周青 潘樟 艾蒂斯

中國電力工程顧問集團(tuán)中南電力設(shè)計(jì)院有限公司，中國·湖北 武漢 430071

山地；風(fēng)電場；升壓站；建筑；布局

1 引言

風(fēng)力發(fā)電是一種可再生的清潔能源,可以優(yōu)化能源需求結(jié)構(gòu)，對(duì)中國經(jīng)濟(jì)發(fā)展和生態(tài)環(huán)境有著極其重要的意義。在中國，山地有著豐富的風(fēng)能資源，屬于風(fēng)電工程建設(shè)的主要地區(qū)，而在風(fēng)電場中，升壓站是非常重要的核心設(shè)施。有別于傳統(tǒng)升壓站，風(fēng)電場升壓站集生產(chǎn)、辦公、休憩于一體，是多元化的綜合體。山地風(fēng)電升壓站由于地處偏僻，相關(guān)工作人員需要常駐升壓站，與外界聯(lián)系較少，精神生活略為匱乏，從而在建筑設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)以人性化需求為指導(dǎo)，盡量滿足升壓站在使用方面簡單、便捷、美觀和舒適的特性需求。因此，探討和研究山地風(fēng)電場升壓站建筑設(shè)計(jì)具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。

2 風(fēng)電場升壓站建筑

2.1 建筑功能

由于風(fēng)電場廠址一般選在比較偏僻的地方，這使相關(guān)的工作人員需要常駐在風(fēng)電場升壓站中，從而保障生產(chǎn)運(yùn)行的有效順利進(jìn)行。因此，升壓站中的建筑物應(yīng)具備生產(chǎn)、辦公及生活服務(wù)功能，為工作人員的各項(xiàng)事務(wù)辦理以及生活提供便利。相應(yīng)的，從建筑物構(gòu)成來看，升壓站區(qū)域建筑包括電氣樓、生活樓、辦公樓、輔助用房等，從而保障相關(guān)工作人員能夠正常地工作和生活。表1所示為升壓站內(nèi)主要建筑功能組成分類。

表1 升壓站內(nèi)主要建筑功能組成分類

2.2 建筑規(guī)模

風(fēng)電場升壓站的投資和管理的主體為項(xiàng)目建設(shè)方，不同的建設(shè)方對(duì)升壓站建筑規(guī)模如建筑面積、占地面積、層數(shù)、高度等要求不同。影響升壓站建筑規(guī)模的因素主要有：（1）業(yè)主的單位性質(zhì)，（2）投資總額或風(fēng)電場單位千瓦投資指標(biāo)限制，（3）允許享受辦公生活福利指標(biāo)，（4）環(huán)境的差別和對(duì)環(huán)境條件認(rèn)識(shí)不同等。如表2所示，為設(shè)計(jì)中遇到不同業(yè)主對(duì)50MW 風(fēng)電場升壓站建筑規(guī)模的整理情況。

表2 50MW 風(fēng)電場升壓站建筑情況表

表3 50MW 風(fēng)電場升壓站建筑組合方式

3 山地建筑

3.1 山地建筑的形態(tài)特征

山地建筑存在于山地環(huán)境之中，與平地建筑的最大不同在于場地起伏大。因此，山地建筑的形態(tài)特征，取決于山地建筑所賴以生存的山地環(huán)境。山地的坡度、山位、山勢、自然肌理等是構(gòu)成山地形態(tài)的主要因素。如表4所示，為不同坡度建筑布置及設(shè)計(jì)的基本特征。

表4 不同坡度建筑布置及設(shè)計(jì)的基本特征

3.2 山地建筑空間布局

山地建筑總平面布局一般遵循依山就勢的原則，也就是建筑布置順應(yīng)等高線，避免垂直于等高線。順應(yīng)等高線的好處在于可以減少土方量，節(jié)省造價(jià)。平面布局一般采取化整為零的方法，把平面按功能分成幾塊，不同體塊布置在不同標(biāo)高處，再以連廊相連，體塊之間及體塊內(nèi)部常有高差。在對(duì)山地建筑進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)盡量考慮到減少建筑接地，減少對(duì)地貌的損害，力求上部發(fā)展，開拓上部空間。山地建筑要盡量保持地表的原有地形和植被，可有效地保護(hù)地貌。如表5所示，是山地建筑空間布置的幾種類型。

4 山地升壓站建筑

4.1 升壓站特點(diǎn)

