。即選用自身傳熱系數(shù)滿足節(jié)能要求的加氣砌塊，規(guī)格為600mm×250mm×200 mm，強(qiáng)度 Mu5.0，傳熱系數(shù)1.02 W/(m·K)，作為框架結(jié)構(gòu)填充材料，既保護(hù)環(huán)境、節(jié)約資源，又提高了室內(nèi)環(huán)境的舒適度。

2.3.門窗的節(jié)能設(shè)計(jì)。外門窗是建筑能耗散失的最薄弱部位，其能耗占建筑總能耗的比例較大，其中傳熱損失為1/3，冷風(fēng)滲透為1/3。門窗一般由門窗框與玻璃構(gòu)成，傳熱系數(shù)不易控制，使用中空防輻射玻璃造價(jià)較高。有關(guān)資料表明，夏熱冬冷地區(qū)，夏季窗戶輻射傳導(dǎo)的熱量占空調(diào)總能耗的30%，冬季占采暖能耗的21%，因此，外墻門窗的保溫隔熱性能對節(jié)能的實(shí)現(xiàn)是非常重要的。從能源的流失比例看，整個(gè)建筑的能量損失中有70%是從門窗流失的，而其中主要的能耗又是外門窗縫隙的空氣滲透。特別是空氣滲透，可以通過框料設(shè)計(jì)和五金選用而盡量避免。在姚砦變電站設(shè)計(jì)中，嚴(yán)格保證門窗的氣密性及保溫性能：嚴(yán)格控制外墻的窗墻面積比，在滿足使用功能情況下，窗洞盡量小;并減少突窗、落地窗，以減少窗戶的散熱面積，加強(qiáng)門窗的氣密性和保溫性能，減少空氣滲透帶來的能量消耗；窗框全部采用塑鋼窗，該型材自身的導(dǎo)熱系數(shù)低又采用多腔體結(jié)構(gòu)，比鋼窗型材傳熱要小，約降低17%能耗;窗戶與主體之間采用節(jié)能橡膠墊片密封，外窗玻璃選用雙層中空玻璃，使能耗降到最低。

2.4.環(huán)保及其他。室內(nèi)外裝修選用環(huán)保型、可循環(huán)使用無毒、無污染的裝修材料乳膠漆涂刷保護(hù)墻體，提高墻體的耐久性;給排水選用節(jié)水器具。室外地面除主控樓門前作硬化鋪裝外，其他均采用綠化覆蓋，起到清潔空氣，調(diào)節(jié)小氣候作用。硬化采用透水磚材料，減弱水的地表徑流，增加地下水涵養(yǎng)，減少水資源流失。

3.太陽能資源的利用。我國有豐富的太陽能資源，全國2/3以上地區(qū)全年太陽能輻照量大于5700MJ/(m2·a)，全年日照時(shí)數(shù)大于2200h。根據(jù)該地區(qū)所處緯度(34.72°)和太陽光最佳照射角度(7°)，全年日照時(shí)數(shù)2200～3000h，全年太陽能輻照量 4200～5400MJ(m2·a)，在不影響建筑功能情況下，將太陽能利用系統(tǒng)與建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)統(tǒng)一規(guī)劃設(shè)計(jì)，即將太陽能光電池板架空安裝在建筑屋面，光電板支架與埋設(shè)在屋面板的預(yù)埋件牢固連接，并采取防水構(gòu)造措施，保證屋面整體的保溫、隔熱、防水等功能。太陽能電池的輸出伏安特性具有較強(qiáng)的非線性，與日照強(qiáng)度、環(huán)境溫度、陰雨、霧等氣象因素有關(guān)?？紤]應(yīng)用系統(tǒng)的實(shí)際負(fù)載特性，將電池用作電壓源，根據(jù)系統(tǒng)的電壓等級及容量，將電池若干組串并聯(lián)連接。這樣，將白天太陽能電池組件的能量存儲于蓄電池，滿足日常及連續(xù)陰雨天夜晚照明需要的電能。

光電池和建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)一體化設(shè)計(jì)，是利用太陽能組件將太陽能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔埽菇ㄖ飶膯渭兊暮哪苄娃D(zhuǎn)變?yōu)楣┠苄?，產(chǎn)生的電能可獨(dú)立存儲，也可并網(wǎng)應(yīng)用;它能夠與裝飾材料結(jié)合使用，集發(fā)電、隔聲、隔熱、遮陽裝飾功能于一身，且運(yùn)行時(shí)沒有噪聲和廢氣;太陽能光電板優(yōu)美的外觀，具有特殊的裝飾效果，又賦予建筑物鮮明的現(xiàn)代科技色彩。

4.環(huán)境友好。該110kV變電站位于兩住宅小區(qū)之間。為了達(dá)到與周圍環(huán)境相協(xié)調(diào)，與城市規(guī)劃要求風(fēng)格一致，設(shè)計(jì)中圍墻采用和兩邊圍墻相一致的鏤空鐵藝圍墻。主控樓建筑外墻面裝修采用與周圍建筑物相一致的調(diào)色磚，使建筑物顯得清新典雅，融入周圍建筑群中，又體現(xiàn)工業(yè)建筑的特點(diǎn);主控樓立面設(shè)計(jì)沒有多余的造型和線腳，功能性構(gòu)件如起吊平臺、空調(diào)機(jī)位等成為造型的主要元素，在整體基調(diào)和諧統(tǒng)一的基礎(chǔ)上，將空調(diào)面板以飽和的純色加以強(qiáng)調(diào)。借助站區(qū)圍墻、主控樓入口雨蓬及窗分格等部位的設(shè)計(jì)，使建筑物層次豐富，簡單而不單調(diào)。

結(jié)語

該110kV變電站設(shè)計(jì)符合當(dāng)前在建筑全壽命周期內(nèi)最大限度地節(jié)約資源、保護(hù)環(huán)境、工業(yè)化的總體要求，貫徹了“可持續(xù)發(fā)展”的設(shè)計(jì)理念，提高了變電站建設(shè)的效率和效益;在建筑風(fēng)格上，體現(xiàn)了電力工業(yè)設(shè)施的特點(diǎn)，線條流暢，與環(huán)境協(xié)調(diào)，圍繞一切有利于變電站運(yùn)行的原則進(jìn)行設(shè)計(jì)、建設(shè)；在站址選擇、裝飾材料方面、環(huán)保和節(jié)能方面都進(jìn)行了技術(shù)比較和效益分析，達(dá)到了結(jié)構(gòu)簡潔、安全可靠、環(huán)境優(yōu)美的效果，既節(jié)約了資源又達(dá)到了與周圍環(huán)境的和諧共融。隨著國家電網(wǎng)建設(shè)發(fā)展，以及綠色工業(yè)建筑技術(shù)的產(chǎn)業(yè)化和設(shè)計(jì)理念的進(jìn)一步提高，變電站“綠色工業(yè)建筑”設(shè)計(jì)建設(shè)將會更上一個(gè)新的臺階。

［1］卜一德.綠色建筑技術(shù)指南［M］.北京:中國建筑工業(yè)出版社，2008.

［2］姚江波，白蔚君.綠色建筑與建筑節(jié)能［J］.華中建筑，2000.