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0引言
某電廠引進三菱/東汽聯合生產的M701F燃氣蒸汽聯合循環機組，采用三壓、再熱、臥式、無補燃、自然循環余熱鍋爐。原設計鍋爐給水系統采用高中壓合泵的定速給水泵，這種方式在機組啟停及低負荷階段給水調門開度較小，存在較大的節流損失，作為兩班制運行調峰電廠，對給水系統進行節能改造很有必要。常用的節能技術有電機變頻技術、液力耦合技術、永磁調速技術等，通過對比分析，該電廠選用了電機變頻方案，高中壓給水系統由高中壓給水泵單泵運行改為分泵運行，新增兩臺中壓給水泵，其中高壓泵電機變頻運行，中壓泵電機工頻運行[1]。
1高中壓給水系統改造前后簡介
1.1高中壓給水系統異動情況
高中壓給水系統的主要作用是為高中壓汽包補水，同時也為高壓過熱器、再熱器及高壓旁路減溫器提供減溫水。節能改造前，高壓給水及高過減溫水取自高中壓給水泵出口，中壓給水、再熱器減溫水及高旁減溫水取自高中壓給水泵中間抽頭。高壓給水泵變頻改造后，考慮低頻運行時無法同時滿足高中壓給水需求，故新增一套中壓給水系統，中壓給水及再熱器減溫水改由中壓給水泵供水，高旁減溫水仍取自高中壓給水泵中間抽頭。系統流程如圖1所示。1.2變頻改造后接線特點原設計高中壓給水泵一運一備，兩臺高中壓給水泵電機分別由兩臺6kV開關供電。變頻改造采用“一拖二加旁路”方式[2]，即一臺變頻器可分別拖動兩臺給水泵，設置一臺6kV開關單獨給高壓給水變頻器供電，變頻器輸出端分兩路分別引至高壓給水泵電源開關出線處，變頻接線如圖2所示。變頻器制造商為廣州智光，型號為Zinvert-A6H2500/06B，GSA、GSB為手動刀閘，QFA、QFB為真空接觸器。當給水泵由變頻器驅動時，通過邏輯閉鎖對應給水泵6kV電源開關合閘，處于備用的給水泵仍可通過自身電源開關啟動，變頻器不能同時拖動兩臺給水泵運行。當變頻器故障時，兩臺給水泵均可工頻啟動。在保留原有接線條件下新增變頻回路接線方式，接線簡單靈活，但需要配置一套可靠的邏輯閉鎖系統。主要的電氣閉鎖關系如表1所示。源分別為開關的控制電源，電磁鎖的動作原理為帶電解鎖。由于本次改造牽涉到的聯鎖、閉鎖回路較多，很多閉鎖回路采用的是開關的轉換接點，必須在變頻器、變頻器各旁路柜、QF1、QF2、QF3等的控制電源送上的情況下閉鎖才起作用，因此在進行各項操作時務必送上上述回路的控制電源。
2變頻改造后相關控制邏輯變動
2.1汽包水位控制邏輯
高中壓汽包水位控制采用的是汽包水位、蒸汽流量和給水流量組成的三沖量調節，根據蒸汽流量高低分別采用單沖量調節和三沖量調節[3]?？刂坪诵氖侨齻€比例積分器，單沖量調節單獨采用一個比例積分器，三沖量調節采用兩個比例積分器，單沖量調節時比例積分輸入為汽包水位偏差，三沖量調節則疊加了蒸汽流量與給水流量差值作為比例積分器輸入，控制輸出值即作為執行機構輸出?？刂七壿嬁驁D如圖3所示。變頻器頻率控制也沿用這種控制算法，即頻率輸出也采取三沖量調節模式。但變頻運行時高壓汽包水位控制較為復雜，采用的是高壓給水調門與變頻器聯合控制。變頻運行時，設有兩種控制模式：閉環控制模式和開環控制模式。閉環控制下，變頻最小頻率為負荷的函數，水位調節主要通過調門調節，這種模式下仍存在一定節流損失，故一般不采用；開環控制模式下，低負荷階段變頻器設定在最小頻率下運行，給水流量由給水調門調節，此時變頻器頻率處于鎖定狀態。