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石油天然气长输管道站场设计的绿色趋势

2014-09-03

四川建筑 2014年4期
关键词:站场管线太阳能

严 欢

(四川石油天然气建设工程有限责任公司,四川成都 610213)

近年来为满足广大人民群众日益增长的物质文化需要,国家对能源基础设施投入不断加大,相继兴建了西气东输一线、二线、三线、中哈管线、中缅管线等石油天然气长输管道工程。石油天然气长输管道由于涉及范围广,社会影响深远的特殊性,在其工程设计过程中必须坚持“环保优先,安全第一,质量至上,以人为本”的理念,同时采取相应措施适应不同地区的气候环境变化,降低生产作业过程中的温室气体排放,合理利用现有资源实现可持续发展。

长输管道站场总图和建筑属于管线工程设计的重要组成部分,它关系到石油企业和油气管道工程的使用效率、运营成本和对外形象,因此,必须从初始设计阶段就注重其能源利用的可持续性。建设部在2006年发布了《绿色建筑评价标准》,紧接着又在2007年发布了《绿色建筑评价技术细则》,并在之后两年先后发布了上述细则的规划设计与运行使用部分细则。根据这个标准,绿色建筑指“在建筑全寿命周期内,最大限度地节约资源、保护环境和减少污染,为人们提供健康、适用和高效的使用空间,与自然和谐共生的建筑”。笔者曾有幸参与中缅原油/天然气管线、中贵天然气管线、兰成原油管线等工程的站场设计工作,希望通过本文的分析介绍,提供可持续性设计理念的一些思路。

1 节地与室外环境

1.1 站场选址

站场选址当以不破坏当地文物、自然水系、湿地、基本农田、森林和其他保护区域为原则,并尽量避免山体滑坡、泥石流、洪水等自然灾害的威胁。

由于长输管道站场作业需要用地大小不一,在前期选址时就必须进行各项分析权衡,最大限度协调站场与周边环境的空间关系,努力符合绿色建筑要求的“节地”原则。员工常驻办公和生活的建筑(如门卫、综合值班室等)要在位置摆放上争取更多的日照。此外,如果选址位于城市规划范围内,还应该注意满足当地规划要求。

1.2 室外绿化

由于站场绿地范围很小,基本被建(构)筑物、硬化场地及管线填充,要达到绿化位置合理,效果明显,平面布置又紧凑,就要综合考虑建(构)筑物、管线、绿化三者的均衡性,进行综合布置。建议站场景观设计采用复层绿化,优化乔、灌木的种植位置及灵活搭配,因地制宜选择当地乡土植物作为主要绿化物种,适当种植宿根花卉及草坪。站场办公区域花坛可采用下凹式种植土,使其表面高度低于主路面,便于路面雨水直接流入。

有条件的区域可引入市政中水管,以供建筑的冲厕、绿化用水。引入中水管后,场地绿化用水可选用滴灌的方式,在绿地内设置阀门井,并沿绿地敷设滴灌管以达到浇洒目的。这种做法既可达到节水目的,又能防止中水在空气中弥散。

2 建筑节能设计

2.1 屋面

目前,所有根据《油气储运项目设计规定(CDP)——站场建筑及总图标准图集规定》设计的油气站场中建筑屋面均采用坡屋面造型,常用做法为钢筋混凝土平屋顶上盖彩钢坡屋顶,并没有将屋顶面积进行有效利用。

2.1.1 太阳能光伏发电

当管线站场位于太阳能资源较为丰富的地区(如新疆、陕西、甘肃等地),可采用太阳能热水器、光电、地源热泵建筑一体化系统(表1)。目前,我国已制订了可再生能源在建筑中应用的相关法规和激励政策。据不完全统计,目前全世界太阳能热水器的总保有量接近1.5×108m2,而仅我国的保有量就约占全世界总量的60 %~70 %,太阳能热水器在建筑中的应用每年以30 %的速度增加。

太阳能热水器:在屋顶设置太阳能集热板,集热器采用金属——玻璃真空管型,屋顶水箱内设置热水箱及太阳能循环泵,太阳能系统设置温度传感器。冷水首先进入水箱,经循环泵流入太阳能集热器,强制循环,达到设定温度后停止循环,并同时供应用水点热水。水箱内设电辅助加热设备以备用。

太阳能光伏发电:在屋顶安装太阳能光伏电池与建筑一体化组件,系统输出交流220/380V电压,在指定位置与站场低压配电系统并网。白天,光电系统将太阳能电池组件产生的电能经处理后直接汇流入低压配电母线,供给建筑日常负荷。晚间太阳能电池组件无法工作时,完全由电网供电。

地源热泵系统:地源热泵主要承担房间夏季的显热负荷及冬季围护结构的热负荷。它一般采用垂直埋管系统,将热交换器埋于室外地面以下,通过水在PE管封闭环路中的循环流动,从而达到与土壤进行冷热交换的目的。与传统燃油或燃气的锅炉相比,地源热泵所消耗的能源大大降低。同时它不但自身无污染物排放,而且节省了建筑空间,省去了锅炉房、冷却塔所占用的建筑面积,改善了建筑外部形象。

