浅议水利工程节能分析与评价

2015-12-15石婳，秦勇

地下水 2015年1期

石婳，秦勇

(陕西水环境工程勘测设计研究院，陕西西安 710018)

“十一五”以来，党中央把节能减排作为调整经济结构、促进发展方式转变和推动科学发展的重要抓手，放在更加突出的位置。国家采取一系列强有力的政策措施，节能减排取得了显著成效。进入“十二五”后节能形势依然严峻，任务更加艰巨《“十二五”节能减排综合性工作方案》把“能评”作为调整优化产业结构，合理控制能源消费总量等的措施。为此，“十二五”规划《纲要》明确提出，要实行“合理控制能源消费总量”、“加强固定资产投资项目节能评估和审查”等重要举措。

近几年，国家对水利工程基础建设投资较多，在工程建设中与运行期更应加大节能降耗投入，合理有效利用能源。

2010年12月24日由中华人民共和国住房和城乡建设部及中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局联合发布《水利水电工程节能设计规范》GB/50649－2011。规范中明确规定:水利水电工程节能设计应与工程设计同时进行。节能设计选用的技术措施应与工程同时实施。工程设计报告应有节能设计的专篇(章)，应确定节能设计原则、方案和措施，并应做出节能效果分析。

以陕西省斗门水库试验段工程为例，对工程节能设计进行分析与评价。经分析该项目建成后年综合能源消费量小于1 000 t标准煤，且运行期电力消费量远小于200万千瓦时，故该项目应填写节能登记表上报节能审查单位审批备案。

1 工程概况

陕西省斗门水库试验段工程位于陕西省西咸新区沣东新城南部，西户铁路东南，绕城高速以西。该工程是陕西省斗门水库工程建设的先期部分，位于斗门水库的北部，其北部岸线与斗门水库工程北部岸线相一致。设计池岸总长6.75 km，水面面积 1.85 km2，平均蓄水深度 3.0 m，蓄水量 550万m2，池底平均高程 397.5 m。

运行期间利用沣河水源通过引水明渠、管道维系池区水量平衡;通过新建的退水箱涵利用工程区东北方向的太平河保证池区退水正常运行。该工程符合斗门水库10.4 km2范围的建设要求，由永久工程与临时工程两部分组成。永久工程包括池底工程、永久池岸工程和引水明渠工程，临时工程是为保证2 km2生态水面而建设，包括临时池岸工程和临时引水管道工程

2 能耗分析与计算

陕西省斗门水库试验段工程在建设期间耗能一方面是原材料的损耗(主要是土料、石料、水泥、钢筋、木料等)，另一方面是施工期间风、水、电、汽油、柴油的损耗等;在运行期间主要是启闭设备、电动阀门、电气设备及管理设施照明消耗电力等。根据工程设计方案及施工组织设计，对工程施工期和运行期的用能品种、数量进行计算。

表1 燃料、动力消耗折算系数

2.1 施工期能耗分析与计算

施工建设过程主要消耗的能源有电能和柴油等，通过分析可知施工期的主要耗能项目集中在土石方开挖与填筑工程上，主要耗能设备为运输设备、挖装设备等，生产性房屋、仓库及生活设施的能耗相对较少。因此在施工组织设计中节能设计的重点就在于选择经济高效的施工技术方案，将节能降耗落实到施工材料、设备、工艺等技术措施上，降低工程造价，提高综合效益。

1)电力消耗。按每天工作8 h，夜间照明8 h，施工180 d计算。通过对施工期能耗设备及照明能耗统计，经计算，施工期间总用电量 281 275.2 kwh，折标准煤 34.57 tce。

2)施工工质用水。施工工质用水主要用于混凝土搅拌浇筑、墙体堆砌、混凝土养护、作业面降尘、路面浇洒等。参照施工用水定额标准，初步估算施工工质总用水量为1 048 644 m3，不可预见用水系数取值 1.2，折标准煤 107.84 tce。

3)施工期生活用水量。主体工程按照项目设计方案劳动定员为300人，每人共计需100 L/d，施工期180 d，考虑管网漏失及未预见用水系数为1.2，修正后施工期生活用水总量为:6 480 m3，折标准煤 0.56 tce。

4)挖方填方挖掘机和运输用柴油。本次施工机械设备及建设交通运输耗油总量为:柴油2 476 t，汽油1 t，折标准煤3 609.25 tce。

综上所述，项目建设期水、电、柴油能耗消耗折标准煤3 752.22 tce。

2.2 运行期能耗分析与计算

陕西省斗门水库试验段工程运行期耗能的建筑物有:引水退水建筑物、工程管理用房和设施等，其运行期年能耗主要包括照明用电、设备用电及运行期用水。

2.2.1 照明及设备用电

1)照明:项目建成后，管理房面积760 m2，管理站占地面积2 000 m2，按照《建筑照明设计标准》(GB50034－2004)要求管理和后勤保障区及附属工程等照明密度11 w/m2;管理和后勤保障区及附属工程每日白天8 h照明，夜间8 h照明计算，全年365 d。日均未预见用电为日均电力消耗的10%。则可计算各项用电如下:管理和后勤保障区及附属工程年耗电:77 730 kwh/a。电力参考折标系数0.122 9 kgce/(kwh)，经计算，年耗能量9.6吨标准煤。

