变电站绿色建筑设计探讨
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作者: 张浩
摘 要：随着我国经济建设的快速发展，环保节能已成为我国建筑领域的一个新的热点和发展趋势，本文作者结合变电站建筑设计实践，主要就变电站绿色建筑设计思路进行了探讨。
关键词：变电站;绿色建筑;设计思路
中图分类号：TU20 文献标识码:A
前言
我国自推行环保节能“可持续发展”口号以来，人们在节约资源的同时更加提倡保护环境减少污染,在建筑领域中，人们更加注重健康、适用和高效的使用空间，因此建设“可持续发展”的绿色建筑是当前我国生态环境日益恶化的重要手段。在变电站设计中，由于以往建设的变电站存在设计、建筑标准不统一，设备形式多，建设和运行成本高等情况。其中变电站庭院化、装修材料高档化，建筑面积较大，变电站的功能配置重复，施工工艺太复杂，设计优化不够，工业化建筑的方向不明确等情况较为突出。因此，国家电网公司于2007年正式发出，在全国电力系统内建设“两型一化”变电站，履行社会责任，创建和谐企业。为绿色建筑设计打下坚实的基础。
1．优化总平面布置设计。某工程110kV变电站位于市区内，变电站围墙内占地面积为1320m2。建设规模为11kV出线最终规模3回，本期为2回;10kV出线最终规模30回，本期20回。变压器最终规模3×50MV・A，本期2×50MV・A。该110kV变电站的总平面布置本着优化设计、减少占地、节省工程投资，并与周围环境相适应的原则，在满足电气工艺要求前提下，把110kVGIS室、10kV高压室、主控室、电容器、主变、消弧线圈及必备的附属房间布置在一幢3层综合配电楼内，打破了以往相同规模的变电站2层布置的模式，使布局更加紧凑，功能区域划分更加明确，工艺布置更加流畅，且综合楼缩小宽度，主变室面向德亿路，较大程度上减少了建筑物占地面积。变电站主入口与德亿路相连接，交通方便。设计中依据站址区域自然地形、地貌，场区采用平坡式布置，结合区域洪涝水位，站区做到挖填方平衡，节省了工程投资(表1)。
表1 主要经济技术指标比较
2．建筑节能与环保设计
2.1．主控楼建筑平面设计
该工程变电站主控楼建筑平面设计时，使主控楼建筑主要空间采用南北朝向，满足冬季的日照要求，充分利用天然能源，改善建筑物室内热环境的设计，即充分利用太阳能和自然通风来调节室内外温差，以达节能效果。
2.2．外墙的节能措施
外墙是建筑物的重要围护结构，约占整个外围护结构的60%～70%，其传热系数大小，热工性能好坏，直接影响着建筑物的节能效果。以前变电站外围护结构大多采用黏土实心砖，无节能保温措施，热工性能差，同时消耗了大量的黏土资源。在该变电站设计中，选用自保温外围护结构体系。即选用自身传热系数满足节能要求的加气砌块，规格为600mm×250mm×200 mm，强度Mu5.0，传热系数1.02 W/(m・K)，作为框架结构填充材料，既保护环境、节约资源，又提高了室内环境的舒适度。
2.3．门窗的节能设计。外门窗是建筑能耗散失的最薄弱部位，其能耗占建筑总能耗的比例较大，其中传热损失为1/3，冷风渗透为1/3。门窗一般由门窗框与玻璃构成，传热系数不易控制，使用中空防辐射玻璃造价较高。有关资料表明，夏热冬冷地区，夏季窗户辐射传导的热量占空调总能耗的30%，冬季占采暖能耗的21%，因此，外墙门窗的保温隔热性能对节能的实现是非常重要的。从能源的流失比例看，整个建筑的能量损失中有70%是从门窗流失的，而其中主要的能耗又是外门窗缝隙的空气渗透。特别是空气渗透，可以通过框料设计和五金选用而尽量避免。在姚砦变电站设计中，严格保证门窗的气密性及保温性能：严格控制外墙的窗墙面积比，在满足使用功能情况下，窗洞尽量小;并减少突窗、落地窗，以减少窗户的散热面积，加强门窗的气密性和保温性能，减少空气渗透带来的能量消耗；窗框全部采用塑钢窗，该型材自身的导热系数低又采用多腔体结构，比钢窗型材传热要小，约降低17%能耗;窗户与主体之间采用节能橡胶垫片密封，外窗玻璃选用双层中空玻璃，使能耗降到最低。