2.1.2 屋顶绿化设计

当管线站场位于不适宜使用太阳能的区域,可考虑采用种植屋面的工程做法以提高站场绿化覆盖率,并通过植物的蒸腾作用有效缓解建筑的热辐射。种植的植物应选择适应性较强、耐瘠薄的花、草、藤本和小乔木等当地乡土植物,这样一方面植物对于生存环境要求较低,养护成本低廉,另一方面楼板荷重小,可以减轻建筑结构的荷载,有利于节约工程造价(表2)。

表2 种植与非种植屋面及室内温度比较

2.2 墙体

改进建筑围护结构形式以改善建筑物热工性能,是建筑节能的重要手段之一。外墙是建筑物外围护结构中所占面积比例最大的部分,它的隔热保温可以通过多种途径来实现。

墙体材料可以因地制宜采用自保温砌块材料。从资源利用环节看,我国西南地区(如云贵川等地)页岩资源丰富,适宜发展烧结制品,且可以大量利用粉煤灰、煤干石、炉渣等废弃材料,降低能耗。而从自保温墙体材料的使用效果来看,其优良的毛细管传导能力赋予了墙体很好的呼吸功能,使其在热惰性、隔声性能方面都具有明显的优势。

以砂加气混凝土砌块这种新型建筑材料为例,它不仅具有传统墙体材料的基本功能,更兼具节能、轻质、防火、隔音、环保、施工便捷、节省投资等诸多优点。同时由于其主要原料来自于平板玻璃生产提取过程中产生的废弃物——硅矿尾矿砂,在砌块烧结过程中将矿砂掺加入内进行再生产。硅砂尾矿用量占整个砂加气原材料用量的30 %以上,这样大大提高了产品的强度。当建筑墙体整体采用200~350 mm厚的砂加气砌块保温墙时,外墙平均导热系数λ仅为0.39 W/(m2·K)。

3 室内装修设计

3.1 选用节水型洁具

在洁具采购指定时要求选用节水型水龙头和节水型便器,比同类产品节水25 %。在中卫-贵阳天然气管线工程和中缅原油/天然气管线工程站场施工图设计统一技术规定中,曾要求水龙头和小便器均采用感应式以达到节水目的。但在实际过程中发现,感应器易损坏,多次返修不但给员工造成使用不便而且也增加了企业的运营成本。目前,在生态建筑中开始使用的洗手池与冲水马桶结合的洁具,将洗手水收集起来冲厕所,它的应用不但可以帮助省水63 %也为本来较小的宿舍卫生间扩大了空间。而如果将普通节水型小便器换成无水型小便器可减少维修量,只需每年更换一次排水部分的薄膜套即可。

3.2 引入自然采光

位于气候温和与炎热地区的站场,可适当增加办公室和宿舍的外窗面积以引入自然光并改善室内通风。建筑内部的走廊可考虑设带形天窗从屋顶上引入阳光,为内部的单元空间提供额外的采光面。

4 从节能设计到增强节能意识

值得注意的是,设计的种种节能措施的最终目的是旨在通过节能设计培养员工的节能意识,最终形成节能的工作和生活方式。通过以往的研究表明,建筑运行中的能耗与使用者的生活习惯存在莫大关系。例如,对一般身体健康的正常人来说,生理零度大约在28℃~29℃,最低也不会低于25℃。因此,空调房间的温度应该尽量选定在这个温度附近更有利于人体健康。但实际情况是,多数办公用房和宿舍在夏季使用时温度低到了20℃,有的甚至低到18℃,由此产生了大量能耗,造成了极大的浪费。目前,我国油气能源对外依存度已超过50 %,全面推进理念节能、机制节能、技术节能和管理节能刻不容缓。而不断强化节能意识,努力减少能源在生产过程中的浪费应该成为每位企业员工基本素质之一。 的指标,其两房一厅虽然本设计可以做到,但是卧室较小,舒适感很差;55m2就大为改善,作为小面积住宅是比较适宜的。从长远发展的角度看,55m2甚至更大一些的户型,无论是旧区改造补偿住房,还是其它类型的住房都是比较理想的户型。笔者认为由搬迁户出钱回购一些面积,是很好的办法,等于宽泛了共有产权的理念。增加几平方米面积成全了一套有缺陷的住房是值得的,对于现实和长远都是理想的效果,否则会再次留下大片的遗憾。

7 前景和期望

设计方案一旦在头脑里生成,表现在图纸上就是很容易的事情,笔者申请知识产权保护,可以公开宣传自己的设计,才能更加广泛地被社会、市场所接受。2013年2月4日得到专利受理通知, 5月23日进入实质性审查阶段,希望尽可能早地让人们认可和使用它,造福社会。

如今中央政府一方面十分重视加大棚户区的改造力度,这个范围和数量是非常庞大的;另一方面各地政府提出建设共有产权住房,或是建设“公租房”。这些措施更加回归它本来的价值:实用。住房将走出被投资的误区,这也同样冲击房地产市场的走向,随之土地越来越紧俏,小面积住宅,人们最喜爱的单元式小面积住宅,必然要扮演房地产市场的主要角色,本设计的实用价值,它的社会效益和经济效益都是显而易见的,对此我深信不疑。

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