500 kV变电站建筑节能设计

康 军,尹 馨

(吉林省电力勘测设计院,长春 130022)

在变电站建设中,推广和普及低能耗建筑是贯彻国家节能政策的必然选择,将为变电站全寿命周期带来经济效益。为了最大限度地减少变电站建筑能耗,参照 DB 22/436— 2007《公共建筑节能设计标准》,以及国家电网公司的“两型一化”变电站设计建设导则,对站内建筑物进行节能设计。北方地区的变电站大部分位于第 I建筑气候区,属于严寒地区 B区,冬季长于夏季,冬季气候条件比夏季更严酷,因此站区建筑必须充分满足冬季保温要求。本文以某500 kV智能变电站主控通信楼设计为例,在满足生产运行基本要求的前提下,通过优化建筑总体布局、单体功能组织、立面造型设计等,减小建筑物体型系数,减少建筑物在建造和使用过程中的能耗。

1 站内建筑物节能设计内容

主控通信楼总建筑面积446．04 m2。二层框架结构,长 17．7 m,宽 12．6 m,南北向布置。 一层层高 3．3 m,二层层高 3．0 m,总高 8．4 m。

1．1 建筑功能分区及平、立面布局

主控通信楼建筑一层为附属房间,二层为主控室和通信室,平面结合工艺布置均为矩形房间,房间利用率高,立面简洁大方。体形系数 0．37,满足DB 22/436— 2007中要求的低于0．4的规定。结合当地建筑文化和国家电网公司“两型一化”变电站设计建设导则“积雪较大地区可采用坡屋面”的要求,采用双坡屋面。

主控通信楼建筑立面简洁大方,考虑冬季屋面覆雪荷载均采用双坡屋面,不设其他凹凸变化,主控通信楼体形系数仅为 0．37,对减小建筑采暖能耗产生直接影响。

本工程在建筑材料的选用上,遵循国家电网公司“两型一化”和“两型三新”的原则,采用节能、环保的新型节能建材。墙体采用煤矸石多孔砖墙,生产能耗低,节土利废效果明显;屋面采用现浇钢筋混凝土屋盖,保温材料采用阻燃聚苯板。此外,建筑室内外装修也均选用环保型、可循环使用、无毒、无污染的材料和产品。

1．2 围护材料及装修标准

墙体采用 190 mm厚煤矸石多孔砖,外墙外侧保温层为 80 mm厚的阻燃聚苯板;屋面：钢筋混凝土屋面板;保温层采用 130 mm厚阻燃聚苯板;SBS防水卷材,防水等级为二级;屋顶覆盖水泥瓦。门窗：外窗采用 1．50 m× 1．50 m、1．50 m× 1．20 m 2种规格塑钢窗,双层中空玻璃;外门采用保温防火门。

2 设计采用的节能措施

建筑物通过降低围护结构的传热系数,控制热量在材料里传递的速度,提高材料的隔热性能,可达到夏季隔绝室外热量进入室内,冬季防止室内热量损失的目的,使建筑物室内温度尽量接近舒适温度,减少采暖等辅助设备负荷,达到节能目的。

2．1 外墙节能措施

建筑物处于严寒地区,外墙需采取保温措施,通过节能计算比较,采用外墙外保温较为经济科学。外墙外保温将保温隔热体系置于外墙外侧,可使主体结构所受温差作用大幅度下降,温度变形减小,从而对结构起到保护作用并有效阻断冷(热)桥,有利于结构延长寿命。经计算,本工程外墙选用190 mm厚煤矸石多孔砖;外墙外保温材料选用 80 mm厚阻燃聚苯板。

2．2 屋面节能措施

屋面节能的原理与墙体节能一样,通过改善屋面层热工性能阻止热量的传递,达到保温的效果。本工程屋面板采用 100 mm厚现浇钢筋混凝土板,保温材料选用 130 mm厚阻燃聚苯板。

2．3 门窗节能措施

建筑物的外门窗是冬季冷风侵入、夏季阳光入射的主要通道,是建筑能耗散失的最薄弱部位,其传热损失和冷风渗透产生的能耗占建筑围护结构总能耗的40%左右,因而尽量少开窗、开小窗是建筑节能的一个重点。本工程外窗结合屏柜的检测通道布置,以充分利用天然采光。节能型塑钢窗外窗气密性等级不低于4级。窗玻璃选用具有气体间隔层的双层中空玻璃,具有突出的保温隔热性能。

2．4 地面节能措施

在严寒地区,建筑物外墙在室内地坪以下的垂直墙面,以及周边直接接触土壤的地面,如不采取保温措施,则外墙内侧墙面以及室内墙角部位易出现结露,墙角附近地面会有冻脚现象。因此本工程外墙外保温做至室内地坪以下,零米地坪从外墙内侧算起2．0 m范围内,地面下部加铺 80 mm厚阻燃聚苯板,以有效阻止地面热损失。

3 节能设计效果

3．1 建筑平面功能的优化

通过优化工艺布置合并功能房间,使得建筑平面紧凑规整,达到建筑面积最小化,主控通信楼建筑面积为 446．04 m2,建筑使用率高达 86%。

3．2 建筑立面造型的优化

建筑采用双向坡屋面造型,既可以迅速排水,又可以减少冬季覆雪厚度;降低建筑空间,减少热负荷和冷负荷运行费用;主控通信楼建筑立面均为平面,简洁大方,体形系数为0．37,直接减少热负荷和冷负荷能耗。

3．3 新型节能建材的选用

遵循国家电网公司“两型一化”和“两型三新”的原则,采用节能、环保的新型节能建材：墙体采用煤矸石多孔砖 190 mm厚;保温材料选用 80 mm厚阻燃聚苯板。屋面采用现浇钢筋混凝土板,上保温阻燃聚苯板 130 mm厚,生产能耗低,节土利废效果明显;具有良好的保温性能;导热系数小;外窗采用节能型塑钢窗,窗玻璃采用二层中空玻璃。

4 结论

通过采取以上各项措施,选取合理的建筑设计并改善建筑围护结构的热工性能,可使建筑物保温围护结构构造均满足 DB 22/436— 2007要求,变电站建筑与没有采取节能措施前相比,在保证相同的室内热舒适环境条件下,屋面、外墙、墙体冷桥、外窗等维护结构保温、隔热性能等处的节能设计可大大提高电能利用效率,减少建筑能耗,全年采暖、通风、空调和照明的总能耗减少 50%。