隨著負荷上升，給水需求量上升，調門不斷開大至90%，此時調門將鎖定不動，給水流量轉由變頻器頻率調節，調節過程中如果出現水位偏離正常水位較多、備泵聯啟、變頻退出自動等異常情況時，高壓給水調門自動解除閉鎖參與水位調節。聯合調節在保證安全的條件下盡可能減少調門節流損失，從而達到節能的目的。開環運行頻率最小設定為可變值，主要依據給水泵電機冷卻、電機振動、減溫水壓力、給水壓力與汽包壓力差值等因素確定，一般在30～38Hz，當給水母管壓力對汽包壓力的差值不足0.28MPa時，最小壓力按一定速率向上提升，直至壓差滿足要求。中壓系統未進行變頻改造，原水位控制邏輯基本不變，給水調門根據運行情況選擇三沖量或單沖量中圖2高壓給水變頻接線圖表1主要的閉鎖關系壓汽包水位調節。
2.2給水泵聯鎖功能
變頻改造后，給水泵原聯鎖邏輯保留不動，即當給水泵工頻運行時，原有高壓給水泵間的聯鎖功能仍不變，原有的高壓給水母管壓力低聯鎖啟動備用泵的功能只在工頻運行時起作用。變頻運行時，原給水泵出口壓力低聯鎖啟動備用泵邏輯已不適用，此時這部分邏輯被屏蔽。新增兩種聯鎖啟備泵條件：（1）閉環模式聯鎖啟動工頻備用泵的條件是給水母管壓力超過汽包壓力不足0.2MPa，這種聯泵方式在變工況時容易導致備泵聯啟，現一般不采用；（2）開環模式聯鎖啟動工頻備用泵的條件是汽包水位低于-450mm，高壓包正常水位波動情況下不會導致備泵聯啟。
3節能改造后運行出現的異常情況
3.1變頻器故障引起給水泵跳閘
變頻器故障分輕故障和重故障，輕故障動作發報警，重故障動作直接跳變頻器。發生輕故障時變頻器雖可繼續運行，但也須及時處理，以防發展成為重故障。變頻改造多年來該廠已發生多起因變頻器故障導致的給水泵跳閘，但所幸未造成事故擴大。引起變頻器跳閘的原因很多，但多數為功率模塊故障，更換故障模塊后則恢復正常。某電廠由于冷卻系統異常停運曾造成過給水變頻功率單元超溫跳閘。事故時機組啟動選SFC由于諧波濾波柜受潮發生接地短路，廠用電電壓瞬間下降，故障切除后恢復，電壓低導致變頻室空調跳閘，變頻裝置運行時發熱量較大，變頻器熱量積聚導致功率柜超溫跳閘。為提高變頻器運行可靠性，該電廠配置了一套可靠的冷卻系統及監控系統。三臺機給水泵變頻器統一安裝于單獨設立的電氣室，室內采用中央空調加獨立空調雙套配置，變頻室內裝有溫度探頭，溫度信號接入DCS系統，當溫度超過正常范圍可發出報警，提醒運行人員關注。
3.2機組啟動時中壓給水泵頻繁聯啟
某電廠#3機組中壓給水泵在機組啟動過程頻繁聯啟，造成中壓汽包水位波動，增加了運行風險，也縮短了設備的使用壽命。以某日#3機溫態啟動為例，機組轉速1450r/min左右，中壓系統疏水閥陸續關閉，中壓汽包水位持續下降至-190mm（水位設定值為-150mm），給水調門快速開至62%，流量約60t/h，中壓給水泵出口壓力降至聯泵值（4.0MPa），備用給水泵聯啟。負荷到46MW時，此時高旁開啟，中壓汽包水位快速降至-116mm（此時水位設定值為0），給水調門快速開至94%，出口壓力下降，備泵再次聯啟。聯啟一般發生在中壓系統疏水門關閉或高壓旁路閥開啟時，中壓汽包水位突然下降，虛假水位導致中壓給水調門突然開大，中壓給水泵出口壓力突然下降后中壓泵聯啟，溫熱態啟動聯啟較為突出，這與#3機組中壓系統調節特性有關，但歸根到底還是中壓泵選型出力裕量不足。通過修改中壓系統疏水閥關閉時間，避免多個疏水閥同時關閉造成水位劇烈波動，聯啟現象有所改善，但問題仍存在，需要進一步改善旁路系統調節速率，防止中壓汽包水位波動過于劇烈。
