黎皓欣

（中國能源建設集團廣東省電力設計研究院有限公司，廣東廣州 510663）

近些年，綠色建筑已經(jīng)成為城市可持續(xù)發(fā)展的重要成果，而火力發(fā)電廠在生產(chǎn)運營的過程中對環(huán)境的影響較大，因此以綠色節(jié)能設計作為主要的方向，結合當前既有的理論體系和相關策略進行分析，以文獻研究法以及理論分析法作為主要方式，打造科學有效的建筑布局方案，并突出綠化、光環(huán)境、風環(huán)境、熱環(huán)境等方面的創(chuàng)新點，這不僅是本文論述的重點內(nèi)容，也是進一步解決火力發(fā)電廠環(huán)境污染問題的關鍵。

1 基礎背景及發(fā)展現(xiàn)狀分析

首先從國外角度來講，經(jīng)過了工業(yè)革命的帶動和激活之后，在19 世紀中葉，新理論和新技術的出現(xiàn)成為了工業(yè)建筑逐步向新紀元發(fā)展的動力。在20 世紀后期，綠色理念與工業(yè)生產(chǎn)進行了有機融合，大部分國家都分別建立了綠色建筑評價體系，比如英國的BREEAM 系統(tǒng)、美國LEED 系統(tǒng)，都可以實現(xiàn)建筑性能評估，并且著重從管理、舒適與健康、廢棄物處理、經(jīng)營生產(chǎn)等方面打造工業(yè)建筑評估模式。火力發(fā)電廠是國際能源體系的重要組成部分，也是工業(yè)建筑中的基礎類型。在20 世紀30 年代后期，火力發(fā)電已經(jīng)成為了能源行業(yè)的主流模式。據(jù)相關統(tǒng)計，2016—2021年期間，中國火電發(fā)電裝機容量呈穩(wěn)定增長趨勢，2021年中國火電發(fā)電裝機容量約13 000 萬kW。

其次，從國內(nèi)的角度來講，中國的綠色建筑體系起源于20 世紀初期，隨著綠色工業(yè)建筑評價標準的編制和推廣，構建節(jié)能環(huán)保以及友好型社會已經(jīng)成為了國家發(fā)展的主要方向，這其中針對原有的工業(yè)建筑體系以及生產(chǎn)模式進行改造，構建可持續(xù)化的發(fā)展機制，也成為了社會關注的重點。

而結合近些年工業(yè)建筑領域的火力發(fā)電綠色體系改革來看，讓傳統(tǒng)的火力發(fā)電廠設計逐步由封閉向外向型以及開放型轉(zhuǎn)化，在這樣的發(fā)展環(huán)境下，火力發(fā)電廠自身的建筑節(jié)能設計也逐漸偏重于空間的利用多變性以及功能組織的可協(xié)調(diào)性，兼具建筑美學、生態(tài)效益、空間分化、工作環(huán)境舒適性、節(jié)能環(huán)保、資源節(jié)約等相關優(yōu)勢，這成為了火力發(fā)電廠建筑優(yōu)化的主要途徑。

2 火力發(fā)電廠的具體規(guī)劃特點及影響

2.1 火力發(fā)電廠的具體規(guī)劃特點

2.1.1 選址特點

通常來講，大型的區(qū)域性發(fā)電廠需要設置在礦口附近，周邊有較為便利的交通體系，例如港口和交通樞紐；而從環(huán)境保護的層面來看，火力發(fā)電廠本身在生產(chǎn)運行的過程中，會對環(huán)境產(chǎn)生較為嚴重的影響，大氣污染、粉塵污染、強電、噪聲都會對周邊環(huán)境產(chǎn)生較大影響[1]，因此在選址的過程中，可以選擇遠離中大城市中心區(qū)域以及規(guī)劃區(qū)域的位置，且不處于城市或者風景保護區(qū)的上風區(qū)。

2.1.2 規(guī)劃布局特點

整體廠區(qū)的規(guī)劃布局必須要具備合理性和調(diào)整性，可以結合具體的地形條件以及不同區(qū)域的環(huán)境進行針對性的分析，然后落實好各項工藝設備以及功能性建筑的合理分化。確保分區(qū)布局能夠滿足整體布局的需求，也可以滿足長遠發(fā)展和內(nèi)部環(huán)境調(diào)控的需求，這樣才可以真正形成良好的綜合效益。

