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引言
水利水電屬于一門綜合性很強的技術學科,很多技術人員在進行水電水利建筑工程的設計安排時常常因為專業理論知識的缺乏以及實踐操作技能的缺乏, 常常會把重點放在工程的使用性能上, 而忽略了建筑物的外形美觀及整體效果,造成了很多水利水電工程給人看起來感覺都是鋼筋水泥的外表, 缺少合適的美感效果。 隨著社會物質文明的不斷加強,很多水利工程建筑逐漸將重點放在了視覺效果和外觀美感上,為了給當地創造一定的經濟財富還可以將水電水利工程與旅游景點互相結合起來, 創造一定的經濟價值。
一、水利水電建筑設計的目標
很多建筑設計師主張將水利水電站建筑的整個設計風格與自然互相聯系起來不斷美化整體的設計效果。因為水利水電站建筑地處曠野,視野開闊,一座未作美化設計建筑物突兀在優美的自然環境中,給人以最為特殊的感覺。這就需要設計者在能夠最大限度的滿足建筑物使用需要,為提高人們的生活質量以及滿足心理觀賞需要創造有利條件。在設計過程中設計師應該積極做好設計準備,在熟悉水利水電工程的使用情況和給人們帶來的影響下展開設計工作。由于水利水電建筑很多都是距離城市較遠的,這就需要設計者注重自然環境因素,在設計初期就對水利建筑物的平面效果做出較為合理的設計,實現建筑物與自然的完整結合。作為水利水電行業的設計師, 應該將設計角度拓寬到整個社會發展中,以一個最新的設計角度來把握設計方向, 綜合各種設計風格的精髓, 創造出更為吸引人的水利建筑作品。
二、建筑設計中科學合理的對策分析1、總平面設計水利建筑總平面設計一般包括水利工程主體建筑物和其他配套設施的總平面布局,主體建筑物一般包括閘、壩、泵站等,配套設施包括管理用房、生活用房、綠化、活動場地等。水利建筑的總平面設計不僅要滿足基本的使用要求,做到功能分區布局合理,內部交通流線簡潔、順暢、有序,建筑物之間聯系方便,減少不同使用功能之間的交叉干擾,而且應注重環境設計,考慮設計綠化、休息空間、職工體育運動場地等,豐富整體空間造型。同時各個建筑物也有集中和分散各種布置方式,各有其優點,具體采用哪一種布置方式,則應因地制宜,根據具體環境而定,或突出建筑,或強調環境。2、建筑平面設計同總平面設計類似,一般水工建筑物的設計程序首先是由水工專業、水機專業、電氣專業等提出專業設備布置要求,然后由水工專業和建筑專業共同確定水工建筑物的平面布置形式,建筑專業主要把握建筑在總圖布置中與交通的關系,建筑物本身在建筑防火、使用尺度、安全性、內部交通關系等方面是否滿足規范以及使用需要。同時建筑設計人員應積極發揮主動性,考慮建筑空間的有效使用和綜合利用。水工建筑有其固有的特點,其結構的布局是按水工設計規范,滿足水力條件和機泵設備安裝的要求,在與建筑專業的配合上,需要多方面、多回合的商討,才能相互協調。
3、工程大壩景觀設計大壩景觀包括攔水壩(含溢洪道)、溢流壩頂附近的建筑物、溢洪槽、溢洪道的消能段、進水口、出水口、欄桿、照明設備、階梯、開挖邊坡、控制室、觀望臺等,是眾多景觀元素的集合體。各景觀元素既獨立,又互相作用、互相影響,形成復雜的景觀體系。設計的原則首先是適用、安全、經濟;其次是藝術、美觀、協調。
三、電氣節能技術
1、減少電能傳輸的損耗
電路線路上必然會存在電阻,因此只要有電流通過線路就會產生有功功率能耗,對于這樣一種形式的能量損失,我們就需要根據其能耗的機理來進行設計處理,考慮到線路上的電流是不允許改變的,因此就只能夠在線路的電阻上做文章,也就是說,只要能夠在不影響線路正常運行的狀況下減小線路上的電阻,就能夠有效的起到節能的作用。我們更進一步的來探討,與線路電阻有關的是線路自身的電導、線路截面和線路的長度,相應的節能方式也就可以分為三個大類:一是選用電導率比較小的金屬材質來作為線路的輸電導線;二是盡可能的減少線路的長度,這一點可以通過線路少走彎路、不走回頭路來實現;三是適當的增大導線截面的面積。
2、選擇電壓等級
電壓等級的合理配置同樣能夠起到較好的節能效果,一方面是處理好高壓和低壓配電的電壓等級選擇,另一方面就是在進行供電電壓的確定時,需要綜合性的考慮多方面的影響因素來進行,包括用電設備的性質、設計的前景規劃、電網的發展計劃以及供電回路的數量等。
