深圳地区变电站建筑节能设计

摘要:变电站建筑节能是电力设施节能的重要组成部分,文章就深圳地区变电站建筑节能设计进行了探讨。

关键词:变电站;建筑节能;绿色建筑

中图分类号:TM63文献标识码:A文章编号:1006-8937(2010)12-0110-01

在低能耗、低污染、低排放的低碳经济社会发展中,建设资源节约型、环境友好型的绿色电网是现代电网本身发展的必然趋势,将变电站建设成节能环保的绿色建筑越来越受到电网建设者的关注。

绿色建筑,是指为人们提供健康、舒适、安全的居住、工作和活动的空间,同时在建筑全生命周期中实现高效率地利用资源、最低限度地影响环境的建筑物。绿色建筑的设计,应强调在设计中实现建筑节能。

建筑节能是保护环境、节约资源的一项有效措施。建筑节能是指在保证和提高舒适性的条件下,合理使用能源,不断提高能源利用效率;在建筑物的规划、设计、建设、改造和使用过程中,通过执行节能标准,采用节能型的技术、工艺、设备、材料和产品,提高保温隔热性能和采暖供热、空调制冷制热系统效率,加强建筑物用能系统的运行管理,利用可再生能源等措施,用最少的技术手段和投入,得到最大的节能降耗效果。

建筑节能涵盖面很广,文章仅对深圳地区变电站设计中的建筑节能设计进行探讨。

1深圳地区变电站建筑能耗现状

深圳地区属亚热带季风海洋性气候,属于典型的夏热冬暖地区。夏热时间长(一般4～10月),每年从5月上旬至10月中旬近半年的时间中温度超过25 ℃。冬季大部分时间气温在10 ℃以上,日照率为35%,基本不用采暖。同时,由于受海洋影响,白天风大,从海洋吹向陆地;夜间风速低,从陆地吹向海洋。

变电站在建设过程中,需要使用大量的能耗较高的水泥、混凝土、粘土砖等建筑材料;在运行过程中,站内人员的生产生活及电气设施的长期运行都会产生大量的能源消耗。

据有关部门统计,深圳地区的建筑能耗,约占全市总能耗的30%,已经成为深圳市能源消耗增长的最主要原因。

2变电站建筑节能设计分析

2.1规划设计

变电站站区的规划设计是变电站建筑节能设计的重要内容之一,在设计过程中要尽可能采用南方电网公司和国家电网公司出版的35～500 kV电压等级变电站的标准设计,以实现建筑节能的目的。

在变电站的规划设计中,应对建筑的总平面布置、建筑平立剖面形式、太阳辐射、自然通风等气候参数对建筑能耗的影响进行分析。

首先,根据《公共建筑节能设计标准》、《民用建筑节能标准》等标准的要求:建筑物总平面的布置及设计,宜利用冬季日照避开冬季主导风向,利用夏季自然通风;建筑物的主朝向宜选择本地区最佳朝向或接近最佳朝向。深圳地区属于夏热冬暖地区的南区,建筑物的最佳朝向是南向或东南向;但由于变电站建筑物的布局受电气设施布置、地形条件及交通要求等因素的限制,其建筑物朝向难以满足要求;因此设计时应使其主控楼尽量接近南北向布置,使建筑物在冬季最大限度地利用太阳辐射的能量,夏季最大限度地减少太阳辐射热量。

其次,总平面布置时应尽可能简化总体布置:站区内平面布置力求简洁,应充分利用场地自然条件,减少土石方填挖;建筑物的间距要考虑日照间距系数的合理选用;在道路布置时,要综合考虑电缆进出线、排水管等布置的可能,同时应考虑种植草皮和低矮树木保持站内绿化景观;这样既能高效利用土地,优化环境,又能有效降低工程费用。

2.2单体建筑设计

《公共建筑节能设计标准》和《民用建筑节能标准》等标准的实施为公共和民用建筑的建筑节能提供了依据。变电站工程属于工业建筑,由于工业建筑的多样性,其节能设计标准尚未出台;在变电站设计中,设计人员只能参照以上标准条例进行节能设计。

