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1水利水電工程廠房建筑的特點
水利水電工程通常涉及到規模較大的廠房建筑，如水力發電站廠房、抽水蓄能電站廠房、揚水泵站泵房及大中型水閘的閘室等，此類建筑不同于常規的民用建筑，其尺寸及規模一般較大。廠房建筑的跨度由機組尺寸和橋機跨度控制，多在20m以上；建筑高度受大件起吊高度的影響一般都在10m以上，大型廠房有時能達到20～30m高；廠房建筑的長度綜合考慮機組臺數、機組尺寸、安裝間長度等因素，短則50～60m，長則幾百米。單個建筑通常都會需要近千方的墻材，而一個工程往往有多個這樣的建筑單體（如主廠房、副廠房、GIS開關站、機修間等等），因此廠房建筑圍護結構的墻體材料用量很大。
根據廠房建筑大跨度、大尺寸的特點，其結構型式通常為鋼筋混凝土框架或排架結構，梁柱體系承受荷載（豎向及水平荷載），主體結構之間的填充墻及建筑內隔墻通常采用非承重墻體材料。
根據上述廠房建筑墻材用量大、墻體非承重的特點，在水利水電工程廠房建筑設計中通常采用如輕集料混凝土空心砌塊、燒結空心磚、蒸壓加氣混凝土砌塊或輕質復合隔墻等墻體材料。
2墻體節能設計
《水利水電工程節能設計規范》GB/T50649中指出，應合理選擇電（泵）站廠房的布置、結構和圍護型式，減少給排水、采光、采暖、通風與空氣調節系統等的運行能耗。但規范中并未像民用建筑節能設計規范（如國家以及各地方的公共建筑或居住建筑節能設計標準等）中那樣規定了詳細的節能設計要求與節能措施，限定具體的節能指標限值，因此目前水利水電設計行業普遍采用的方法是：參照公共建筑的節能設計規定來進行廠房建筑的節能設計。
對于建筑墻體的節能設計，通常是根據所處的地理位置和氣候分區，在滿足建筑單體的體型系數和窗墻面積比的前提下，找出墻體的熱工性能指標限值，然后選擇適合的墻體材料與保溫措施，以滿足墻體傳熱系數限值的要求。
以我國西南地區某水利工程為例，該工程一級泵站所處位置屬于夏熱冬冷地區，參照該地區公共建筑的節能設計要求，其墻體的傳熱系數限值為1.0W/（O.K）。泵站圍護結構的填充墻若選用240mm厚輕集料混凝土空心砌塊，為滿足傳熱系數限值要求，則需要粘貼至少30mm厚的聚苯板或者涂抹40mm厚的聚苯顆粒保溫漿料；填充墻若選用240mm厚燒結空心磚，則同樣需要粘貼至少30mm厚的聚苯板。若選擇240mm厚蒸壓加氣混凝土砌塊，則該墻體的自保溫性能就能滿足要求，無需粘貼或涂抹任何外保溫材料，大大簡化了施工工序，節約了施工成本。
3蒸壓加氣混凝土砌塊的產品優勢
蒸壓加氣混凝土砌塊（以下簡稱加氣砌塊）是以鈣質材料（如水泥、石灰）和硅質材料（如砂子、粉煤灰、礦渣）為主要原料，以鋁粉為發氣劑，經加水攪拌成漿料，澆注成型，經預養、切割、蒸壓養護等工藝過程制作而成的多孔硅酸鹽砌塊。
與其它墻體材料相比，其自重輕，容重僅為6KN/m3左右，而混凝土空心砌塊的容重約為12KN/m3，普通粘土磚的容重約為18KN/m3，加氣砌塊僅為混凝土空心砌塊的二分之一和普通粘土磚的三分之一。在墻厚一致的條件下，加氣砌塊的墻體荷載大大減小，從而可以減小墻下梁板的配筋，甚至可以減小廠房基礎的尺寸。
加氣砌塊的耐火性能也十分優越，《建筑設計防火規范》GB50016附錄中標明，200mm厚的加氣砌塊墻體其耐火極限可達8小時，其耐火性能是同等厚度粘土磚墻或鋼筋混凝土實體墻的2倍，完全可以作為防火墻的墻體材料。而同等厚度的混凝土空心砌塊的耐火極限還不到2小時，其必須用細石混凝土灌實孔洞后方可作為防火墻墻材使用。
蒸壓加氣混凝土砌塊的施工特性也非常優良，由于它的體積比較大，因此施工速度和施工效率都可以大大提高。以某國外水電工程為例，來說明同等條件下蒸壓加氣混凝土砌塊的施工便捷性。該工程電站主廠房墻體材料用量約1150方，若選用燒結空心磚（規格240x190x90），需要砌筑約16.8萬塊的砌體；若選用混凝土空心砌塊（規格400x240x200），需要砌筑約6萬塊的砌體；若選用蒸壓加氣混凝土砌塊（規格600x240x240），則只需要砌筑約3.3萬塊的砌體，施工成本大為降低。且上述單塊加氣砌塊的重量僅為20kg左右，甚至比外形尺寸更小的混凝土空心砌塊還輕1/3，一至兩個工人完全可以自如的搬舉抬運，方便施工。
同時加氣砌塊不僅可以在工廠內生產出各種規格，還可以像木材一樣進行鋸、刨、鉆、釘。在廠房建筑墻體砌筑完畢后，因為使用要求，通常會在墻體上固定一些構件或吊掛一些設備（如配電箱等），燒結空心磚和混凝土空心砌塊因為壁厚較小，無法釘入鋼釘或植入膨脹螺栓（若必須吊掛設備則在砌筑時必須將此處的砌塊孔洞用細石混凝土灌實，施工工序復雜），而加氣砌塊在單點吊掛力不超過800N的情況下，是可以吊掛一些設備的，因此施工起來非常方便。
除上述優點外，加氣砌塊的保溫性能、隔音性能和抗滲性能是均不同程度的優于其它墻體材料。
4蒸壓加氣混凝土砌塊在使用中應注意的問題
蒸壓加氣混凝土砌塊雖有眾多優點，但在選用過程中還是有幾點應當引起建筑工程師的注意。
首先應當注意加氣砌塊的使用范圍，比如建筑物防潮層以下的墻體、受凍融交替作用頻繁的部位、長期浸水或干濕交替頻繁的部位、受酸堿化學侵蝕以及砌體表面溫度常處于80攝氏度以上的部位，不得使用蒸壓加氣混凝土砌塊。
其次在施工過程中嚴禁使用普通砂漿砌筑加氣砌塊并對砌體進行抹面。砌筑加氣砌塊的砂漿應采用粘結性能良好的專用砂漿，砌體抹面也應采用專用的抹面材料或聚丙烯纖維抹面抗裂砂漿。
墻體構造上應按照國標圖集的要求，在外墻轉角處、內外墻交接處、門窗洞口處以及梁柱拉結處執行相應的構造措施，以提高墻體的穩定性和抗震性能。
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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》（GB＼T50649-2011），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：
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）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。
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。
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]水利水電工程節能設計規范（GB/T 50649-2011）[M].中華人民共和國水利部，2011：15-17.
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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）