3、供配電系統的設計
通過供配電系統的合理設計來實現節能無疑是最為直接也最為有效的方式之一,具體來說可以從以下三個方面來著手進行:一是盡可能的減少配電的級別,這樣能夠有效的提高供配電系統的穩定性和可靠性;二是要要結合實際的用電狀況來對供配電的狀況進行確定,盡可能的保證變壓器處于負荷的中心位置,這樣就能夠最大程度的降低供電半徑,從而實現電力節能,并且,這樣一種節能方式還能夠一定程度上提高供電的質量。
4、提高自然功率因數
自然功率因數就是在沒有配備無功補償裝置的供配電系統中有功功率與無功功率的比值。用電設備根據其性質可以分為直流、電感和電容三大類,而在實際的應用中通常這三種性質的電器都會同時存在,這時候系統中就會因為感性和容性電器的存在而產生一部分無功功率,我們所需要做的就是通過系統自身超前的無功引入將其抵消掉。從這樣一種狀況中我們就可以看到,提高功率因數的好處就在于能夠在保證負荷有功功率不發生任何變化的情況下降低無功功率來實現線損降低的目的。在實際的設計過程中,實現功率因數降低的方式有兩種:一是直接采用功率因數較高的同步電動機,二是采用電容器來實現補償。
5、照明節能
在電氣的節能設計中,還可以通過照明節能來實現,具體來說同樣是有兩種方式,一種就是直接利用高效光源,傳統的白熾燈雖然簡單便宜,但是其發光的效率比較低;另一種就是充分的利用自然光,這就需要對構筑物的門窗進行擴大,或者是對建筑物或者是構筑物選擇一個較好的朝向。
結束語:
水利水電工程的普遍建造對于建筑施工技術提出了更為嚴格的要求,設計者應該在設計過程中綜合考慮建筑施工相關的問題,盡量保證以最合理的資金投入取得最好的建筑效果。建筑設計沒有絕對最佳的標準模式,只有通過不斷地探索、比較,去尋求相對的最優方式。才能逐漸的完善我們的設計,才能使我們的行業不斷地追求盡善盡美的設計思想,不只盲目照搬規范和依賴計算機程序作設計,用自己的結構設計概念、經驗、判斷力和創造力為業主和社會設計出更好的建筑。
參考文獻:
[1]許勇,曹先玉,趙禹然.淺談水利工程中的建筑設計[J].山東水利,2011
阿呷水電站位于甘洛縣境內甘洛河流域中上游河段,上游與工棚電站尾水銜接,下游與阿呷水電站正常水位相銜接。本電站采用低閘引水式開發,電站額定引用流量13.1m3/s,引水隧洞長7797.93m,電站利用落差215m,裝機容量21MW。本工程為單一發電工程,無防洪、航運、供水等綜合利用要求。
取水樞紐區位于工棚電站廠房下游600m處,廠房位于阿呷鄉下游約1km處,甘洛~阿呷鄉有縣級公路相通,阿呷鄉~壩址有簡易鄉村公路通過,距離縣城公路里程約38km,距涼山州州府西昌市約240km,距省會成都市約350km,對外交通較為方便。阿呷水電站工程任務以發電為主,無灌溉用水,無防洪、航運、供水等綜合利用要求。
阿呷水電站用水為非耗水型,所引水量回歸至甘洛河,并提供優質、清潔能源,阿呷水電站的建設符合國家和四川省產業政策,符合可持續發展目標。阿呷水電站可替代節約化石能源,可減排溫室氣體量和其他污染物。
2.主要節能降耗措施
水電屬于清潔能源,阿呷水電站發電用水過程中不增加水體污染,不耗水,水流經水輪機尾水管、尾水渠直接排入廠房下游河道,不需處理,符合水資源管理要求。阿呷水電站多年平均發電量9506.5萬kw.h。電站發電后,以標煤耗310g/kw.h計,每年約減少使用2.95萬t標煤,相當于每年減少二氧化碳排放1.26萬t,同時每年至少可減排SO20.21萬t。本工程在節能設計方面主要考慮以下幾個方面。
2.1工程布置節能
本工程計劃布置3個施工區:攔河壩施工區(含發電引水隧洞進口)、引水隧洞各支洞工區、發電廠房(含發電引水隧洞出口)施工區。本工程首部樞紐工區、引水隧洞各工作面和廠房工區就近布置混凝土拌和站及供風、供水站。機械修配站、汽車保養站、鋼筋加工廠、木材加工廠集中布置,其中機械修配站、汽車保養站布置在廠區,鋼筋加工廠、木材加工廠布置在首部工區、3#支洞附近、廠房工區。廠區金結安裝和機電拼裝場不考慮單獨征地,可將就近碴場平整后布置。工程布置結合《水利水電工程節能設計規范》(GBT50649-2011),充分考慮工程的實際情況,在工程布置上達到了節能的要求。
