電廠取水泵站建筑方案優(yōu)化設(shè)計(jì)探討

李瀛濤 趙桂芳 林志偉

(國(guó)核電力規(guī)劃設(shè)計(jì)研究院，北京 100095)

在以往的火力發(fā)電廠建設(shè)中，受到設(shè)計(jì)理念和經(jīng)濟(jì)條件的限制，取水泵站建筑造型一般較為單一，其建筑設(shè)計(jì)均是由水工結(jié)構(gòu)專業(yè)按照工藝布置獨(dú)立完成，在滿足工藝生產(chǎn)的要求的前提下，一般僅簡(jiǎn)單考慮外墻色彩及必要的通行、檢修和門(mén)窗等內(nèi)容，其建筑造型和內(nèi)部布置未得到足夠的重視。

隨著經(jīng)濟(jì)建設(shè)的發(fā)展，以及電廠建筑“去工業(yè)化”理念的發(fā)展，對(duì)于部分火電廠的取水泵站，特別是位于城區(qū)或者景點(diǎn)附近的取水泵站，舊有工業(yè)建筑設(shè)計(jì)與周邊環(huán)境很不協(xié)調(diào);另一方面隨著人民生活水平的提高，也對(duì)建筑的舒適度提出了更高的要求。針對(duì)目前這種狀況，筆者將結(jié)合自身工作中遇到的情況進(jìn)行一些有益的探討。

1 位置與環(huán)境需要提高取水泵站的造型設(shè)計(jì)

取水泵站主要結(jié)構(gòu)一般均處于地面以下，地面以上主要是為滿足泵站值班、檢修和必要的配電等輔助用房屋。地面以下部分僅滿足使用功能要求即可，造型優(yōu)化設(shè)計(jì)工作僅針對(duì)上部結(jié)構(gòu)開(kāi)展。

在聊城市郊某電廠取水泵站設(shè)計(jì)中，該電廠取水位置位于聊城市東昌湖，緊鄰東昌湖南岸。東昌湖是聊城室內(nèi)的景觀湖，內(nèi)部風(fēng)景秀麗，湖面碧波蕩漾，已成為聊城市中心重要的風(fēng)景區(qū)，是聊城市民日常休閑，旅游的重要場(chǎng)所。公園風(fēng)景秀美，周?chē)邫n住宅小區(qū)林立。按照當(dāng)?shù)鼐坝^規(guī)劃不允許在此修建一個(gè)傳統(tǒng)工業(yè)建筑外型的取水泵站。為了滿足公園整體規(guī)劃要求，不破壞公園內(nèi)的景觀，需要打破常規(guī)工業(yè)建筑的外觀造型，使得補(bǔ)充水泵站的外型與周?chē)h(huán)境和諧、融洽。

為了滿足政府及業(yè)主的要求，我們對(duì)取水泵站從建筑立面的色彩、選材、建筑物的造型到內(nèi)部結(jié)構(gòu)及布置均做了修改。經(jīng)過(guò)對(duì)東昌湖周?chē)h(huán)境的踏勘，以及與業(yè)主溝通并了解附近規(guī)劃，對(duì)泵站區(qū)域及建筑物造型進(jìn)行了重新規(guī)劃和布置。

東昌湖周?chē)姆课菥鶠槠挛蓓?，因此也將泵站各建筑物的屋面設(shè)計(jì)為坡屋面，并根據(jù)配電室和泵房位置的特點(diǎn)，將配電室屋面改為單坡，與泵房屋面相呼應(yīng)。湖邊建筑物的色彩以淡黃色和灰色為主，因而在效果圖中將泵站的色彩定為淡黃色，以期與周?chē)渌ㄖ锵鄥f(xié)調(diào)。對(duì)于圍墻的設(shè)計(jì)，對(duì)比了全部采用鋼柵欄和效果圖中的方案后，認(rèn)為效果圖中的方案雖然略顯笨重，但其弧線更能比擬湖面波濤的形態(tài)，而且當(dāng)湖面平靜時(shí)，從湖對(duì)面望過(guò)來(lái)，圍墻的弧線與平靜的湖面又可互相映襯，相得益彰。對(duì)于泵站區(qū)域的綠化也提出了要求，使泵站在各種綠化植物的掩映之下，令其更加飄逸、美麗，并出具了相應(yīng)的效果圖，見(jiàn)圖1。

