黎皓欣

現(xiàn)代化火力發(fā)電廠建筑設(shè)計思路發(fā)生了一定轉(zhuǎn)變，愈發(fā)注重建筑節(jié)能環(huán)保效果，并強(qiáng)調(diào)電廠建筑間的整體協(xié)調(diào)性?；诖?，本文采用案例研究法，選取廣東公司石角電廠建筑設(shè)計工程為實(shí)例展開針對性分析，在明確工程建筑設(shè)計概況基礎(chǔ)上，探究其建筑設(shè)計要點(diǎn)，結(jié)合實(shí)例建筑設(shè)計效果探究現(xiàn)代火力發(fā)電廠建筑設(shè)計關(guān)鍵點(diǎn)，以供類似建筑設(shè)計項(xiàng)目提供一定參考。相較于普通民用建筑，電廠工業(yè)建筑設(shè)計更加關(guān)注使用功能，并要求電廠建筑能夠?yàn)楣に囘\(yùn)行提供良好支撐。因此，在現(xiàn)代火力發(fā)電廠建筑設(shè)計期間，應(yīng)以工藝流程，設(shè)施設(shè)備布置、地塊規(guī)模、企業(yè)文化、地域條件為依據(jù)，因地制宜地展開建筑設(shè)計工作，同時引入當(dāng)代先進(jìn)設(shè)計理念及技術(shù)，如海綿城市理念、光伏發(fā)電技術(shù)等，盡可能提高建筑綠色節(jié)能效果，降低能源消耗量。

一、工程概況

為增強(qiáng)火電廠建筑設(shè)計分析的現(xiàn)實(shí)意義，本次選取廣東公司石角電廠建筑設(shè)計工程為實(shí)例展開討論。石角電廠建筑位于廣東省清遠(yuǎn)市清城區(qū)石角鎮(zhèn)，建筑內(nèi)部設(shè)有2×100MW級燃?xì)?蒸汽聯(lián)合循環(huán)供熱機(jī)組，經(jīng)建設(shè)單位前期自籌，建筑設(shè)計與建造資金現(xiàn)已落實(shí)。在該石角電廠工程中，應(yīng)用“14+1”模式安排工期，為確保廣東公司石角電廠建筑可在2022年9月底能夠順利開工建設(shè)，需要提前做好電廠建筑設(shè)計工作。

二、基于實(shí)例的現(xiàn)代火力發(fā)電廠建筑設(shè)計要點(diǎn)

1.明確設(shè)計原則

廣東公司石角電廠建筑設(shè)計過程中注重企業(yè)文化的傳承，力圖將電廠企業(yè)文化融入建筑設(shè)計中，以此彰顯電廠特色，同時在正式建筑設(shè)計之前開展了詳細(xì)的場地調(diào)查工作，尊重場地特性，把握當(dāng)?shù)厝宋奶厣?，從中提取建筑設(shè)計要素，以此保障電廠建設(shè)設(shè)計效果。廣東公司石角電廠建筑設(shè)計過程中，對國內(nèi)外先進(jìn)電廠設(shè)計思路進(jìn)行匯總，總結(jié)經(jīng)驗(yàn)，了解當(dāng)代先進(jìn)設(shè)計方法，結(jié)合石角電廠實(shí)際情況展開創(chuàng)新設(shè)計，力圖設(shè)計出兼顧造價低、質(zhì)量高的電廠建筑設(shè)計方案。在新時代背景下，火力發(fā)電廠致力于綠色節(jié)能發(fā)展，在電廠建筑設(shè)計時應(yīng)以基建生產(chǎn)一體化為基本要求，盡可能地降低建筑運(yùn)行能耗，從節(jié)水節(jié)能等方面入手，以期搭建一個技術(shù)領(lǐng)先、低碳環(huán)保世界一流的數(shù)字化電廠。建筑設(shè)計時前瞻性思考電廠未來發(fā)展趨勢，做好建筑結(jié)構(gòu)整體性設(shè)計，采用模塊化、精細(xì)化思路展開建筑設(shè)計，以此提高火力發(fā)電廠建筑設(shè)計效果。