升壓站是風(fēng)電場工程設(shè)計(jì)的重要組成部分，升壓站站內(nèi)建筑設(shè)計(jì)與風(fēng)電場的運(yùn)行、安全、穩(wěn)定以及建設(shè)經(jīng)濟(jì)性都息息相關(guān)。山地風(fēng)電場升壓站結(jié)合風(fēng)電場內(nèi)集電線路及送出線路長度，充分考慮進(jìn)出線方便和線路長度最短的前提下，基本上是布置在風(fēng)電場的中心地帶，而山地風(fēng)電場不同于平原風(fēng)電場，升壓站大多位于地形復(fù)雜的山上，如表6所示，是山地升壓站的特點(diǎn)。

表5 山地建筑的空間布置

表6 山地升壓站特點(diǎn)

4.2 注意因素

由于場地形態(tài)的限制，在設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)該因地制宜結(jié)合山地的特性，可以利用山地地形創(chuàng)造獨(dú)特的建筑空間以及宜人的景觀。

（1）建筑與山地相互融合

山地的地形坡度變化復(fù)雜，建筑的空間布局需對(duì)原始地形有充分的理解，整體把握建筑與山地坡度、朝向、建筑出入口位置、山地走勢等，采取保留、利用、改造，舍棄等適當(dāng)?shù)奶幚硎址?，建筑要依山就勢布置，使建筑有序、多變地同山體融合為一個(gè)整體，讓建筑與周邊環(huán)境和諧共生。

（2）雨水的收集，山體的排洪

在山地升壓站規(guī)劃的最早期，就必須及時(shí)關(guān)注雨水的收集、山體的排洪。將一些沒有排洪溝，雨水收集管道的地方與周圍環(huán)境結(jié)合。

（3）通風(fēng)防潮

解決通風(fēng)防潮一般采用把山體和建筑的外墻脫開，不是做在一起。脫開之后，后面做擋墻或放坡，確保外墻和后面的放坡和擋墻之間是空的，兩個(gè)端頭就可以開通風(fēng)的洞口，讓空氣能夠流動(dòng)，這樣背后潮濕的問題就可以得到很大的緩解。針對(duì)地面的防潮，可以使用地面防水材料。

（4）道路交通組織

由于山地地形復(fù)雜，高低落差大，在規(guī)劃道路時(shí)要順應(yīng)山地原有地形地勢起伏變化，依山勢布置相應(yīng)的道路系統(tǒng)，道路在滿足消防通道的寬度、坡度及轉(zhuǎn)彎半徑等要求下不宜太寬，同時(shí)還要保證車流的順暢。

5 山地升壓站建筑設(shè)計(jì)策略

山地風(fēng)電場升壓站建筑應(yīng)通過技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較，按照占地少、投資省、建設(shè)周期快、運(yùn)行費(fèi)用低和有利于生產(chǎn)、方便生活的原則進(jìn)行設(shè)計(jì)。升壓站總平面布置應(yīng)緊湊合理，并按最終規(guī)劃規(guī)模進(jìn)行設(shè)計(jì)、可根據(jù)項(xiàng)目實(shí)際情況選擇分期建設(shè)。

5.1 建筑布局

升壓站布置需根據(jù)工藝要求和使用統(tǒng)一規(guī)劃，使功能清晰?？偲矫娌贾每煞譃榧惺胶头稚⑹?，升壓站主要建、構(gòu)筑物的長軸宜平行自然等高線布置，當(dāng)?shù)匦胃卟钶^大時(shí)，可采用臺(tái)階式錯(cuò)層布置。以生產(chǎn)綜合樓為例，主要涵蓋控制室以及相關(guān)的設(shè)備間，其中辦公部分主要有會(huì)議室以及辦公室等，生活部分主要有員工宿舍、餐廳、活動(dòng)室等，所以在設(shè)計(jì)布置時(shí)要對(duì)總體的使用項(xiàng)目進(jìn)行有效的綜合，對(duì)不同功能的區(qū)域要進(jìn)行劃分，同時(shí)保障各個(gè)區(qū)域的房間相互獨(dú)立，利用有效的交通系統(tǒng)來進(jìn)行組織和交流，防止區(qū)域之間形成干擾。消防布置要合理，要考慮到使用人員的便捷性，對(duì)于有氣味的區(qū)域要安排到綜合樓的同一側(cè)。