在效果圖經(jīng)業(yè)主及聊城市有關(guān)政府部門(mén)審查后，首先由工藝專業(yè)對(duì)泵站的布置進(jìn)行修改，使其更有助于建筑效果的表現(xiàn)，符合效果圖中的要求。隨后，對(duì)已出的泵站建筑、結(jié)構(gòu)圖紙進(jìn)行了升版和修改。對(duì)于取水泵房，由于坡屋面的要求，我們放棄了經(jīng)常在設(shè)計(jì)中采用的薄腹梁屋架，而改用了坡度滿足要求的輕型鋼屋架，屋面采用與鋼屋架配套的檁條和磚紅色彩色鋼板波形瓦，使泵房從屋頂坡度及色彩上滿足了效果圖的要求。在外墻立面的處理上，采用了斬假石與瓷磚貼筑，后來(lái)由于市場(chǎng)貨源及工期的要求，將斬假石也改為瓷磚，外墻色彩也按照業(yè)主的要求修改為灰色。對(duì)于工業(yè)廠房，一般采用在吊車(chē)梁上下設(shè)置兩層窗戶的做法，而對(duì)于該取水泵房，吊車(chē)以上空間較小，并且由于坡屋面的外伸，使得該部分空間顯得更加窄小，因此在吊車(chē)梁以上再布置一層窗戶是不合適的。泵房高度約12 m，如僅在1.20 m標(biāo)高處設(shè)置一道窗戶，將使窗戶以上部分顯得較為空曠，為了彌補(bǔ)此處的不足，在此采用加構(gòu)造線條的辦法進(jìn)行處理，為了降低造價(jià)，構(gòu)造線條采用外挑磚墻并用丙烯酸涂料飾面的方法處理，取得了良好的效果。

圖1 取水泵站效果圖（一）

對(duì)于泵房西側(cè)的配電室，其屋面的坡度與泵房屋面坡面相垂直，使兩座建筑物屋面既協(xié)調(diào)一致又互為補(bǔ)充。配電室的屋面由于跨度較小，因而采用了現(xiàn)澆鋼筋混凝土屋面板來(lái)形成所需的造型。由于屋面坡度較大，為了防止屋面在自重作用下產(chǎn)生滑移，將屋面與配電室頂層圈梁澆筑在一起，并用多個(gè)構(gòu)造柱將屋面與外墻及屋面梁拉接在一起。外墻的裝飾同取水泵房。對(duì)于泵房及配電室外側(cè)露出地面的管道、洞口格柵等構(gòu)件，經(jīng)各相關(guān)專業(yè)的配合，也盡量從美觀的角度出發(fā)，滿足建筑外觀的要求。

在某沿海電廠設(shè)計(jì)中，取水泵站緊沿海邊，海域開(kāi)闊，風(fēng)景秀美。按照業(yè)主要求，該取水泵站不僅要滿足電廠取水水泵運(yùn)轉(zhuǎn)的要求，同時(shí)要能成為可以登高觀海、休閑的場(chǎng)所，成為電廠的景觀標(biāo)志性建筑。

該泵站取水泵房上部結(jié)構(gòu)采用預(yù)制鋼筋混凝土排架結(jié)構(gòu)，磚墻填充圍護(hù)。內(nèi)部設(shè)置橋式吊車(chē)一臺(tái)。為滿足登高觀海、休閑的要求，屋面設(shè)計(jì)為上人屋面，因此舍棄了工業(yè)廠房中常用的混凝土雙坡屋面梁，采用鋼制屋面梁代替，屋面板采用壓型鋼板做底膜現(xiàn)澆鋼筋混凝土屋面板。泵房女兒墻上設(shè)一圈不銹鋼欄桿扶手，屋面板上設(shè)H型鋼鋼柱，其上支撐陽(yáng)光板作為觀光臺(tái)的頂棚。

泵房外立面以銀灰色涂料為主色調(diào)，中間部位采用深灰色涂料搭配，女兒墻位置處以乳白色涂料進(jìn)行填充。立面造型上，泵房中間深色部位采用內(nèi)凹鋁合金平開(kāi)窗，兩側(cè)采用橫向分格的鋁塑板飾面，使得整個(gè)泵房立面上錯(cuò)落有致，層次清晰。從海面上看過(guò)來(lái)，泵房與周?chē)谋毯?、藍(lán)天、白云融為一體，滿足了業(yè)主方的使用要求。完成的效果圖見(jiàn)圖2。

圖2 取水泵站效果圖（二）

2 更高的使用要求需要更為細(xì)致的內(nèi)部空間設(shè)計(jì)

在山西某燃機(jī)電廠設(shè)計(jì)中，其取水泵站位于水庫(kù)岸邊。該水庫(kù)水面開(kāi)闊，岸邊綠樹(shù)成蔭，周邊風(fēng)景秀美，是周邊居民的休閑度假地。設(shè)計(jì)初期，我們按照常規(guī)的取水泵站配備兩名值班人員的標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)了泵站值班室。內(nèi)置一間值班室、一個(gè)衛(wèi)生間和兩人值班辦公區(qū)域，室內(nèi)平面布置尺寸為6 m×5.7 m。最初設(shè)計(jì)平面布置圖見(jiàn)圖3。