2.1.3 室外環(huán)境設計特點

火力發(fā)電廠的室外環(huán)境主要指的是以發(fā)電廠為基礎構建的能源發(fā)電管理鏈條，比如外界的生產(chǎn)生活活動空間、主體生產(chǎn)廠區(qū)、輔助性生產(chǎn)廠區(qū)、生活區(qū)、管理區(qū)等相關區(qū)域[2]。要確保建筑多樣，同時也涉及到了較多的地上地下設施，例如大量的管道、電氣線路。這些基礎設施的規(guī)劃必須要滿足常規(guī)的火力發(fā)電廠運行需求，同時也要和周邊的城市以及景觀相輔相成，具備協(xié)調(diào)性。

2.2 火力發(fā)電廠對環(huán)境產(chǎn)生的基礎影響

2.2.1 建筑耗能比例較大

部分火力發(fā)電廠為了進行室內(nèi)溫度控制，將鍋爐房設置在廠區(qū)之外，而鍋爐房的形式也為敞開式結構，這便導致鍋爐房本身的余熱無法進行回收利用，出現(xiàn)了能耗較大的情況。

另外從基礎的建筑結構角度來講，窗墻比的不合理也直接影響了建筑能耗。比如部分建筑結構為了追求美觀性，設置了大面積的玻璃窗，但是玻璃窗面積的增大也導致維護結構的熱損失增大，門窗的不嚴以及氣密性較差會消耗較多的熱量。

2.2.2 運行管理體系規(guī)范性不足

當前部分火力發(fā)電廠采用的管理模式依舊是傳統(tǒng)的粗放型經(jīng)營模式，未能進行精細化管理，同時管理人員的環(huán)保意識較弱，管理體系不完善，管理技術存在滯后性，這也就導致在常規(guī)生產(chǎn)運行的過程中存在較為嚴重的水資源、物料以及電能浪費的情況。除此之外，部分火力發(fā)電廠未能配合景觀性建筑的設計，植被覆蓋率較低，存在較為嚴重的區(qū)域鹽堿化問題。

2.2.3 綠色建筑設計技術應用缺乏針對性

結合實際情況來看，由于部分發(fā)電廠自身的起步較晚，資源體系以及發(fā)展實力不完善，資金實力較為薄弱，這也就導致不愿意甚至未能進行綠色設計規(guī)劃的成本投入；在成本造價管理以及技術集成開發(fā)方面，也缺乏系統(tǒng)性的管控方案，未能利用現(xiàn)代化方法進行經(jīng)濟效益分析以及生態(tài)效益對比，導致運行成本增加，并且難以提升生態(tài)環(huán)保價值。

3 火力發(fā)電廠綠色建筑技術的設計及應用分析

3.1 廠區(qū)空間布置

傳統(tǒng)的火力發(fā)電廠廠區(qū)之間的布置存在一定的分散性，因此不利于統(tǒng)籌管理以及集中規(guī)劃。但是在綠色建筑規(guī)劃體系與火力發(fā)電廠融為一體之后，可以結合實際發(fā)展情況打造可持續(xù)化的空間布局，比如某發(fā)電廠依據(jù)具體的地理位置，結合地勢走向，依山就勢，在階梯地勢中規(guī)劃了主廠房，在整體的主廠房東側(cè)設置冷卻塔，不僅減少了挖方面積，也合理利用地勢，增加了整體建筑群的空間層次感[3]。詳細總平面布置圖如圖1 所示，這種是較為常規(guī)的三列式布置方法，能夠有效解決場地限制，同時可以使布局更為緊湊，進一步聯(lián)動各個空間之間的關系。

圖1 火力發(fā)電廠整體布局

結合具體的能源開采方式來看，若選擇露天式的煤場，那么為了避免風揚塵對環(huán)境產(chǎn)生的影響，需要將廠區(qū)設置在最小風頻上風向，冷卻塔的位置也可以調(diào)整到該側(cè)，這樣可以有效減輕對整體廠區(qū)環(huán)境造成的污染。

