电厂取水泵站建筑方案优化设计探讨

李瀛涛 赵桂芳 林志伟

(国核电力规划设计研究院，北京 100095)

在以往的火力发电厂建设中，受到设计理念和经济条件的限制，取水泵站建筑造型一般较为单一，其建筑设计均是由水工结构专业按照工艺布置独立完成，在满足工艺生产的要求的前提下，一般仅简单考虑外墙色彩及必要的通行、检修和门窗等内容，其建筑造型和内部布置未得到足够的重视。

随着经济建设的发展，以及电厂建筑“去工业化”理念的发展，对于部分火电厂的取水泵站，特别是位于城区或者景点附近的取水泵站，旧有工业建筑设计与周边环境很不协调;另一方面随着人民生活水平的提高，也对建筑的舒适度提出了更高的要求。针对目前这种状况，笔者将结合自身工作中遇到的情况进行一些有益的探讨。

1 位置与环境需要提高取水泵站的造型设计

取水泵站主要结构一般均处于地面以下，地面以上主要是为满足泵站值班、检修和必要的配电等辅助用房屋。地面以下部分仅满足使用功能要求即可，造型优化设计工作仅针对上部结构开展。

在聊城市郊某电厂取水泵站设计中，该电厂取水位置位于聊城市东昌湖，紧邻东昌湖南岸。东昌湖是聊城室内的景观湖，内部风景秀丽，湖面碧波荡漾，已成为聊城市中心重要的风景区，是聊城市民日常休闲，旅游的重要场所。公园风景秀美，周围高档住宅小区林立。按照当地景观规划不允许在此修建一个传统工业建筑外型的取水泵站。为了满足公园整体规划要求，不破坏公园内的景观，需要打破常规工业建筑的外观造型，使得补充水泵站的外型与周围环境和谐、融洽。

为了满足政府及业主的要求，我们对取水泵站从建筑立面的色彩、选材、建筑物的造型到内部结构及布置均做了修改。经过对东昌湖周围环境的踏勘，以及与业主沟通并了解附近规划，对泵站区域及建筑物造型进行了重新规划和布置。

东昌湖周围的房屋均为坡屋顶，因此也将泵站各建筑物的屋面设计为坡屋面，并根据配电室和泵房位置的特点，将配电室屋面改为单坡，与泵房屋面相呼应。湖边建筑物的色彩以淡黄色和灰色为主，因而在效果图中将泵站的色彩定为淡黄色，以期与周围其他建筑物相协调。对于围墙的设计，对比了全部采用钢栅栏和效果图中的方案后，认为效果图中的方案虽然略显笨重，但其弧线更能比拟湖面波涛的形态，而且当湖面平静时，从湖对面望过来，围墙的弧线与平静的湖面又可互相映衬，相得益彰。对于泵站区域的绿化也提出了要求，使泵站在各种绿化植物的掩映之下，令其更加飘逸、美丽，并出具了相应的效果图，见图1。

在效果图经业主及聊城市有关政府部门审查后，首先由工艺专业对泵站的布置进行修改，使其更有助于建筑效果的表现，符合效果图中的要求。随后，对已出的泵站建筑、结构图纸进行了升版和修改。对于取水泵房，由于坡屋面的要求，我们放弃了经常在设计中采用的薄腹梁屋架，而改用了坡度满足要求的轻型钢屋架，屋面采用与钢屋架配套的檩条和砖红色彩色钢板波形瓦，使泵房从屋顶坡度及色彩上满足了效果图的要求。在外墙立面的处理上，采用了斩假石与瓷砖贴筑，后来由于市场货源及工期的要求，将斩假石也改为瓷砖，外墙色彩也按照业主的要求修改为灰色。对于工业厂房，一般采用在吊车梁上下设置两层窗户的做法，而对于该取水泵房，吊车以上空间较小，并且由于坡屋面的外伸，使得该部分空间显得更加窄小，因此在吊车梁以上再布置一层窗户是不合适的。泵房高度约12 m，如仅在1.20 m标高处设置一道窗户，将使窗户以上部分显得较为空旷，为了弥补此处的不足，在此采用加构造线条的办法进行处理，为了降低造价，构造线条采用外挑砖墙并用丙烯酸涂料饰面的方法处理，取得了良好的效果。

图1 取水泵站效果图（一）

对于泵房西侧的配电室，其屋面的坡度与泵房屋面坡面相垂直，使两座建筑物屋面既协调一致又互为补充。配电室的屋面由于跨度较小，因而采用了现浇钢筋混凝土屋面板来形成所需的造型。由于屋面坡度较大，为了防止屋面在自重作用下产生滑移，将屋面与配电室顶层圈梁浇筑在一起，并用多个构造柱将屋面与外墙及屋面梁拉接在一起。外墙的装饰同取水泵房。对于泵房及配电室外侧露出地面的管道、洞口格栅等构件，经各相关专业的配合，也尽量从美观的角度出发，满足建筑外观的要求。