對近幾年建筑火力發(fā)電產(chǎn)業(yè)進(jìn)行總結(jié)，發(fā)現(xiàn)電廠工業(yè)企業(yè)的形象建設(shè)現(xiàn)已進(jìn)入了高速發(fā)展的時期，且電廠建筑形象日新月異，在先進(jìn)設(shè)計技術(shù)與設(shè)計理念作用下，火力發(fā)電廠建筑形象呈現(xiàn)出現(xiàn)代化、科技化、去工業(yè)化等特征去，且光伏發(fā)電、海綿城市等先進(jìn)理念同樣逐步融入了電廠建筑設(shè)計工作中，極大地改變了電廠建筑外觀形象。在此形勢下，電力企業(yè)愈發(fā)重視電廠建筑形象工作，并加強(qiáng)了對電廠建筑設(shè)計的重視。對于整個城市而言，火力發(fā)電廠建筑屬于重要形象結(jié)構(gòu)體，且屬于電力企業(yè)內(nèi)部文化的具象化體現(xiàn)，能夠在一定程度上關(guān)乎城市形象的建設(shè)，因此，火力發(fā)電廠建筑設(shè)計期間，應(yīng)以企業(yè)文化、人文關(guān)懷、社會經(jīng)濟(jì)、生態(tài)理念為著力點(diǎn)，盡可能設(shè)計打造出具有企業(yè)特色與城市特色的電廠建筑。

2.完善設(shè)計構(gòu)思

案例石角電廠建筑提取了“智能匯引”“細(xì)工匠意”“簡約典雅”為設(shè)計關(guān)鍵詞，并以“匠心獨(dú)運(yùn)創(chuàng)華章，智匯未來耀清遠(yuǎn)”為概念展開電廠建筑設(shè)計，引入當(dāng)代先進(jìn)建筑設(shè)計理念，摒棄復(fù)雜繁復(fù)的外觀表皮，運(yùn)用簡約化結(jié)構(gòu)線條完善建筑體系，同時結(jié)合電廠工藝條件及設(shè)施設(shè)備要素，對電廠建筑內(nèi)部空間精確推敲，采取靈活化手法打造具有科技藝術(shù)感的現(xiàn)代火力發(fā)電廠工業(yè)建筑。

第一，主廠房區(qū)域建筑設(shè)計。石角電廠主廠房區(qū)域建筑設(shè)計時采用了模塊化設(shè)計思路，以“化零為整，體塊交錯”為核心展開大體塊構(gòu)圖設(shè)計，將差異化建筑材質(zhì)按照特定節(jié)奏及規(guī)則進(jìn)行拼接，以此形成了簡潔又富有韻律的建筑立面。石角電廠主廠區(qū)建筑正立面與側(cè)立面如圖1、圖2所示。

圖1 石角電廠主廠房建筑正立面

圖2 石角電廠主廠房建筑側(cè)立面

第二，廠前區(qū)建筑設(shè)計。石角電廠前區(qū)綜合樓建筑形態(tài)錯動，藝術(shù)感十足，同時設(shè)置了多層次、立體化空間延伸結(jié)構(gòu)，并在石角電廠綜合樓建筑內(nèi)設(shè)計了景觀中庭與連廊結(jié)構(gòu)，其中連廊與周邊建筑對接，以此實(shí)現(xiàn)了電廠建筑結(jié)構(gòu)的互動。在廠前區(qū)綜合樓建筑中，引入了光伏技術(shù)，采用光伏材料打造建筑屋面，并融入海綿城市理念，在綜合樓建筑屋頂位置設(shè)計了綠色花園，建筑中庭位置同樣設(shè)置綠色植物。此外在綜合樓南立面設(shè)置了光伏一體化幕墻系統(tǒng)，深化綠色節(jié)能環(huán)保設(shè)計理念，盡可能地將電廠綜合樓打造為零碳建筑。

3.優(yōu)化功能分區(qū)