3.3高過減溫水量不足導致過熱器超溫
某日，#1機負荷270MW，AGC控制降負荷至240MW，高壓給水泵頻率從41Hz逐漸下降至39Hz左右，燃機排氣溫度從592℃逐漸升高，高過出口溫度從541℃逐漸升高，減溫閥開度從24%逐漸開大，當燃氣溫度升至599℃，減溫閥開度已開至100%，但高壓給水泵頻率為39.7Hz，減溫水流量僅為2.44t/h，高過出口溫度升至546℃，機組RB。又如某日，#3機負荷200MW，AGC控制升負荷至330MW，燃機排氣溫度從560℃逐漸升高，高過出口溫度從521℃逐漸升高，減溫閥開度從0%逐漸開大。09：18，機組負荷升至329MW時，燃氣溫度升至588℃，高過出口蒸汽溫度升至544.8℃，減溫閥開度已開至100%，但減溫水流量僅為5.07t，運行當值將高壓給水泵頻率從40.3Hz手動提高至48.3Hz，高過減溫水流量升至10t/h，高過出口蒸汽溫度開始回落至正常值。兩起高過超溫事件均表明高壓給水泵低頻率運行下，減溫水流量出現了不足現象。一般情況下，變頻運行不會引起減溫水流量不足，但變頻運行降低了減溫調節裕度，需要運行人員關注，必要時應手動干預提高頻率。
4結語
電機變頻調速有著效率高、功率因數高、調速性能好、啟動平穩等優點[4]，廣泛應用于各電廠節能改造中。然而，節能不可避免地犧牲了一部分設備壽命及運行安全可靠性，但總體可控。改造多年來，系統運行平穩，節能效果良好。
作者:陳義鋒 單位:深圳市廣前電力有限公司
節能設計應用研究2
節能綠色環保建筑材料(又被稱為“生態建材”)充分利用了清潔生產技術，在降低能源使用量的基礎上，將工業廢棄物加工處理為無毒無害且有益于人類健康的的建筑材料，通過將其應用于建筑工程中，可以降低建筑工程的施工成本，提高整體建筑的窄帶和性能，為實現節能降耗、綠色環保等要求打下堅實的基礎。因此，為了實現對建筑工程的綠色化施工，更好地保護環境，如何將節能綠色環保建筑材料科學應用于建筑工程中是技術人員必須思考和解決的問題。
1建筑工程概況
某地區綠色建筑工程概況如下:工程占地面積達到了69386m2，總建筑面積達到了1400006m2，土地屬于住宅用地類型，期限通常為70年，總體規劃戶數高達912戶，戶型面積通常在65m2～1636m2。該小區充分利用節能綠色環保建筑材料，不僅滿足了低碳排放相關標準和要求，還有效地降低了維護成本。此外，在建筑規劃期間，施工單位重點打造小區的原生態環境，確保小區與周邊生態環境能夠相得益彰，十分協調。
2綠色環保建筑材料與傳統建筑材料的對比
2．1綠色環保建筑材料的特殊性
傳統建筑材料含有大量的有毒物質以及相關污染物，這些物質嚴重污染了人類的生態環境，同時，在進行裝修期間，這些物質很容易散發出來，嚴重危害人們的身體健康。此外，傳統建筑材料的使用，會產生大量的CO2，加劇了全球溫室效應問題，從而給大氣層造成不同程度的破壞，不符合我國節能降排的發展需求。但是，節能綠色環保建筑材料的出現和應用可以很好地避免以上現象的發生，這是由于這種新型建筑材料主要是將城市回收利用的廢棄物作為原料進行制作的，而這些原料無毒無害，同時，放射性物質和CO2產生量相對較少，完全符合我國綠色環保、節能降耗發展需求。2．2綠色環保建筑材料的功能性與傳統建筑材料相比，節能綠色環保建筑材料具有保溫性高、節能效果顯著等特征，這些新型建筑材料除了具有多樣化的美觀樣式外，還具有屏蔽有害輻射物質的功能，同時，還能實現對溫度的自動化調節和控制。例如:在設計外墻保溫結構時，可以選用保溫效果較高的玻璃纖維網格布材料，確保外墻能夠規范外界環境溫度的變化，對室內溫度進行科學調整和控制，從而為人們打造舒適的居住環境。