2.4．环保及其他。室内外装修选用环保型、可循环使用无毒、无污染的装修材料乳胶漆涂刷保护墙体，提高墙体的耐久性;给排水选用节水器具。室外地面除主控楼门前作硬化铺装外，其他均采用绿化覆盖，起到清洁空气，调节小气候作用。硬化采用透水砖材料，减弱水的地表径流，增加地下水涵养，减少水资源流失。
3．太阳能资源的利用。我国有丰富的太阳能资源，全国2/3以上地区全年太阳能辐照量大于5700MJ/(m2・a)，全年日照时数大于2200h。根据该地区所处纬度(34.72°)和太阳光最佳照射角度(7°)，全年日照时数2200～3000h，全年太阳能辐照量4200～5400MJ(m2・a)，在不影响建筑功能情况下，将太阳能利用系统与建筑围护结构统一规划设计，即将太阳能光电池板架空安装在建筑屋面，光电板支架与埋设在屋面板的预埋件牢固连接，并采取防水构造措施，保证屋面整体的保温、隔热、防水等功能。太阳能电池的输出伏安特性具有较强的非线性，与日照强度、环境温度、阴雨、雾等气象因素有关。考虑应用系统的实际负载特性，将电池用作电压源，根据系统的电压等级及容量，将电池若干组串并联连接。这样，将白天太阳能电池组件的能量存储于蓄电池，满足日常及连续阴雨天夜晚照明需要的电能。
光电池和建筑围护结构一体化设计，是利用太阳能组件将太阳能转变为电能，它使建筑物从单纯的耗能型转变为供能型，产生的电能可独立存储，也可并网应用;它能够与装饰材料结合使用，集发电、隔声、隔热、遮阳装饰功能于一身，且运行时没有噪声和废气;太阳能光电板优美的外观，具有特殊的装饰效果，又赋予建筑物鲜明的现代科技色彩。
4．环境友好。该110kV变电站位于两住宅小区之间。为了达到与周围环境相协调，与城市规划要求风格一致，设计中围墙采用和两边围墙相一致的镂空铁艺围墙。主控楼建筑外墙面装修采用与周围建筑物相一致的调色砖，使建筑物显得清新典雅，融入周围建筑群中，又体现工业建筑的特点;主控楼立面设计没有多余的造型和线脚，功能性构件如起吊平台、空调机位等成为造型的主要元素，在整体基调和谐统一的基础上，将空调面板以饱和的纯色加以强调。借助站区围墙、主控楼入口雨蓬及窗分格等部位的设计，使建筑物层次丰富，简单而不单调。
结语
该110kV变电站设计符合当前在建筑全寿命周期内最大限度地节约资源、保护环境、工业化的总体要求，贯彻了“可持续发展”的设计理念，提高了变电站建设的效率和效益;在建筑风格上，体现了电力工业设施的特点，线条流畅，与环境协调，围绕一切有利于变电站运行的原则进行设计、建设；在站址选择、装饰材料方面、环保和节能方面都进行了技术比较和效益分析，达到了结构简洁、安全可靠、环境优美的效果，既节约了资源又达到了与周围环境的和谐共融。随着国家电网建设发展，以及绿色工业建筑技术的产业化和设计理念的进一步提高，变电站“绿色工业建筑”设计建设将会更上一个新的台阶。
参考文献
［1］卜一德.绿色建筑技术指南［M］.北京:中国建筑工业出版社，2008.
［2］姚江波，白蔚君. 绿色建筑与建筑节能［J］.华中建筑，2000.
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