圖3 值班室修改前布置圖

圖4 值班室修改后布置圖

按照該布置完成施工圖后，業(yè)主提出了該值泵站需要滿足培訓(xùn)、度假等要求，對(duì)宿舍、衛(wèi)生間及廚房都提出了更高的要求。根據(jù)業(yè)主反饋的設(shè)計(jì)要求，結(jié)合總圖、工藝等專業(yè)對(duì)泵站進(jìn)行了優(yōu)化布置。在建筑專業(yè)人員的幫助下，通過(guò)多次溝通協(xié)調(diào)，辦公區(qū)值班人員工位數(shù)由2人員加到9人，值班宿舍增加到4間;把常規(guī)設(shè)置的公用衛(wèi)生間改為室內(nèi)設(shè)置，并增加了淋浴區(qū);增加了門(mén)廳、餐廳和廚房等功能分區(qū)，優(yōu)化了室內(nèi)交通通道;根據(jù)值班室的布置、朝向，優(yōu)化了窗戶布置;結(jié)合建筑墻體布置，優(yōu)化屋面板結(jié)構(gòu)，整個(gè)屋面板按照無(wú)梁樓板設(shè)計(jì)，降低了值班室的層高。通過(guò)上述修改，值班室建筑面積由原來(lái)的34.2 m2增加到161.5 m2，滿足了業(yè)主對(duì)值班室的使用需要。優(yōu)化后的值班室平面布置圖見(jiàn)圖4。

3 能源政策約束條件需要優(yōu)化節(jié)能設(shè)計(jì)

按照《國(guó)家發(fā)改委關(guān)于加強(qiáng)固定資產(chǎn)投資項(xiàng)目節(jié)能評(píng)估和審查工作的通知》的要求，自2007年起電廠建設(shè)報(bào)送的核準(zhǔn)項(xiàng)目中要求編制節(jié)能分析篇。隨之而來(lái)，電廠建筑的節(jié)能設(shè)計(jì)也引起了廣泛的重視。對(duì)于取水泵站建筑物，可采取以下節(jié)能措施［1］:

1)根據(jù)泵站所處位置，結(jié)合當(dāng)?shù)氐臍夂蛱攸c(diǎn)、日照角度、主導(dǎo)風(fēng)向等條件，與總圖專業(yè)綜合確定建筑物的位置、朝向和間距。

2)在滿足工藝布置和使用需求的前提下，減小建筑層高，合理選擇體形系數(shù)，通過(guò)減少圍護(hù)結(jié)構(gòu)的熱量損失降低建筑能耗。

3)合理布置門(mén)窗、采光帶和天窗，室內(nèi)盡可能利用天然光源，減少人工照明的能源消耗。

4)窗戶的導(dǎo)熱較墻體要高許多，采用節(jié)能門(mén)窗，在滿足采光要求的情況下，減小窗戶面積特別是可開(kāi)啟的面積，減少室內(nèi)外熱量的交換。

5)根據(jù)建筑物的日照特點(diǎn)，當(dāng)夏季需要遮陽(yáng)而冬季需要陽(yáng)光時(shí)增設(shè)活動(dòng)式遮陽(yáng)措施。

6)合理確定外墻厚度，選用熱導(dǎo)系數(shù)、熱惰性能好的外墻面、屋面及山墻的保溫隔熱層，有效降低室內(nèi)能量損失，降低能源消耗。

7)優(yōu)化取水泵站內(nèi)的綠化方案，增加植被綠化、道路綠化，減少硬化地面，調(diào)節(jié)區(qū)域小氣候。

4 結(jié)語(yǔ)

由于電廠設(shè)計(jì)分工的特點(diǎn)，目前設(shè)計(jì)院的取水泵站一般均由水工結(jié)構(gòu)專業(yè)獨(dú)立完成。由于專業(yè)限制，結(jié)構(gòu)專業(yè)人員往往對(duì)建筑設(shè)計(jì)還有較大缺失。特別是對(duì)于造型設(shè)計(jì)等內(nèi)容需要加強(qiáng)學(xué)習(xí)。從近些年的工程設(shè)計(jì)來(lái)看，業(yè)主對(duì)取水泵站的建筑設(shè)計(jì)要求逐漸提高。因此，一方面需要水工結(jié)構(gòu)的從業(yè)人員加強(qiáng)對(duì)建筑學(xué)知識(shí)的學(xué)習(xí)、積累;另一方面，在今后類似的取水泵站工程設(shè)計(jì)中，從工程實(shí)施的初始階段就對(duì)項(xiàng)目規(guī)劃、工藝布置、裝修特點(diǎn)和規(guī)格等進(jìn)行總體設(shè)計(jì)，必要時(shí)請(qǐng)有關(guān)建筑專家進(jìn)行規(guī)劃、設(shè)計(jì)。從而將此類在特殊區(qū)域建造的取水泵站建成精品，使其成為建設(shè)環(huán)境友好型、資源節(jié)約型電廠的一個(gè)良好的展示窗口。

［1］黃 河.電廠建筑節(jié)能勢(shì)在必行［J］.武漢大學(xué)學(xué)報(bào)(工學(xué)版)，2007(10):39-41.