3節能綠色環保建筑材料在建筑工程中的具體應用
為了實現建筑工程的綠色化施工，技術人員要根據如圖1所示的建筑工程施工類型，將節能綠色環保建筑材料科學應用于建筑工程中，為提高墻體結構設計水平、維護結構設計水平、防水結構設計水平、門窗結構設計水平以及保溫結構設計水平提供重要的依據和參考。
3．1在建筑工程墻體結構中的應用
在進行建筑工程施工期間，墻面施工占比往往較高，因此，墻體材料的使用成本要越低越好，只有這樣，才能實現建筑工程社會效益和經濟效益的最大化。另外，在進行建筑工程施工的過程中，經常用到混凝土結構，與傳統紅磚材料相比，混凝土具有施工操作簡單、耐久性高、成本低等特別。但是，普通混凝土材料無法滿足建筑節能降耗、綠色環保相關標準和要求，在這樣的背景下，大量新型墻體材料不斷涌現，這些材料憑借著自身節能、環保、綠色等特征，被廣泛地應用于建筑工程中，常規混凝土與新型混凝土性能對比如表1所示。從表1中的數據可以看出，新型墻體材料主要包含以下幾種類型:(1)加氣混凝土。加氣混凝土原料主要包含2種成分，一種是硅砂，另一種是粉煤灰，通過將其與石灰、石膏、水泥等材料進行充分混合，并置于高溫環境下進行蒸壓養護處理后即可形成。根據相關數據資料記載，加氣混凝土具有較高的導熱性、保溫性和隔熱性以及較強的抗裂性和抗滲透性，通過將其應用于建筑工程中，可以降低能耗，由于該材料自身密度較小，可以起到節約原材料使用量的作用，為最大限度地降低運輸環節所消耗的能量創造良好的條件。(2)泡沫混凝土。泡沫混凝土在具體的制作中，主要用到了專用發泡劑，并采用機械化控制方式，對發泡劑進行處理，使其與水泥漿能夠充分混合，然后，借助泵送系統，對發泡劑進行模具成型處理，然后，經過一段時間的自然養護后，形成如圖2所示的新型混凝土材料，從圖2中可以看出，該材料含有大量的氣孔，這些氣孔具有封閉性。泡沫混凝土具有質量輕、保溫隔熱性能良好、耐火性強等特征，經常被應用于復合墻板和混凝土填層等相關領域中，但是，泡沫混凝土也存在一定的缺陷，如抗裂性低、吸水弱、強度不足等問題，因此，在日常的應用中，技術人員要從發泡劑、工藝流程等環節出發，對泡沫混凝土性能進行不斷改進。(3)模網混凝土。模網混凝土主要綜合運用了蛇皮網、加勁構筑等多種網架結構，然后，采用澆筑混凝土的方式得到剪力墻結構，被廣泛地應用于住宅建筑工程中，并取得了良好的應用效果。模網混凝土在具體的應用中，需要借助蛇皮網孔，在搭建三維空間網架的基礎上，開展現場組裝工作和混凝土澆筑工作。
3．2在建筑工程維護結構中的應用
在進行建筑工程施工期間，要想保證工程維護結構的穩定性和可靠性，除了要做好對建筑本身的維護外［1］，還要做好對建筑承重性能以及保溫、隔熱性能的提升。而加氣混凝土材料的出現和應用可以很好地實現以上目標，加氣混凝土砌塊作為一種常用的維護結構，被廣泛地應用于建筑工程中，這是由于該新型建筑材料具有強大的隔熱、保溫、防火性能。此外，為了更好地滿足絕緣施工相關標準和要求，還要加強對珍珠巖板、聚苯乙烯等新型建筑材料的應用，這是由于他們具有較高的絕緣性能，同時，重量輕，便于運輸和搬運，同時，為降低建筑物結果的承重負荷產生積極的影響。另外，當暖通設備需要穿過墻套管時，為了實現對墻體圍護結構的保護［2］，必須要做好散熱工作以及絕緣性能優化工作，外部維護結構在具體的設計中，要優先使用太陽能玻璃材料，該材料具有較高的光傳輸性能，不僅可以取得良好的保溫隔熱效果，還能提高采光的總體面積。