傳統(tǒng)火電廠建筑結(jié)構(gòu)中，功能分區(qū)混亂屬于常見問題，對電廠日常運(yùn)行產(chǎn)生了一定影響，而在案例石角電廠建設(shè)設(shè)計工作中，則重點(diǎn)攻克該問題，對電廠建筑功能分區(qū)精細(xì)化設(shè)計。石角電廠廠前區(qū)綜合樓建筑面積為4166.02m2，計容面積為3367.87m2，其功能分區(qū)設(shè)計尤為科學(xué)，整體來看，綜合樓建筑共設(shè)計為6層，其中在綜合樓建筑6層設(shè)計屋頂花園，為電廠工作人員提供休閑空間；宿舍位于綜合樓5層及6層，共有25間宿舍；綜合樓3層與4層為辦公區(qū)域，其中3層設(shè)計有250m2的多功能廳及95m2的檔案室；二層西側(cè)設(shè)有餐廳，以供員工用餐；此外，在綜合樓首層架空層設(shè)計有17個室內(nèi)停車位，外部設(shè)有4個充電樁車位。案例石角電廠綜合樓首層為架空層，主要為室內(nèi)停車位，結(jié)構(gòu)設(shè)計簡單，不再贅述，為更為詳細(xì)地了解電廠建筑功能分區(qū)設(shè)計情況，以下分析建筑二層至六層的功能分區(qū)。建筑二層功能分區(qū)：綜合樓整個二層由餐廳、衛(wèi)生間、茶水間、開放式展廳構(gòu)成，其中餐廳位于西側(cè)，此外，建筑設(shè)有連廊結(jié)構(gòu)，使綜合樓與電廠鍋爐補(bǔ)給水處理車間銜接（結(jié)構(gòu)如圖3可見），以此有效地縮短了工作人員日常休息就餐區(qū)域與作業(yè)區(qū)域的距離，有助于實(shí)現(xiàn)時間高效利用。與綜合樓相對應(yīng)的電廠鍋爐補(bǔ)給水處理車間建筑內(nèi)，其二層主要由廢水池、加藥及化學(xué)清洗間、藥品庫存室、變配電間、水泵間、除鹽間構(gòu)成。建筑三層功能分區(qū)：綜合樓三層主要由設(shè)備間、多功能廳、辦公室、衛(wèi)生間、茶水間構(gòu)成，通過連廊結(jié)構(gòu)，可直接通向電廠鍋爐補(bǔ)給水處理維護(hù)車間建筑的三層，廠鍋爐補(bǔ)給水處理維護(hù)車間建筑三層內(nèi)設(shè)計有會議室、茶水間、衛(wèi)生間、天平室、高溫爐室、氣瓶間、色譜儀室、藥物倉庫、精密儀器室、仿真培訓(xùn)室、辦公室、油分析室、水分析室、環(huán)保實(shí)驗(yàn)室、運(yùn)行實(shí)驗(yàn)室、電子設(shè)備室、控制室。建筑四、五層功能分區(qū)：因電廠鍋爐補(bǔ)給水處理維護(hù)車間建筑最高為三層，故綜合樓建筑四至六層均無連廊結(jié)構(gòu)，而在綜合樓建筑四層內(nèi)，主要有多間辦公室，另設(shè)衛(wèi)生間、茶水間、管理室及檔案室。相較于其他樓層功能分區(qū)，綜合樓五層均由宿舍構(gòu)成，相對簡單。建筑六層功能分區(qū)：六層為綜合樓建筑體頂層，除七間宿舍外，還設(shè)計了屋頂花園，在美化環(huán)境的同時，強(qiáng)化雨水資源采集過濾與凈化，符合現(xiàn)代化海綿城市建筑設(shè)計理念。

圖3 石角電廠綜合樓與電廠鍋爐補(bǔ)給水處理車間的銜接式結(jié)構(gòu)

4.突出設(shè)計特點(diǎn)