升壓站建筑功能分區(qū)的布局形式為：（1）將交通樓梯布置在樓長的接近中間部位，在廊道上加裝門，將宿舍區(qū)與其他區(qū)域隔開，如圖1所示；（2）食物的儲(chǔ)藏室與廚房靠近，資料室、閱覽室與辦公室靠近，如圖2所示；（3）廚房和餐廳布置在一樓，如圖3所示；（4）廚房和餐廳上布置為活動(dòng)或運(yùn)動(dòng)相對(duì)少的資料室、閱覽室或會(huì)議室，不布置宿舍和活動(dòng)室，如圖4所示。

圖1 方案一

圖2 方案二

圖3 方案三

圖4 方案四

5.2 建筑平面細(xì)節(jié)

5.2.1 梯間與門廳的相對(duì)位置

部分山區(qū)風(fēng)電場升壓站為了顯示門廳的整潔，方便張貼或懸掛榮譽(yù)證書或宣傳板報(bào)，將樓梯間布置在相對(duì)隱蔽的地方，或是將樓梯間與門廳完全用墻隔開，個(gè)別風(fēng)電場綜合樓，甚至在樓梯間與內(nèi)廊道之間設(shè)置一堵墻，這樣不利于上班管理和外人到訪。

山區(qū)升壓站建筑樓梯間與門廳布局形式為：（1）將樓梯間與門廳同側(cè)并排布置，中間不設(shè)隔墻，如圖5、圖6所示；（2）梯間與門廳不連在一起時(shí)，它與廊道之間不設(shè)隔墻，如圖7、8 所示。

圖5 樓梯間與門廳布局方案一

圖6 樓梯間與門廳布局方案二

圖7 樓梯間與門廳布局方案三

圖8 樓梯間與門廳布局方案四

5.2.2 洗滌物品晾曬

山區(qū)風(fēng)電場升壓站值守人員基本固定或相對(duì)長時(shí)間在升壓站居住，避免不了私人衣物或床上用品的晾曬。多數(shù)綜合樓屋頂是不允許上人的，有些還沒有陽臺(tái)，就只能在宿舍的衛(wèi)生間晾曬，造成晾曬物品難見陽光；或在宿舍床邊晾曬，當(dāng)晾曬物品含水多的時(shí)候，難免造成地面濕滑。對(duì)于尺寸小且重量輕的物品，可以在窗口上伸出桿件進(jìn)行晾曬，但不雅觀；而尺寸大且重量大的物品，就不能在窗口晾曬了。在宿舍里晾曬物品，有他人到訪時(shí)，不雅觀。在升壓站內(nèi)公共場所晾曬，則有礙觀瞻；且露天晾曬物品，下雨的時(shí)候，難保證每個(gè)人都能及時(shí)去收回各自的物品；而有些私人的物品，別人也不方便幫助收回暫時(shí)保管。

針對(duì)山區(qū)升壓站晾曬難的情況，解決方式為：（1）宿舍布置陽臺(tái)，供晾曬個(gè)人換洗衣物，如圖9所示；（2）設(shè)置公共洗衣間，配備公用洗衣機(jī)，針對(duì)山上濕度大，可配備公用烘干機(jī)，放置在公共洗衣間，如圖10所示；（3）屋頂布置為可上人的型式，供晾曬大尺寸的床上用品，如圖11所示。

圖9 方案一

圖10 方案二

圖10 方案二

5.3 建筑剖面設(shè)計(jì)策略

對(duì)于地形特別復(fù)雜、崎嶇、起伏很大的山區(qū)升壓站工程，能夠找一 到完整的平地布置升壓站困難較大，當(dāng)站址南北高差超過6m 時(shí)，如果要進(jìn)行升壓站場地平整，挖方和填方土石方工程量將相當(dāng)大，同時(shí)將破壞當(dāng)?shù)氐淖匀恢脖?，這時(shí)可依山就勢，充分合理利用自然地形進(jìn)行階梯式布局。比如配電區(qū)布置在站區(qū)地形較低處，生活區(qū)布置在站區(qū)地形較高處，同時(shí)生活區(qū)的綜合樓本體結(jié)構(gòu)也局部采取階梯式建筑設(shè)計(jì)方案（如圖12、圖13所示）。這樣綜合樓建筑的布置與自然地形條件進(jìn)行了很好的結(jié)合，減少了土石方工程量，同時(shí)建成后的綜合樓與山地地形及環(huán)境協(xié)調(diào)融合、視野開闊、采光充足，最大程度地滿足了工作人員的工作、生活和活動(dòng)的需求。