最后，在設計墻體保溫結構期間，要優先使用法蜂窩復合結構材料，通過利用這種新型建筑材料，不僅可以很好地改善和優化墻體的隔熱效果，還能提高保溫結構的抗裂性［3］，同時，還要采用全面保溫處理方式，將新型建筑材料與新型結構設計進行充分結合，并借助環保型的砂漿，完成對防裂保護層的設計，這樣一來，不僅可以提高建筑物的穩固性和安全性，還能保證建筑物的最終保溫效果。建筑工程維護結構設計流程如圖3所示。
3．3在建筑工程防水結構中的應用
建筑防水結構作為建筑工程的施工重中之重，一旦出現建筑結構防水性能不好，將會給用戶的日常生活和工作造成極大的不便，同時，還對建筑物的整體使用壽命產生不良的影響，為了避免以上現象的發生［4］，技術人員要謹慎選用合格的防水材料。在我國科技水平的不斷提高下，我國研發和使用了大量的新型防水材料。這些防水材料主要包含以下幾種:(1)聚氨酯防水涂料。該材料具有適應性高、對施工作業環境要求低等特點，不管涂層表面是否干燥，外界環境的變化，均不會影響其防水性能。當涂抹施工結束后，該材料在最短時間內會快速被固化，為后期形成穩固性良好的防水結構打下堅實的基礎。(2)防水卷材。當防水涂層被完全固化后，需要使用防水卷材進行鋪設。在這一過程中，首先，要借助防水卷材，對涂層進行固化處理，確保兩者之間可以實現無縫銜接，同時，還要做好對防水性能的改進和優化，這樣一來，可以更好地降低粘合劑的使用量［5］。另外，建筑屋頂結構作為建筑工程重要施工內容，由于該結構直接暴露在外，當經過一段時間的風吹日曬后，很容易對其防水性能造成不良的影響，一旦該結構的防水性能不達標［6］，將會給人們的日常生活和工作造成極大的不便，因此，在選用屋頂防水材料期間，要優選使用防水卷材，這是由于防水卷材具有較高的拉伸強度和抗老化性，完全符合屋頂防水相關標準和要求。3．4在建筑工程門窗結構中的應用在進行建筑工程日常施工中，門窗作為一種重要的結構部位，主要承擔著流通室內氣體與室外氣體的角色［7］，同時，還起到了熱傳遞的作用。因此，門窗建筑材料的應用顯得尤為重要。門窗建筑材料主要包含鋼化玻璃、鋁合金門窗和鍍膜中空玻璃等類型，通過將其應用建筑工程中，不僅可以提高門窗的保溫性能、隔熱性能，還能降低熱損耗量，為節能能源，提高能源利用率打下堅實的基礎。例如:在設計部分門窗結構期間，經常用到的門窗建筑材料是鍍膜中空玻璃，通過利用該材料，可以使窗口的散熱系數達到3．0W/m2，同時，窗口的平均遮陽系數在0．4以上，極大地減小了熱損耗量，此外，還提高了窗口的遮陽透光效果。
3．5在建筑工程外墻保溫結構中的應用
在節能綠色環保建筑材料的應用背景下，通過對外墻保溫結構進行科學設計，可以提高整個建筑物的節能降耗效果。隨著我國科技水平的不斷提高，外墻保溫材料種類越來越多樣化，為此，技術人員要在綜合考慮節能性、有效性和環保性等因素的基礎上，做好對建筑工程外墻保溫結構的設計工作［8］。在進行保溫結構設計期間，經常用到的節能綠色環保建筑材料主要包含以下幾種:(1)玻璃纖維網格布。玻璃纖維網格布主要是借助高分子物質，經過乳液浸泡后，形成的一種新型建筑材料，該材料具有柔韌性高、抗拉力強等特征，被被廣泛地應用于建筑工程墻體保溫結構設計中。另外，玻璃纖維網格布具有重量輕、強度高、定位性好等特征，可以降低墻體收縮變形概率，同時，具有良好的化學穩定性，耐腐蝕性強，通過將其科學應用于墻體保溫結構設計中，不僅可以最大限度地提高外墻的保溫性能和隔熱性能，還能滿足建筑工程綠色環保、節能降耗施工需求。