首先,选择合理的建筑体形和平面形式。建筑物体形系数是指建筑物的外表面积和外表面积所包围的体积之比。体形系数的大小影响建筑能耗,体形系数越大,单位建筑面积对应的外表面积越大,外围护结构的传热损失也越大。因此从降低建筑能耗的角度出发,应该要考虑体形系数这个因素;体形系数的确定还与建筑造型、平面布局、采光通风等相关。变电站建筑应选用简单规则的平立面形式,避免出现过多的凹凸,实现多侧面采光,减少外墙外窗等围护结构的面积。

其次,调整建筑房间布置,减少设备布置层数,并通过选择合理的结构体系、优化构件设计等措施,降低层高,有效控制建筑体量。

再者,优化围护结构节能设计。围护结构节能是实现建筑节能的关键点,其涵盖了外墙节能、门窗节能、屋面节能。

①外墙节能。墙体是建筑外围护结构的主体,所用材料的保温性能直接影响建筑的耗热量。我国常以实心粘土砖为墙体材料,其保温性能不能满足设计标准。变电站外墙体应采用保温隔热性能良好的新型墙体材料作为节能墙体,所有建筑物外墙贴面建议采用浅色处理,降低外墙的吸热性能,从而提高建筑物外墙的隔热性能。

②门窗节能。在建筑结构中,门窗被称为建筑的“眼睛”,担负着采光、通风、造型美观的功能。同时,门窗是建筑能耗散失的最薄弱部位,其能耗占建筑总耗能的比例较大,其中隔热损失为1/3,而冷风渗透亦达1/3。所以,在保证日照、采光、通风、瞭望要求的条件下,尽量减少建筑物的外门窗洞口面积,提高外门窗的气密性和隔热性能,减少降温空调外渗。实现门窗节能,常用措施有以下几方面:

其一,控制建筑物窗墙面积比。为了减少开窗面积过大对建筑能耗的影响,在建筑节能的相关标准中,对建筑物的开窗作了要求,即平均窗墙面积比。其含义为:整栋建筑外墙面上的窗及阳台门的透明部分的总面积与整栋建筑的外墙面的总面积(包括其上的窗及阳台门的透明部分面积)之比。其二,提高门窗的气密性,减少空气渗透。结合防火、防盗要求,选用合适的门窗类型、门窗配件等,提高外墙内窗的密封性能。其三,改善门窗的保温隔热性能。选用隔热型的节能门窗及建筑玻璃,通过减少门窗框的外露面积及采用合适的颜色及材料,提高门窗的隔热性能。

③屋面节能。屋顶是建筑物最上层的外围护结构,应具有良好的隔热保温性能。在温暖和炎热地区,屋顶构造设计应主要满足夏季隔热的要求,避免室外高温及强烈的太阳辐射对室内生活和工作的不利影响。目前深圳地区变电站建筑的屋顶多采用倒置式屋面,即将传统屋面构造中的保温层与防水层颠倒,使保温层设在防水层之上。由于这种外隔热保温形式,使传至屋面的热量始终低于传统屋面,具有良好的节能效果。

2.3电气设备节能

变电站电气设计时,应选择低损耗节能型的主变压器和串联电抗器可降低投运后的电能损耗;在主变压器设计上,应要求厂家对铁芯、绕组、金属结构和油箱进行优化,使漏磁得到控制,降低负载和空载损耗。

照明是站用负荷的重要部分,在充分利用自然光的前提下,选用高效节能光源,合理布置灯具,户外选用光控开关,室内采用生控延时开关,减少照明系统中的能量损失。

空调也是站用负荷的重要部分,在充分利用自然风、实现良好的自然通风前提下,选用低速节能型通风设备,简化通风、消防系统设计,提高通风节能效果。

3结语

如上所述,做好建筑节能设计是必要的也是可实现的。建筑节能设计时应依据相关的建筑节能设计标准和技术规定,考虑国情、地域和气候、投资等因素影响,因地制宜,从多方面多角度优化设计,实现建造低碳建筑、绿色建筑的目标要求。

参考文献:

[1] GB50189-2005,公共建筑节能设计标准[S].

[2] JGJ26-1995,民用建筑节能设计标准[S].

[3] JGJ75-2003,夏热冬暖地区居住建筑节能设计标准[S].

[4] SJG10-2003,深圳市居住建筑节能设计规范[S].