案例石角電廠建筑設(shè)計跳出了傳統(tǒng)工業(yè)廠房思路局限，引入了現(xiàn)代化新型設(shè)計理念，對石角電廠建筑設(shè)計特點(diǎn)進(jìn)行總結(jié)，具體如下：第一，去工業(yè)化設(shè)計。按照民用建筑設(shè)計思路設(shè)計石角電廠工業(yè)廠房，力圖打造工業(yè)藝術(shù)品。例如：（1）廠前區(qū)綜合樓建筑內(nèi)部設(shè)計了貫通狀中庭結(jié)構(gòu)，中庭內(nèi)設(shè)計綠化植物景觀，改變了傳統(tǒng)工業(yè)建筑面貌；（2）廠前區(qū)綜合樓、鍋爐補(bǔ)給水車間采用相同的設(shè)計語匯，建筑外立面通過橫豎線條有機(jī)排布使電廠建筑更加靈動；（3）運(yùn)用穿孔鋁板、鋁板等材料包裹電廠煙囪、余熱鍋爐、主廠房等大體量建筑體，以此優(yōu)化了電廠建筑外觀，整個電廠建筑不再具有濃厚的工業(yè)化特征，在保留電廠建筑力量感的基礎(chǔ)上，使電廠建筑具備了公共建筑特征，提升了電廠建筑的親和力。第二，引入先進(jìn)技術(shù)。（1）在廠前區(qū)綜合樓、鍋爐補(bǔ)給水車間建筑南立面設(shè)置了光伏一體化幕墻，相較于傳統(tǒng)電廠廠前區(qū)建筑，光伏一體化幕墻提供建筑外圍護(hù)結(jié)構(gòu)的同時利用可再生能源發(fā)電，使建筑更具科技美感，既符合建筑采光方面的需求也滿足低碳環(huán)保的要求。（2）充分利用建筑物屋面設(shè)置光伏，光伏發(fā)電供電期間無需消耗傳統(tǒng)能源，極大地提高了電廠建筑的環(huán)保效益。第三，花園式電廠。建筑設(shè)計時融入了石角電廠企業(yè)文化元素，致力于設(shè)計出集“智能匯引”“細(xì)工匠意”“簡約典雅”為一體的電廠建筑群，因此，在建筑設(shè)計過程中配置了層次豐富、季節(jié)變化鮮明的綠化景觀小品，弱化了電廠建筑的工業(yè)氛圍，使電廠建筑良好融入了城市景觀中。

5.落實(shí)細(xì)節(jié)設(shè)計

通過傳統(tǒng)火電廠建筑結(jié)構(gòu)問題分析了解到，能耗嚴(yán)重是傳統(tǒng)火電廠建筑功能的主要因素，而在案例廣東公司石角電廠建筑設(shè)計中，其地處南方區(qū)域，故在建筑設(shè)計過程中，通過細(xì)節(jié)設(shè)計強(qiáng)化了電廠建筑的節(jié)能設(shè)計。

（1）墻體設(shè)計。案例石角電廠建筑設(shè)計期間尤為關(guān)注能耗問題，結(jié)合廣東氣候條件強(qiáng)化了建筑墻體隔熱性能，用于減少熱傳遞，提高建筑隔熱效果。通常情況下，現(xiàn)代建筑設(shè)計普遍應(yīng)用低熱傳遞效果的墻體材料，而在案例石角電廠建筑設(shè)計過程中，采用了“去工業(yè)化”設(shè)計思路，按照民用建筑思路設(shè)計電廠建筑，使電廠建設(shè)能夠良好地融入城市環(huán)境中，其引入了新型隔熱板材料，構(gòu)筑了完整的墻體隔熱結(jié)構(gòu)，用于控制熱傳遞，繼而大幅提高建筑節(jié)能效果。

（2）門窗設(shè)計。門窗是造成建筑體熱量損失的主要結(jié)果，與墻體相較，門窗熱量散失率約為4倍墻體熱量散失率，能耗占比較大，且給電廠建筑隔熱性能提出了一定挑戰(zhàn)，因此，在案例石角電廠建筑設(shè)計中強(qiáng)化墻體隔熱設(shè)計，加強(qiáng)了對建筑門窗結(jié)構(gòu)設(shè)計的重視，在設(shè)計建筑門窗結(jié)構(gòu)時，將門窗氣密性、保溫性作為關(guān)鍵設(shè)計指標(biāo)，并依據(jù)廣東省清遠(yuǎn)市當(dāng)?shù)貧夂驐l件及地域特點(diǎn)科學(xué)化設(shè)計門窗類型。

（3）屋頂設(shè)計。相較于民用建筑，火力發(fā)電廠工業(yè)建筑的屋頂面積較大，在火電廠建筑設(shè)計期間，應(yīng)把握工業(yè)建筑屋頂設(shè)計特點(diǎn)，嚴(yán)格關(guān)注屋頂透光、漏水等問題。在案例石角電廠建筑設(shè)計工程中，引入了光伏發(fā)電技術(shù)及海綿城市理念，應(yīng)用光伏一體化材料打造主廠房建筑屋面。屋面系統(tǒng)同時考慮隔熱、防水、光伏等功能，以此提高電廠建筑節(jié)能化程度。