(2)聚苯乙烯泡沫塑料。聚苯乙烯泡沫塑料除了具有密度小、導熱系數低、材料加工簡單等特征外，還具有良好的保溫性能和隔熱性能，通過將其應用于建筑工程的外墻保溫結構設計中，可以保證尺寸精度配合的合理性和協調性。但是，由于聚苯乙烯泡沫塑料含有大量的聚苯乙烯，聚苯乙烯一旦遇到高溫環境，很容易導致外墻出現軟化變形現象，此外，由于該材料的防火性較低，無法滿足防火等級較高的外墻保溫結構節設計需求。因此，技術人員要根據實際使用需求，科學合理地選用聚苯乙烯泡沫塑料。(3)巖棉。巖棉所使用的原料主要包含兩類，一類是玄武巖，另一類是輝綠巖，通過將這些原料與輔助料進行充分混合后，經過一段時間的高溫熔融處理，最終研制出一種新型建筑材料，這種材料又被稱為“人造無機纖維材料”。巖棉具有良好的透氣性、防火性、隔熱性和抗壓性，通過將該材料科學應用于建筑工程外墻保溫結構設計中，不僅可以提高外墻保溫結構的穩定性和可靠性，還能降低施工操作的復雜度，為實現對外墻保溫隔熱系統的設計以及綠色建筑的改造產生積極的影響。
4節能環保建筑材料的發展趨勢
4．1向環境友好型方向發展
現階段，隨著我國工業化的不斷發展，我國社會經濟水平快速提高，但是，卻加劇了環境污染問題，要想實現人與自然的和諧發展，技術人員必須要加大對節能綠色環保建筑材料的使用量。在這樣的背景下，節能綠色環保建筑材料必然要向環境友好型方向發展，這就要求該材料在具體的生產、使用的過程中，不能產生污染環境的有害物質。
4．2進一步強調資源節約型材料
目前，我國面臨著嚴重的資源短缺問題，這是由于部分企業為了追求短期利益，過渡開發和利用自然資源，從而嚴重破壞了生態環境的平衡性，為了解決這一問題，建筑行業在實際的發展中，要加大對資源節約型材料的使用量，不斷提高資源的循環利用率，溶蝕，還要用大量使用人工材料，并做好對廢氣資源的回收利用，只有這樣，才能最大限度地提高資源的循環利用率，為實現生態環境的健康、可持續發展發揮出重要作用。
4．3重視空間綠色節能材料的使用
近年來，全球溫室效應問題愈加嚴重，為了實現節能降排的發展目標，建筑行業要加強對空間綠色節能材料的使用，盡可能地降低溫室氣體的排放量，這是由于這些材料在具體的使用中，產生的溫室氣體較少，降低能源消耗量。
5結語
綜上所述，節能綠色環保建筑材料屬于一種常用的新型建筑材料，通過大量推廣應用，不僅可以提高建筑工程的綠色化施工水平，還能促進建筑行業向環?；⒐澞芑⒕G色化方向不斷發展。為此，技術人員要再接再厲，不斷研發新型材料，同時，還要盡可能增加建筑工程中新型建筑材料的使用比例，為提高建筑工程施工的穩定性、持久性和降低施工成本;保證施工人員的人生安全和財產安全發揮出重要作用，從而提高建筑企業的社會效益和經濟效益。
作者:張海昆 李楊紅 單位:廣東環境保護工程職業學院
節能設計應用研究3
1引言
高速公路房建工程具有遠離市區、區域跨度大等特征，無法接入城市熱力管網，且嚴寒及寒冷地區高速公路房建工程由于環境較為惡劣，氣溫較低、水分遷移集聚易導致土壤凍脹，繼而損害到房建工程質量，且溫度越低，其凍脹程度越嚴重，質量受損程度越嚴重。土壤凍脹作為影響嚴寒及寒冷地區高速公路房建工程建設質量的重要影響因素，一直是從業相關者研究的重點問題。目前，我國關于土壤凍脹問題的研究主要集中于防寒處理，通過采暖及保溫策略，避免因低氣溫而增加土壤的凍脹風險。僅僅從建筑圍護結構熱工學的方面控制建筑熱損耗難以滿足該地區高速公路房建工程的采暖及保溫需求，還需要對內部熱源、末端供暖方式及設計進行優化[1-2]?；诖?，本論文將以嚴寒及寒冷地區高速公路房建工程作為依托，基于地域性差異化特征，對建筑安全、環保、節能方面設計理念進行分析，力圖形成相對完整的高速公路沿線設施綠色建筑設計方法。
