火电厂建筑节能技术的应用探讨

华能江西分公司 郭志健

0 前言

当前，我国建筑能耗（指建筑物使用过程中的能耗）超过人类总能耗的1/4，是世界同纬度国家的3倍，因此，建筑节能是节约能源最有效、最经济的方法。建筑节能是指在建筑物的规划、设计、建造和使用过程中，执行建筑节能标准和施工验收规程，合理设计建筑围护结构的热工性能，采用低能耗建筑材料，提高采暖、制冷、照明、给排水和通风系统的运行效率，加强建筑物用能设备的运行管理，以及利用可再生能源，在保证建筑物使用功能和室内热环境质量的前提下，降低建筑能源消耗，合理、有效地利用能源。

火电厂建筑按使用功能可分为主厂房建筑、各类生产建筑、辅助生产建筑、生活建筑这几种类型，其节能效果对生产设备的热能散失、建筑隔热，乃至机组的安全经济性有着重要的影响，因此，电厂的节能减排工作应重视建筑节能技术的应用。本文就建筑节能技术在火电厂建设中的应用进行了探讨与分析。

1 建筑采光

电厂所有建筑物室内采光应首先考虑天然采光，采光口的设置应充分和有效地利用天然光源。根据日照特点，确定建筑最佳方位、间距和朝向，有利于建筑物室内天然采光和冬季日照。

1）汽机房采光：汽机房底层、夹层A、B跨优先考虑A排外墙的窗户采光，窗户若是百叶窗可采用透光玻璃百叶窗，B、C跨光线不足部分采用人工照明补充。汽机房运转层应通过A排外墙带形窗及屋面采光带采光。用屋面采光带代替常规的采光罩、透光玻璃百叶窗代替常规的铝合金百叶窗，可以减少人工照明。

2）电厂其它建筑物采光：检修间、泵房、输煤系统等建筑物均可通过侧窗或屋面采光罩（带）来解决。

2 建筑墙体的保温隔热

根据《公共建筑节能设计标准》[3]，公共建筑节能设计气候分区为：严寒地区(A、B区)、寒冷地区、夏热冬冷地区、夏热冬暖地区。电厂建筑节能设计应与地区气候相适应，建筑墙体各部位的具体节能技术如下：

2.1 建筑总体布局

电厂厂区总平面布置受综合因素的影响，应根据场地及工艺流程和功能分区，因地制宜，合理布置，全厂生产建筑、附属及生活福利建筑尽量采用联合建筑的设计方式，减少建筑外墙和屋面工程，减少能源及原材料消耗。充分利用冬季日照并避开冬季主导风向，利用夏季凉爽时段的自然通风。尤其是厂前区建筑的主要朝向宜选择本地区最佳朝向，一般宜采用南北向或接近南北向，主要房间避免夏季受东、西向日晒[1]。

2.2 墙体

减少主厂房、泵房等墙体热损失应重点控制建筑物体形系数和墙体传热系数[2]。

建筑物体形系数即建筑的外表面积与体积之间的比值，体形系数越小就越有利于节能，可减少外表面与室外空气的接触，减少散热。电厂生产建筑物的体形系数通常由工艺布置所决定，在满足工艺布置的基础上，应通过建筑设计优化，尽量减小建筑物的体型系数，以最小的建筑外表面积包容最大的建筑空间。厂前区建筑物的体形系数不受工艺布置影响，应符合《公共建筑节能设计标准》规定[3]：严寒、寒冷地区建筑的体形系数应小于或等于0.40，当不满足规定时必须按相应标准进行权衡判断。此外，建筑物的外形越简单，其外壳的表面积越小，热交换量亦越少，因此建筑物的造型宜简洁、完整，尽量避免复杂的轮廓线。

《公共建筑节能设计标准》规定了不同气候分区墙体的传热系数限值，应根据设计原则和电厂建筑物的分类，尽量选择自重轻、传热系数小、保温性能好的材料，以减少能源消耗。电厂建筑物常用的墙体材料主要有金属墙板和轻质砌体。金属墙板有复合金属墙板、不带保温的单层金属墙板，常用于主厂房建筑的外墙围护；轻质砌体主要有采用蒸压加气混凝土砌块、非粘土多孔砖或空心砖、轻骨料混凝土空心砌块、蒸压粉煤灰砌块、蒸压灰砂砖等砌筑，常用于附属建筑的内墙和外墙围护[1]。

主厂房外墙围护：金属墙板已成为电厂主厂房建筑的主要外墙围护材料，严寒、寒冷地区常见做法是在双层彩色压型钢板中间设保温材料，保温材料一般采用超细玻璃棉。

对于厂区内设有空调系统的生产建筑，如集中控制室、单元控制室、电子设备间、工程师站等，建筑节能设计要求高于其它生产建筑，在设计中尽量采取蒸压加气混凝土砌块单一外墙保温，如条件允许，可适当采用复合形式的外墙外保温做法。不同厚度的墙体，可满足不同气候区建筑节能的要求。

当达不到隔热效果时应采用外墙保温隔热系统，在砌块抹灰外满贴25厚聚苯乙烯泡沫塑料板，以减小围护结构的传热系数。建筑外装饰采用光滑饰面材料，以浅灰色色调为主，以减少表面对辐射热的吸收。