圖12 山地升壓站建筑剖面圖

圖13 山地升壓站建筑

5.4 建筑立面設(shè)計(jì)策略

風(fēng)力發(fā)電場通常是由幾十臺(tái)或更多臺(tái)高聳的白色風(fēng)機(jī)有序的布置在開闊的曠野或草原上，在藍(lán)天、白云和綠草的映襯下，風(fēng)電場就是一道獨(dú)特的景觀，處在這樣一個(gè)大環(huán)境中的風(fēng)電場升壓站建筑，更是這個(gè)美麗圖畫中的點(diǎn)睛之筆。

造型設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)該迎合建筑功能的需要，處理建筑的體量變化，通過高低錯(cuò)落、橫豎變化、虛實(shí)對(duì)比等建筑設(shè)計(jì)手法，可以使建筑造型豐富起來，避免傳統(tǒng)工業(yè)建筑的呆板、單調(diào)。細(xì)部設(shè)計(jì)在建筑造型設(shè)計(jì)中也可以起到很重要的作用，可以通過強(qiáng)化建筑入口、細(xì)化窗口、裝飾線腳等做精細(xì)化設(shè)計(jì)，再通過不同建筑裝飾材料的使用及建筑色彩的變化，使建筑物具有簡單的奢華，又不失工業(yè)建筑的特性，使升壓站建筑成為風(fēng)場中的一個(gè)精致的小品。設(shè)計(jì)時(shí)還應(yīng)該同時(shí)考慮到當(dāng)?shù)氐奈幕尘凹敖ㄖL(fēng)格等，使建筑設(shè)計(jì)達(dá)到與周圍自然環(huán)境和人文環(huán)境的完美融合統(tǒng)一。

比如在建筑外立面上合適位置添加的企業(yè)的標(biāo)語，外墻女兒墻部分利用相關(guān)原材料進(jìn)行顏色的變化，讓整個(gè)建筑在外觀簡單的同時(shí)體現(xiàn)出企業(yè)的特性，在建筑主立面主入口放置企業(yè)的標(biāo)志等。如圖14、圖15、圖16、圖17所示是幾個(gè)實(shí)際項(xiàng)目中對(duì)建筑的處理方式。

圖14 中國湖北黃梅招云寨風(fēng)電場升壓站綜合樓

圖15 中國韶關(guān)樂昌梅花風(fēng)電場升壓站

圖16 中國湖北長陽云臺(tái)荒風(fēng)電場升壓站綜合樓

圖17 中國內(nèi)蒙古風(fēng)電場升壓站綜合樓

5.5 建筑節(jié)能設(shè)計(jì)策略

在山區(qū)風(fēng)電場設(shè)計(jì)中按照有利于生產(chǎn)、方便生活的原則，升壓站需要采用建筑節(jié)能設(shè)計(jì)降低能耗.通過提高建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)的保溫隔熱性能，采用由高效保溫材料制成的復(fù)合墻體和屋面、密封保溫隔熱性能好的門窗，采用有效的遮陽措施等實(shí)現(xiàn)建筑節(jié)能。如表7所示，為山地升壓站建筑設(shè)計(jì)中可以采取的節(jié)能措施。

表7 設(shè)計(jì)中采取的節(jié)能措施

6 結(jié)語

在山地風(fēng)電場升壓站設(shè)計(jì)時(shí)，升壓站總平面布置應(yīng)緊湊合理，并按最終規(guī)劃規(guī)模進(jìn)行設(shè)計(jì)、可根據(jù)項(xiàng)目實(shí)際情況選擇分期建設(shè)。在布局上要對(duì)不同功能的區(qū)域進(jìn)行劃分，利用有效的交通系統(tǒng)來進(jìn)行組織和交流，防止區(qū)域之間形成干擾；對(duì)細(xì)部進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)要出人的使用角度出發(fā)，合理的布置房間功能；對(duì)剖面設(shè)計(jì)時(shí)，因地制宜，對(duì)高差較大的山地可利用自然地形進(jìn)行階梯式布局；對(duì)立面設(shè)計(jì)時(shí)，根據(jù)建筑功能和象征意義同周邊環(huán)境聯(lián)系起來進(jìn)行考慮和構(gòu)思；在節(jié)能方面，要從墻體、門窗、屋頂、材料等各個(gè)方面考慮。

總之，對(duì)山區(qū)風(fēng)電升壓站的設(shè)計(jì)中，要盡量讓值守人員感覺到使用上簡單、便捷、美觀和舒適，以保證員工有良好的精神狀態(tài)投入工作，提高工作效率或創(chuàng)造更大效益。