3.2 綠化環(huán)境的設計

提升火力發(fā)電廠廠區(qū)的綠化面積能夠有效改善對環(huán)境產(chǎn)生的污染，同時也可以提升整體工程的經(jīng)濟效益。而綠化體系的設計能夠有效達成這樣的目的，通過合理的植被選擇以及規(guī)劃應用可以引導風向、防風、降噪、防塵[4]。

首先利用植物群落的設計能夠調(diào)整風速和風向，而不同外形的植被也能夠產(chǎn)生不同的效果，如圖2 所示，便是通過不同類型植被群落來改善廠區(qū)風向的方案。樹冠上部因為蒸騰作用溫度較低，因此會導致周邊的熱空氣向上進行聚集，這樣能夠形成氣流循環(huán)。而部分樹冠大而圓的喬灌木，可以阻擋風的前行，能夠調(diào)整風速改變方向。通過這種方式也可以打造循環(huán)式的風環(huán)境，降低粉塵污染。

圖2 風環(huán)境構建的基礎策略

除此之外還需要打造垂直綠化體系。火力發(fā)電廠本身規(guī)模較大，對于周邊環(huán)境的影響也有一定的復雜性，因此單純的構建植被群落，無法全方位地改善廠區(qū)環(huán)境，因此可以構建垂直綠化體系。墻體的垂直綠化往往以種植具有攀爬功能的藤蔓植物為主，例如爬山虎、薔薇科植物等，覆蓋墻體，能夠有效降低污染，也可以降低噪聲。

3.3 廠區(qū)熱環(huán)境控制

火力發(fā)電廠的熱環(huán)境本身較為復雜，因此在進行熱環(huán)境控制的過程中，要了解不同廠區(qū)的實際特點，并且針對室內(nèi)以及室外這兩種環(huán)境進行控制。

火力發(fā)電廠的室內(nèi)會設置大量的發(fā)電機組以及生產(chǎn)設備而運行過程中產(chǎn)生的余熱較大，室內(nèi)溫度往往高于室外溫度，那么在進行熱環(huán)境控制的過程中，要將重點放置在余熱回收以及二次應用方面?？梢越Y合建筑外立面的施工材料進行調(diào)整，選擇散熱性能更好的材料，有利于室內(nèi)的熱量向室外進行傳遞[5]；廠區(qū)房屋的布局應該以坐北朝南為主，這樣可以有效避免東西兩側(cè)長久的日光照射，在夏季通過自然通風加強空氣對流，能夠快速地進行余熱排除，冬季減少冷風的進入，利用室內(nèi)的余熱來進行保溫。

而從具體的材料選擇角度來講，可以利用表面淺色的材料作為屋頂結構，可以減少太陽能輻射熱的吸收；合理地采用遮陽措施，可以防止陽光直射，減少太陽熱輻射；主廠房周圍應進行有效的綠化布置和水體設置，從而可以降低建筑周圍環(huán)境的溫度和吸收一定的太陽輻射，減少進入室內(nèi)的熱量。

3.4 建筑光環(huán)境的設計

當前廠房的采光方式主要為人工照明和天然采光這2 種類型，這其中天然采光則需要合理地設計廠房的門窗結構以及采光口，開設側(cè)窗以及天窗來實現(xiàn)天然采光。由于火力發(fā)電廠的廠房規(guī)模較大，因此可以將側(cè)窗分為低側(cè)窗和高側(cè)窗這2 種方式，這樣可以維持室內(nèi)良好的采光度，也可以減少眩光。

除此之外，建立在人工照明的基礎上，采用新型的采光技術，能夠有效提升室內(nèi)的光環(huán)境柔和度。比如選擇新型的導光管、導光纖維以及棱鏡進行導光，代替部分區(qū)域的小型照明設備。不僅可以將室外的光線引入到室內(nèi)，還可以降低電能的消耗程度。

4 結束語

綜上所述，進一步打造迎合現(xiàn)代建筑發(fā)展體系的建筑設計方案，落實好工業(yè)生產(chǎn)與社會發(fā)展的多項融合，堅持打造綠色建筑設計技術，能夠為火力發(fā)電廠的未來發(fā)展提供有效保障，打造可持續(xù)性的發(fā)展機制以及管理模式提升綜合效益的同時，也可以推動中國能源建設體系的創(chuàng)新。