3)若取值范围在[xnmin,xnmax]以内，且其第n维信息具有一定指导意义，则FC取为[0,1]范围内的中间值；

2.3 门窗

窗的传热系数比墙的大很多，又经常开启，是能耗的关键部位，因此设计中应注意节能型建筑门窗的选用。节能门窗即为门窗的保温隔热性能（传热系数）和空气渗透性能（气密性）两项物理性能指标达到（或高于）所在地区实施细则技术要求的建筑门窗。节能门窗优先推广应用节能型塑钢门窗，也可以是各种类型的材料制作。

《公共建筑节能设计标准》规定了不同气候分区外门窗的传热系数限值，应根据设计原则和电厂建筑物的分类，合理选择建筑外门窗材料、外窗开启面积和窗墙比。

1）控制窗墙比是最有效的节能手段。在保证外窗自然采光的范围内，窗墙比越小越好，一般窗墙比应控制在0.3左右，每个朝向的窗墙面比均不大于0.7；尽量避免在东、西向开窗；外窗的可开启面积不应小于窗面积的30%。此外，提高门窗的气密性，减少冷空气渗透，外窗抗风压和气密性能不低于4级、水密性能不低于3级[1]。

2）外门材质的选择。门的总热阻比窗户大，但与墙体、屋顶相比仍是保温的薄弱环节。外门应注意尽可能选择使用保温性能好的保温门，并且要求门的密闭性较好，以减少外门开启时的冷风渗透[2]。

3）外窗材质的选择。为提高外窗的节能效果，在外窗材质选择上，应选择气密性能和保温性能好的外窗。电厂建筑通常采用普通铝合金窗、塑钢窗、玻璃钢窗；厂前区建筑对建筑外观效果的要求较高，可选择中空玻璃断桥铝合金窗[2]。

2.4 屋面

电厂建筑常用的屋面形式为普通屋面和倒置式屋面。普通屋面适用于各类气候区，倒置式屋面适用于夏热冬冷地区、夏热冬暖地区和室内湿度大的建筑。普通屋面的保温层宜选用吸水率低、密度和导热系数小并有一定强度的材料，如EPS板、XPS板、憎水珍珠岩板等。倒置式屋面将保温层放在防水层的上面，消除内部结露，而且使防水层得到保护，从而大大提高耐久性，但这种方法对保温材料的要求较高，保温材料应具有一定的压缩强度，多选用XPS板。此外，屋面饰以浅色地砖，以减少表面对辐射的吸收。

3 应用绿色照明、可再生能源和热泵供热

1）一般建筑内部采用紧凑型荧光灯或T5、T8荧光灯，对灯具悬挂比较高的场所应采用高压钠灯、金属卤化物灯和外镇荧光汞灯，在悬挂高度较低的场所应采用节能荧光灯或小功率高压钠灯，厂区景观泛光照明采用LED灯。

2）推广低成本绿色建筑技术及低成本可再生能源的规模应用，如生产行政办公楼、候班楼、食堂等大力推广使用太阳能热水系统技术，厂区路灯、公共绿地等推广采用太阳能灯；在有条件的地区使用电厂污水源热泵进行建筑供热技术。

4 建筑施工过程节能

1）制定施工节能和节约方案。建设工程施工前，施工单位应根据工程实际情况制定施工节约方案，包括施工组织的节能、建筑材料的节约和回收利用、施工机械的选用等方面。

2）加强现场管理，降低施工现场能耗和材耗。施工现场安装节能灯具、节水器具和先进高效的节能机械设备，广泛应用各种节水型器具，推广中水回用、污水再生利用、雨水集流利用技术；合理布置施工用水管网，统一提供施工生产及生活用水。设专人负责节能降耗工作，合理安排物流，降低施工机械能耗，减少建筑构配件的破损率。

3）加强对建筑节能有关规定、设计标准和施工质量验收规程执行情况的检查，加强对建筑建造过程中施工节能方案和落实情况的检查。

4）鼓励施工技术和现场管理创新。鼓励施工企业技术创新，改进施工工艺，提高施工工业化水平，缩短施工工期，节约建筑材料和施工用能。推广计算机辅助管理，对现场材料和能源消耗情况进行实时监控和动态分析，及时修订施工节约方案。

5）合理布置临时设施以避免大量临时设施拆迁及场地搬迁，临时建筑的墙体和屋面应选用高效保温隔热、可拆卸循环使用的材料，提高周转性材料和固体废弃物的回收利用率。

5 厂区建筑采用集中供热、供气

集中控制室、单元控制室、电子设备间、工程师站、生产行政办公楼、候班楼、食堂等建筑可考虑集中供应热水，并设置一个配冷中心，配冷中心优先考虑以热蒸汽为动力源的制冷机组。

6 结束语

火电厂建筑节能潜力巨大，关键是根据电厂建筑实际情况合理应用建筑节能技术，在建筑采光、墙体的保温隔热、绿色照明系统及节能灯具、建筑施工过程节能、厂区建筑集中供热供气等方面大力推广建筑节能技术，方可大大降低建筑能源消耗，提高电厂建筑的能源利用系数，提高机组的安全经济性，也将对我国低碳经济的发展起到重要作用。

[1]薛淑清.电厂建筑设计中的节能问题探讨[J].武汉大学学报(工学版),2005,38(10):59～62.

[2]高元.建筑节能技术与新材料在火力发电厂中的运用研究 [J].武汉大学学报 (工学版),2009,42(增刊):499～503.

[3]GB 50189-2005,公共建筑节能设计标准[S].

[4]J GJ26-1995,民用建筑节能设计标准[S].