2高速公路房屋建筑現狀
高速公路房屋建筑的熱源及末端供暖方式最初采用鍋爐或分體空調供暖，但由于嚴寒及寒冷區域跨度較大且基于氣候、地質差異，供暖方式逐漸被節能性系統代替，節能性系統包括地下水源、土壤源熱泵系統、多聯機系統等。其中，地下水源熱泵是一種再生性冷熱源，基于地球水體儲存的太陽能實現就地取材完成供暖；土壤源熱泵系統是基于地下土壤儲存的地熱能發揮制冷、制熱效果[3-4]。雖然上述兩種熱源屬于環保型能源，但上述熱源系統應用與當地水文、氣象條件存在密切關聯性，故一般房屋建筑主要采用多聯機系統等發揮供暖功效。但一般供暖方式需要消耗大量能量，且存在能源利用效率低、環境污染嚴重等問題，故有必要尋找適合嚴寒及寒冷地區高速公路房建工程的可代替的、具有節能性的供暖模式[5]。
3甘肅高速公路沿線房屋建筑設計理念
3.1工程總體設計思路
房屋建筑是高速公路網絡中的基本配套設施，是體現公路交通文化的重要窗口。河西片區高速項目地處高寒、高海拔、強紫外線、大風沙、蚊蟲肆虐、鼠疫重災區的沙漠戈壁，且年平均沙塵天氣超過100d，自然環境極度惡劣，工程有效工期不足14個月，施工任務極為繁重。由于甘肅高速公路沿線房屋建筑（服務區、收費站）區別于一般性民用建筑及城市公共建筑，故該項目房屋建筑設計需要明確信息化、綠色化、智能化建設目標并圍繞此目標進行設計。1）符合嚴寒、寒冷地區高速沿線地區特征，充分體現出沿線地區各異的文化及特色，要與周圍地形、地勢結合，建設與周圍環境和諧一體的房屋建筑。2）充分應用安全、環保、節能設計及技術；建設過程中循環利用洞渣、廢水，洞渣破碎后用于道路施工，積極應用清潔能源。3）貫徹人性化設計理念，充分考慮使用者需求，應用信息化技術為出行者提供便利交通。4）進行科技創新，將信息化技術貫徹全項目建設中，為房屋建筑維修提供數據支持，需要大力創新科技，提高工程質量。
3.2節能環保設計理念———熱源設計
節能環保設計是基于當地氣候及區域條件，在充分利用當地自然優勢，讓房屋建筑盡可能減少資源消耗及環境污染，節約成本。在高速公路房屋建筑中成功應用相關的低碳、環保建設性技術的案例較多，其中甘肅高速公路沿線房屋建筑創新型節能環保設計主要體現在熱源設計，沿線房屋建筑均選用節能環保型熱源，即空氣源熱泵機組+太陽能（見圖1），不僅解決了采暖熱源問題，同時解決了熱水供應問題。太陽能熱泵采用低溫太陽能輔助的空氣源熱泵機組和太陽能集熱系統結合，太陽能和熱泵互為輔助熱源，不僅最大限度地利用了太陽能，還解決了陰雨天氣及冬季環境溫度較低太陽能資源不足時熱水供應保證率問題，做到全年、全天候供應熱水。系統盡可能將空氣源熱泵冷熱水機組布置在室外，太陽能板置于綜合樓屋面、陽臺等地，供暖期間保證房間溫度在18℃以上。1）環保方面。采用太陽能這一清潔綠色能源利用技術，通過太陽能轉換為熱能并輸送到各用戶所必需的系統中，滿足服務區、維修站、加油站等基本熱水及暖熱源需求。太陽能熱水工程是傳統公認綠色且運行費用低廉的熱水工程。而空氣源熱泵熱水工程是應用空氣能，同樣是安全、可靠、節能、環保的熱水工程，可降低燃煤鍋爐供暖頻率，減少碳排放量，繼而減少環境污染，充分體現出綠色交通建設理念。