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浅谈电厂综合服务楼设计中的节能问题

2026-01-24 08:46:33 

电厂综合服务楼作为电厂生产配套的核心非生产性建筑,主要承担办公、值班值守、职工生活服务、会议培训等功能,其节能设计并非单纯套用民用建筑节能规范,而是需结合电厂工业厂区的资源禀赋(余热、中水、光伏等)、工业环境特征(噪声、粉尘、温湿度差异)及电厂整体能源管控体系,实现“建筑本体节能为基础、电厂资源高效利用为特色、厂建协同节能为核心”的设计思路。此举不仅能降低服务楼全生命周期运营能耗,更能融入电厂整体“双碳”布局,推动电厂从生产主系统到配套辅建的全流程节能。下面建科建筑设计从规划选址、建筑本体、暖通空调、给排水、电气照明、特色资源利用及运营管控等维度,浅谈电厂综合服务楼设计中的节能要点与实践思路。

浅谈电厂综合服务楼设计中的节能问题

一、规划选址与总平面设计的节能考量

电厂综合服务楼的选址与总平面布置需兼顾厂区功能分区与建筑自然节能条件,远离生产区的高噪、高尘、高温区域,同时最大化利用自然采光、通风等免费能源,从源头减少后期人工环境调控的能耗,核心要点体现在三方面:

1、功能分区适配:将服务楼布置在电厂辅助生产区/厂前区,与主厂房、冷却塔、输煤系统等高能耗、高污染生产单元保持合理距离,并利用厂区绿化隔离带、水体等形成生态缓冲,减少生产区热辐射、噪声、粉尘对服务楼的影响,避免因持续开启空调、新风净化系统造成的能耗浪费。

2、建筑朝向优化:遵循南北向为主的布局原则,控制东西向窗墙比,减少西晒带来的夏季空调冷负荷;若受厂区地形限制无法纯南北向,可通过增设遮阳构件、屋面隔热层弥补朝向缺陷。

3、自然风与采光利用:结合电厂厂区开阔的空间特征,利用厂区道路、绿化间隙形成穿堂风通道,让服务楼处于自然通风廊道内;同时避免周边高大建(构)筑物遮挡服务楼采光面,保证办公、生活区域的自然采光效率,减少白天人工照明能耗。

此外,总平面设计中应优化服务楼与职工通勤区、食堂、宿舍等配套建筑的距离,实现厂区内“短距离通勤”,减少电瓶车、班车等内部交通的能耗,形成厂区整体的节能动线。

二、建筑本体节能

建筑本体节能是所有建筑节能的核心,电厂综合服务楼的本体设计需在满足民用建筑节能规范的基础上,适配电厂工业环境的耐腐、抗老化、密闭性要求,重点围绕体型系数、围护结构、自然采光通风三大核心展开,兼顾节能性与工业适配性。

1、控制建筑体型系数:服务楼以多层(3-6层)为主,设计中尽量采用简洁的矩形平面,减少建筑凹凸、转角及多余的附属构件,将体型系数控制在现行建筑节能规范限值内。复杂的建筑体型会增加围护结构的散热/散冷面积,大幅提升冷热负荷,而简洁体型能有效降低围护结构的能耗损失,同时也便于后期光伏屋面、余热管道的布置。

2、围护结构的保温隔热与工业适配:围护结构是建筑冷热损失的主要途径,需针对外墙、屋面、外窗三大部位做精细化设计,且材料选择需考虑电厂厂区的酸雨、粉尘、湿热等工业环境特征:

1)外墙:采用“保温隔热层+结构层+耐腐饰面层”的复合构造,优先选用挤塑聚苯板、岩棉板等阻燃、保温性能优异的材料,饰面层选用耐酸雨、抗粉尘附着的真石漆、金属挂板,避免因材料腐蚀老化导致保温性能衰减;同时保证外墙气密性,减少冷风渗透。

2)屋面:采用“保温防水一体化”设计,选用高抗压、低导热的保温材料,同时结合电厂光伏规划,将屋面设计为光伏兼容型屋面,预留光伏支架安装点位与电气接口,为分布式光伏利用创造条件;对于上人屋面,可增设架空隔热层,进一步降低屋面传热系数。

3)外窗:选用断桥铝型材+Low-E中空钢化玻璃,提高窗的保温隔热性能与气密性,减少冷热传导;控制窗墙比(办公区≤0.45,生活区≤0.5),西向窗增设外遮阳(百叶、遮阳板),减少太阳辐射得热;同时考虑电厂防尘需求,外窗可配套可拆卸防尘纱窗,避免开窗通风时粉尘进入室内,减少空调与清洁系统的能耗。