在某沿海电厂设计中，取水泵站紧沿海边，海域开阔，风景秀美。按照业主要求，该取水泵站不仅要满足电厂取水水泵运转的要求，同时要能成为可以登高观海、休闲的场所，成为电厂的景观标志性建筑。

该泵站取水泵房上部结构采用预制钢筋混凝土排架结构，砖墙填充围护。内部设置桥式吊车一台。为满足登高观海、休闲的要求，屋面设计为上人屋面，因此舍弃了工业厂房中常用的混凝土双坡屋面梁，采用钢制屋面梁代替，屋面板采用压型钢板做底膜现浇钢筋混凝土屋面板。泵房女儿墙上设一圈不锈钢栏杆扶手，屋面板上设H型钢钢柱，其上支撑阳光板作为观光台的顶棚。

泵房外立面以银灰色涂料为主色调，中间部位采用深灰色涂料搭配，女儿墙位置处以乳白色涂料进行填充。立面造型上，泵房中间深色部位采用内凹铝合金平开窗，两侧采用横向分格的铝塑板饰面，使得整个泵房立面上错落有致，层次清晰。从海面上看过来，泵房与周围的碧海、蓝天、白云融为一体，满足了业主方的使用要求。完成的效果图见图2。

图2 取水泵站效果图（二）

2 更高的使用要求需要更为细致的内部空间设计

在山西某燃机电厂设计中，其取水泵站位于水库岸边。该水库水面开阔，岸边绿树成荫，周边风景秀美，是周边居民的休闲度假地。设计初期，我们按照常规的取水泵站配备两名值班人员的标准设计了泵站值班室。内置一间值班室、一个卫生间和两人值班办公区域，室内平面布置尺寸为6 m×5.7 m。最初设计平面布置图见图3。

图3 值班室修改前布置图

图4 值班室修改后布置图

按照该布置完成施工图后，业主提出了该值泵站需要满足培训、度假等要求，对宿舍、卫生间及厨房都提出了更高的要求。根据业主反馈的设计要求，结合总图、工艺等专业对泵站进行了优化布置。在建筑专业人员的帮助下，通过多次沟通协调，办公区值班人员工位数由2人员加到9人，值班宿舍增加到4间;把常规设置的公用卫生间改为室内设置，并增加了淋浴区;增加了门厅、餐厅和厨房等功能分区，优化了室内交通通道;根据值班室的布置、朝向，优化了窗户布置;结合建筑墙体布置，优化屋面板结构，整个屋面板按照无梁楼板设计，降低了值班室的层高。通过上述修改，值班室建筑面积由原来的34.2 m2增加到161.5 m2，满足了业主对值班室的使用需要。优化后的值班室平面布置图见图4。

3 能源政策约束条件需要优化节能设计

按照《国家发改委关于加强固定资产投资项目节能评估和审查工作的通知》的要求，自2007年起电厂建设报送的核准项目中要求编制节能分析篇。随之而来，电厂建筑的节能设计也引起了广泛的重视。对于取水泵站建筑物，可采取以下节能措施［1］:

1)根据泵站所处位置，结合当地的气候特点、日照角度、主导风向等条件，与总图专业综合确定建筑物的位置、朝向和间距。

2)在满足工艺布置和使用需求的前提下，减小建筑层高，合理选择体形系数，通过减少围护结构的热量损失降低建筑能耗。

3)合理布置门窗、采光带和天窗，室内尽可能利用天然光源，减少人工照明的能源消耗。

4)窗户的导热较墙体要高许多，采用节能门窗，在满足采光要求的情况下，减小窗户面积特别是可开启的面积，减少室内外热量的交换。

5)根据建筑物的日照特点，当夏季需要遮阳而冬季需要阳光时增设活动式遮阳措施。

6)合理确定外墙厚度，选用热导系数、热惰性能好的外墙面、屋面及山墙的保温隔热层，有效降低室内能量损失，降低能源消耗。

7)优化取水泵站内的绿化方案，增加植被绿化、道路绿化，减少硬化地面，调节区域小气候。

4 结语

由于电厂设计分工的特点，目前设计院的取水泵站一般均由水工结构专业独立完成。由于专业限制，结构专业人员往往对建筑设计还有较大缺失。特别是对于造型设计等内容需要加强学习。从近些年的工程设计来看，业主对取水泵站的建筑设计要求逐渐提高。因此，一方面需要水工结构的从业人员加强对建筑学知识的学习、积累;另一方面，在今后类似的取水泵站工程设计中，从工程实施的初始阶段就对项目规划、工艺布置、装修特点和规格等进行总体设计，必要时请有关建筑专家进行规划、设计。从而将此类在特殊区域建造的取水泵站建成精品，使其成为建设环境友好型、资源节约型电厂的一个良好的展示窗口。

［1］黄 河.电厂建筑节能势在必行［J］.武汉大学学报(工学版)，2007(10):39-41.