2.2設備選型節能
在設計中根據閘門的型式、尺寸、孔口數量和運行要求等因素,并充分考慮各種啟閉機的特點,在滿足安全的前提下選用合理的啟閉型式和容量,避免造成電能消耗的浪費,是節能降耗的主要手段。此外,在設計閘門時,考慮采用低摩擦系數的承壓滑道、頂側水封采用橡塑材料的水封等措施降低啟閉機的容量,從而達到節能降耗的目的。
電站選用HLA575c-LJ-110型水輪機,額定流量6.55m3/s,相應配SF10.5-10/2860型水輪發電機,調速器為GSLT-1800型。在機組選型的時候,考慮采用能量指標好、效率高的轉輪,因此,選用了HLA542轉輪。該電站的輔助系統也盡量簡化,輔助設備選擇也盡量考慮采用能量指標好的設備。
阿呷水電站廠區海拔高程為1616m,地震烈度為Ⅶ度。本階段電氣設備選型按照以上短路電流計算成果進行選擇,再根據海拔高程加入絕緣系數1.088,在滿足電站運行要求的前提下,盡可能節省投資。廠用電主、備用電回路在低壓側實現自動切換。設計中合理配置變壓器,減少了電能損耗。
2.3照明節能
本工程為地面廠房,主廠房、副廠房及升壓站盡量采用自然采光,因此照明系統的總耗電量較小,采用如下措施降低照明系統能耗:
2.3.1.盡量避免采用白熾燈作為照明光源,通常采用熒光燈、金屬鹵化物燈、高
壓鈉燈等高效氣體放電光源,或采用節能燈,以降低光源耗電量。
2.3.2不需要長時照明的場所,照明開關的設置應盡量考慮便于做到人走燈滅。
2.3.3大功率氣體放電燈的功率因數應補償到0.8以上,以降低無功電流帶來的
電能損失。
2.3.4主要照明場所(如主機間等)應做到燈具分組控制,使得電廠人員可根據不同
工作的需要調整照度。
各工作場所的照度標準值應符合《工業企業照明設計標準》(GB50034-92)、《民用建筑照明設計標準》(GBJl33—90)的有關照明標準。
2.4給排水節能
本電站采用高位消防水池的常高壓方式,消防與生產、生活合用水池。消防儲水容積為80m3,水池設于廠房后坡上,其高程為1700m,水池貯水全部取自山間泉水,經沉淀凈化處理后進入生產、生活管道。在廠區設室外消火栓一套,供廠區室外消防用水。
廠區排水主要為地面廠房內生活污水排放、雨水排放。其中廠房內污水經水泵抽升后,排至下游。生活污水需經化糞池處理,糞便污水宜與生活污水分流。廁所,廚房及其他房間經常從地面排水時應設置地漏。生活區排污量相當小,不會形成污水徑流。
3.綜合評價
本工程建設期主要消耗能源為:柴油、汽油、電力等。工程運行期能源消耗主要有運行維護各類水工建筑物閘門消耗的柴油和電力、水電站用電設備以及管理用電等。工程建成后產生的社會效益和發電經濟效益可以看作能源消耗的產出。
本工程不存在能耗過大的建筑物和設備,項目的建設和運行期亦不會消耗大量能源,能源消耗總量相對合理,因此本工程的建設不會對當地能源消耗結構及能源利用產生不利影響。
本設計依據合理利用能源、提高能源利用效率的原則,遵循節能設計規范,從設計理念、工程布置、設備選擇、施工組織設計等方面已采用節能技術,選用了符合國家政策的節能機電設備和施工設備,合理安排了施工總進度,符合國家固定資產投資項目節能設計要求。
參考文獻:
[1]中華人民共和國水利部.《水利水電工程節能設計規范 》(GB/T 50649―2011)[M].2011.15-17
[2]尹濤. 淺析水電站節能降耗方法[J].民營科技.2011(2)
1.超壓出流現狀
由于高層建筑物內使用者的用水器具用途不同,使用要求存在差異,所以給水額定流量,以及給水系統的出水時間與出水流量要求均不同。在日常生活與工作中,給水系統的工作壓力值長期高于額定壓力,導致給水構件出水量在規定時間內高出給水額定流量,其差異值即超壓出流量。結合高層建筑內給水系統的工作壓力,需采用相關設施,保障高層建筑物內處于劣勢方位用水裝置的充足供水量,并提供充足的水頭,這一措施容易形成超壓出流現狀,不利于節能工作的開展.