3、自然采光与通风的建筑化设计:结合服务楼的功能布局,采用中庭、天窗、侧窗组合采光模式,例如在办公区设置内中庭,利用天窗实现深层空间的自然采光;在值班区、休息室等区域设置上悬窗、通风百叶,配合外墙通风口形成“进风-排风”的自然通风路径。对于多层服务楼,可设置拔风井,利用热压作用强化自然通风,夏季可有效降低室内温度,减少空调开启时间。

三、暖通空调系统

暖通空调是建筑能耗的“大户”,占电厂综合服务楼总能耗的40%以上,其节能设计的核心特色是依托电厂生产系统的余热资源,替代传统燃气、电采暖/热水供应方式,同时优化空调系统配置,实现冷热负荷的精细化调控,区别于普通民用建筑的暖通节能思路。

1、余热资源化利用,替代传统采暖/热水热源:电厂生产过程中会产生大量低品位余热,如汽轮机低压抽汽、锅炉烟气余热、循环水余热、乏汽余热等,此类余热无法直接用于生产,但可通过换热系统转换为服务楼的采暖、生活热水热源,实现“废热再利用”:

1)采暖系统:设置专用余热换热站,将电厂低压余热蒸汽/热水通过换热器转换为60/50℃采暖热水,接入服务楼地板辐射采暖或风机盘管采暖系统,替代传统燃气壁挂炉、电采暖,大幅降低采暖能耗(电厂余热利用的采暖成本仅为传统方式的1/3-1/2)。

2)生活热水:利用电厂烟气余热或循环水余热,为服务楼职工浴室、茶水间提供生活热水,配套设置热水储水箱,实现热水的连续、稳定供应,减少电热水器的使用。

2、空调系统的节能配置与适配设计:

1)结合服务楼的功能分区(办公、会议、值班),采用“变频多联供空调+水冷中央空调”组合模式,小负荷区域(值班区、休息室)用变频多联供,大负荷区域(办公区、会议室)用水冷中央空调,且水冷空调的冷却水源优先选用电厂处理后的中水,替代自来水,既节水又降低冷却塔的冷却能耗。

2)新风系统采用热回收型新风换气机,回收排风的冷/热能量,对新风进行预热/预冷处理,可降低空调负荷30%左右;对于电厂厂区存在轻微粉尘、异味的区域,新风系统配套初效+中效两级过滤,在保证室内空气质量的同时,避免过滤系统过度配置造成的能耗浪费。

3)暖通空调系统接入电厂DCS智能化管控系统,实现温度、湿度、风量的自动调节,例如办公区下班后自动降低空调负荷,会议室根据使用人数调节新风量,避免“无人空耗”。

3、通风系统的节能优化:对于服务楼的配电室、设备间等产热区域,采用机械排风+自然补风的通风方式,利用热压作用实现自然补风,减少排风机的运行时间;对于食堂配套区域(若服务楼含小型食堂),油烟净化系统与排风系统联动,实现变频控制,降低风机能耗。

四、给排水系统

电厂综合服务楼的给排水节能核心是“节水即节能”,依托电厂完善的工业废水处理系统,实现分质供水、中水回用,减少自来水消耗,同时优化给排水设备配置,降低输水能耗,形成“水资源循环利用”的节能模式。

五、电气照明系统

电厂综合服务楼的电气照明节能,需结合电厂电力系统完善、分布式光伏可联动的优势,从灯具选择、智能控制、设备节能三方面入手,提高用电效率,减少无功损耗,实现“高效用电、自发自用”。

六、工业环境适配的节能设计

电厂厂区存在噪声、粉尘、轻微工业废气等特征,若服务楼节能设计仅关注能耗降低,忽略工业环境的影响,会导致室内空气质量差、使用体验不佳,进而迫使使用者持续开启空调、新风、净化系统,反而增加能耗。因此,需做“适配性节能设计”,在隔绝工业环境影响的同时,控制能耗损失。

七、运营管控节能

建筑节能设计的效果最终需通过运营管理落地,电厂综合服务楼可依托电厂智慧电厂平台,建立专属的能源管理子系统,实现能耗的精细化监测、调控,避免因运营不当导致的能耗浪费,这也是工业建筑配套辅建区别于民用建筑的重要优势。

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