2)设备用电:工程运行期用电设备包括4台闸门启闭机，1台DN1400手电两用电动蝶阀，1台 DN600手电两用电动闸阀，合计总功率为15 kw，使用频率按1年3次，每次 3小时计算，设备年耗电量135 kwh。修正后年均电力消耗148.5 kwh/a。电力参考折标系数 0.122 9 kgce/(kwh)，经计算，年耗能量0.02 t标准煤。

运行期采用高效节能配电变压器，型号为(S13－M－80KVA/10－NX2)，负载损耗为1.31 kw，每年按一半时间运行，年耗电 6 311.58 kwh/a。电力参考折标系数 0.122 9 kgce/(kwh)，经计算，年耗能量 0.85 t标准煤。

运行期管理房空调设备，3P空调2台，每台功率3 kw，冬夏两季每周开放1次，每次4小时;1.5P空调10台，每台功率1.5 kw，冬夏两季，按180 d开启，10台平均每天 8小时。年耗电 33 366.96 kwh，电力参考折标系数 0.122 9 kgce/(kwh)，经计算年耗能4.1 t标准煤。

2.2.2 运行期用水

本项目建成后，工作人员19人。根据《建筑给排水设计规范》(GB50015－2003)的有关规定，并参照公共建筑生活用水定额标准，按办公用水标准50 L/人·d。不可预见用水系数取值 1.2，年用水量为:416 m3。

斗门水库试验段总计算盛水容积为550万 m3，本次设计不作为工质用水。

经计算，则项目运行期年总用水量416 m3，折标准煤0.04 tce。

3 主要节能降耗措施

3.1 工程设计中节能措施

对工程设计进行优化，选择合理、经济的设计方案，在土石方开挖、回填压实、混凝土浇筑等过程中，选用低能耗的挖掘设备，减少能源消耗;施工设计中合理调度、合理安排施工秩序，搞好土石方平衡，尽量利用开挖料;尽量减少运输距离，减少不必要的燃料消耗;在满足设计要求的前提下，优化混凝土配比，提高工作效率;选择高效的照明系统，金属结构选择合理，严格按照规范选型及安装，减少运行期间的能源消耗。

表2 项目总能耗汇总表

3.2 主体工程节能措施分析

本次设计仅对斗门水库试验段范围进行设计，但其建设思路依然按照《昆明池水利工程片区总体规划》要求展开:工程区域有实施条件，满足当地建设及规划，无制约性因素影响;驳岸线位要基本符合当地地形，充分利用古昆明池原址地形，发挥区域文化优势;工程建设要与后期建设相结合，减少后期工程建设过程中的矛盾及冲突;池区建设要符合后期景观设计效果，与周边环境相协调。

3.3 建筑节能措施分析

主要建筑物包括池岸及驳岸形式、引水建筑物、退水建筑物、管理用房等。根据建筑物的不同功能合理选择建筑物布置型式以满足节能要求。综合办公楼外墙采用加气混凝土砌块，外贴挤塑板保温，门窗采用铝合金节能门窗、中空玻璃。所有建筑物在满足通风条件下减少窗、墙面积比。

3.4 设备节能措施分析

工程的设计在确保系统安全、可靠的情况下，防止设备选型富裕度过大。

选用高效节能型变压器，降低变压器的实际运行损耗;机电设备、金属结构及施工设备选型，避免选用技术落后，耗能过高的产品和设备，选用能耗低的机电设备。提高工程施工机械化水平。用电设备及其配套系统中，做到合理用电，提高电能利用效率。通过节能灯的应用减少了电能损耗。对电缆通道进行优化设计，使电缆走向更加合理，减少了电缆用量，电能在传输过程中的损耗也大为降低。

3.5 施工组织节能设计

施工中在土石方开挖、土方回填压实、混凝土浇筑等过程中，结合工程特点，选用低能耗的挖掘设备，减少能源消耗;施工设计中合理调度、合理安排施工秩序，搞好土石方平衡，尽量利用开挖料;尽量减少运输距离，减少不必要的燃料消耗;在满足设计要求的前提下，优化混凝土配比，提高工作效率。

3.6 管理节能措施分析

工程运行期间的节能一方面要靠优化设计方案作为保障，另一方面则要通过合理的运行管理措施来实现。运行期间根据工程任务和设计方案、工程调度运用方式、生产设备组成及其性能特点等，确定工程的节能、降耗运用措施和原则。积极进行节能宣传，树立广大员工节能思想意识，要求管理人员严格执行耗能设备运行制度，节约用电，降低能耗。