2.給水管道老化
目前,高層建筑物給水管道材料的材質普遍為鑄鐵與塑料,使用一段周期后會出現老化現象,如水龍頭和水閥門,一旦這部分構件出現磨損,會消耗水量。另一方面,水閥門、法蘭等給水管道連接處在長期運作下,同樣存在漏水隱患;特別是埋地性質的給水管道,容易因外部因素出現管道磨損,導致高層建筑給水系統水量的過度浪費。
3.不科學的加壓儲水系統
現階段,高層建筑物在選擇水泵機組時,過于追求水量的提升,導致水資源出現大量浪費。水泵機組是高層建筑給水系統中節能設計工作的重中之重,原因在于建筑物給水系統內95%左右的電能都用來維持水泵機組的運作,要求根據建筑給水系統的實際要求,選擇型號、規格均合理的水泵。
分析高層建筑給水系統節能設計的優化措施
1.嚴格管控給水系統的給水水壓
第一,減壓對策。遵循我國《建筑給水排水設計規范》中的標準要求,合理設置配水點水壓,適當提高給水系統的抗壓性能,限制給水配件與人戶支管的額定壓力值。從節能設計出發,將減壓設備安裝在高層建筑的給水系統中,結合實際狀況科學配置節流塞、減壓孔板和減壓閥,保障用水設備出水水壓的平穩性,及時消除超壓出流隱患,提高節能設計工作的有效性。
第二,合理選擇節能水龍頭。節能水龍頭以相對的供水壓力為基礎,可以實現20%到30%不等的節能效果。一般來說,節能水龍頭的靜壓與出水量越高,節能效果越明顯。因此,高層建筑可以將節能水龍頭配置在水壓超標位置,有利于實現能源的節約。
2.全面應用外網壓力
因高層建筑物中浴室、餐廳、洗衣房環境的用水量高,這部分供水壓力可以通過市政管網水壓解決。所以,要科學劃分給水分區,全面應用外網壓力,保證供水的安全性與節能性。
通常情況下,高層建筑給水系統的節能設計會分設消防給水泵和生活給水泵,若生活給水泵可以滿足供水要求,則應用外網壓力建立加壓系統。在應用外網壓力的同時,要求相關人員對高層建筑給水系統進行垂直分區,合理降低其出水壓力,保護給水構件的正常使用,達到節約能源的目的。
3.合理選擇給水模式
高層建筑給水系統的節能設計,需要結合實際需求,選擇經濟性、技術可靠且供水安全的給水模式,實現節能設計規劃的整體性。其中,高層建筑給水系統的給水模式主要有:氣壓罐、減壓分區、高位水箱和變頻泵無水箱等。因每一給水模式都具備獨特性與適用要求。在高層建筑給水系統的節能設計過程中,要做到具體問題具體分析,選擇合理的給水模式,節約給水系統的成本支出,實現高層建筑給水系統節能的經濟性與科學性。
4.力口強對太陽能資源的利用
現階段,太陽能資源作為新型清潔能源的一種,具備“取之不盡、用之不竭”的特點,在高層建筑給水系統的節能設計中得到廣泛應用,如太陽能熱水器。因我國大部分地區的光照時間較長,適合應用太陽能熱水器。太陽能資源的高效利用,有利于實現對熱能、電能與水資源的節約,屬于當前高層建筑給水系統節能設計的重要舉措。
總結
通過大量調查研究發現,高層建筑給水系統的設計要以使用性能為前提,同時考慮節能與節水因素的重要性。高層建筑給水系統的節能設計,不僅包括本文所述內容,還可以應用節水設備、節能水龍頭、遠傳水表、IC卡水表等多種方式。要求設計者在高層建筑給水系統的節能設計過程中,始終貫徹節能環保意識,完善每設計流程,不斷優化節能設計方案與節能技術,參考具體設計結果對比每一節能方案的能源消耗狀況,實現節能技術與節能方案的創新發展,整體提高高層建筑給水系統的節篚效果,為我國構建環保節約型社會做出貢獻。
(作者單位:江西水利職業學院)