6.重視建筑運(yùn)營

運(yùn)營不規(guī)范是造成火電建筑能耗超標(biāo)的主要因素，而通過科學(xué)化建筑功能分區(qū)、細(xì)節(jié)設(shè)計等設(shè)計內(nèi)容，已在一定程度上緩解了一部分建筑能耗問題，且在電廠建筑內(nèi)引入了智能化控制系統(tǒng)，以傳感器為數(shù)據(jù)采集終端，了解電廠建筑內(nèi)部運(yùn)行情況，若發(fā)現(xiàn)水流控制不當(dāng)?shù)葐栴}，在該智能化控制系統(tǒng)下及時遏制了能源浪費(fèi)等問題。此外，電廠建筑內(nèi)部植物景觀適應(yīng)性差，不僅未呈現(xiàn)出良好的綠色效果，且提高了電廠水資源消耗量。為解決因建筑景觀造成了資源浪費(fèi)問題，在石角電廠建筑設(shè)計過程中結(jié)合實(shí)際情況設(shè)計了行之有效的景觀系統(tǒng)。案例石角電廠景觀設(shè)計期間，尤為關(guān)注景觀格局與空間結(jié)構(gòu)的塑造，突出“空間勝于實(shí)體”的建筑綠化景觀設(shè)計理念，并結(jié)合廣東清遠(yuǎn)市氣候條件科學(xué)選擇綠化植物類型，同時做好綠植花卉的搭配工作，使電廠內(nèi)部景觀可隨氣候變化而呈現(xiàn)出不同效果。電廠綠化景觀應(yīng)與工業(yè)建構(gòu)筑物相協(xié)調(diào)，力圖為火力發(fā)電廠內(nèi)部人員提供綠色化、生態(tài)化空間場所。結(jié)合石角電廠來看，在主廠區(qū)及廠前區(qū)建筑周邊設(shè)計了軸向景觀線，運(yùn)用道路銜接不同廠區(qū)，并在兩側(cè)搭配設(shè)計了富有層次的觀賞植物、景觀小品，用于彰顯石角電廠企業(yè)文化。建筑綠植花卉根據(jù)廣東清遠(yuǎn)市實(shí)際條件進(jìn)行選擇，廠區(qū)植物配置以鄉(xiāng)土樹種為主，并層次化搭配喬木、灌木、花卉、地被植物，分層配置不同花色花期的綠植花卉，同時根據(jù)綠植花卉景觀特征控制栽植密度，盡可能使石角電廠內(nèi)呈現(xiàn)出“四季常綠，三季有花”的建筑景觀效果。在石角電廠中，為避免建筑綠植設(shè)計不適宜而造成額外資源消耗，石角電廠建筑景觀設(shè)計時廣泛采用了鳳凰木、大葉紫薇、紅檵木、茶花、秋楓、海桐、黃花雞蛋花等綠植花卉，效果顯著。

三、結(jié)語

綜上所述，傳統(tǒng)火力發(fā)電廠建筑結(jié)構(gòu)形式已無法滿足當(dāng)代節(jié)能環(huán)保需求，并對電廠工藝運(yùn)行產(chǎn)生了一定局限，需在現(xiàn)代火力發(fā)電廠運(yùn)行過程中有針對性地進(jìn)行規(guī)避。在案例石角電廠建筑設(shè)計過程中，依據(jù)電廠實(shí)際情況，以“智能匯引”“細(xì)工匠意”“簡約典雅”為關(guān)鍵詞，“匠心獨(dú)運(yùn)創(chuàng)華章，智匯未來耀清遠(yuǎn)”為概念設(shè)計電廠建筑，對電廠主廠房區(qū)域建筑、廠前區(qū)建筑進(jìn)行針對性設(shè)計，同時創(chuàng)新式提出了廠前區(qū)綜合樓與電廠鍋爐補(bǔ)給水處理車間的銜接式結(jié)構(gòu)，改善了人員流動線路，借助連廊避免了時間浪費(fèi)，此外，運(yùn)用光伏一體化構(gòu)建建筑屋頂，并設(shè)計了屋頂花園，綠色環(huán)保效益顯著。