2）節能方面。采用節能低碳技術，設置固定制熱時段、儲能時段、儲能供熱時段，極端天氣狀態下，進行電輔熱提供熱量。通過空氣源熱泵和太陽能的結合，有效降低空氣源熱泵的運行成本，解決夜間供熱效率低下、因低溫結霜導致的空氣源熱泵工作不穩定等問題?？諝庠礋岜弥茻釙r段為9:00~17:00，通過啟動空氣源熱泵，給用戶散熱器提供熱量，同時加熱熱水儲罐中的水，當熱水儲罐溫度高于50℃后，空氣源熱泵停止工作。儲能時段為9:00~17:00，當儲水罐水溫低于25℃，或極寒天氣下空氣源熱泵不能工作時，啟動太陽能集熱器，為戶用散熱器提供熱量，多余部分熱量用于儲存在熱水儲罐中，水溫超過90℃時，太陽能集熱器停止工作。儲能供熱時段為17:00~9:00，當空氣源熱泵和槽式太陽能集熱器提供的熱量不足以滿足建筑采暖時，使用熱水儲罐中的熱水為戶用散熱器供熱。極端天氣，連續陰天或雨雪天，太陽能光照不足時，使用電輔熱為熱儲罐中的水升溫，并為戶用散熱器提供熱量。結合空氣源熱泵機組與太陽能，不僅可以貫徹落實節能減排理念，還能保證全年全日連續供熱。該研究方向也是近年來中央熱水工程熱源設備發展的新方向。
3.3安全設計理念
自然條件下的日照溫度或驟然溫變等情況將會導致建筑物各層梁板出現伸長或縮短現象，尤其是室內外溫差相差巨大時，建筑物結構內外構件會產生相互約束作用，出現溫度性應力變形或結構變形，不僅縮短了建筑物使用年限，還威脅到相關人員的生命安全。而節能環保型熱源不僅可以降低房建設施自身能源消耗，提高房建設施結構熱工性能，還有利于節約運行費用，將期望工程平均壽命成本降低到合理的程度。
3.4信息化設計理念
敦當高速項目是甘肅省首條公路設施建管養一體化信息化集成服務平臺示范試點項目，在建設過程中，全面推行信息化管理，應用互聯網+視頻監控系統，對隧道施工狀態進行全面監控，對相關人員及設備進行定位跟蹤，確保了項目安全性及高效性。應用智慧高速綜合管理云平臺和建管養一體化信息系統，集合監測、調度、管控、應急、服務一體，實現數據一個庫、監管一張網、管理一條線的目標，不僅可以促進公路與5G、大數據、云計算、區塊鏈和互聯網等技術深度融合，建設運營管理信息化子平臺，持續提高公路運營管理效能和智慧化水平，通過可視化圖層、視頻監控、預警反饋、應急救援等技術手段，以及通過智能溫度控制、溫室控制、儀表控溫、智能測溫系統實現對綜合樓室溫智能化控制，推動智能建筑系統發展，實現全天候高效運營，為高速公路房屋建筑安全性提供保障；還可以為公眾出行提供更便捷、更安全、更智慧、更豐富的出行服務。
4結語
嚴寒及寒冷地區高速項目房屋建筑存在遠離市區、區域跨度大、環境較為惡劣、氣溫較低、水分遷移集聚易導致土壤凍脹等問題。而優化建筑內部熱源、末端供暖方式及設計不僅為建筑提供節能性供暖、供水資源，還可以降低土壤凍脹危害，節約資源，降低供暖對環境的污染。既往供暖方式主要為地下水源、土壤源熱泵系統、多聯機系統等，存在區域或污染嚴重等局限性，需要探尋適宜嚴寒及寒冷地區且具有節能環保性質的新供暖方式。在嚴寒和寒冷地區高速公路項目中充分融入節能、環保與安全理念，基于高速項目地域特征及常見新型病害，創新新型技術，確保房屋建筑的安全性，延長其使用壽命。在保證房屋建筑質量安全的前提下，其工程設計還需要貫徹落實節能環保技術，沿線房屋建筑均選用節能環保型熱源，空氣源熱泵機組+太陽能，不僅解決了采暖熱源問題，同時解決了熱水供應問題，貫徹落實節能減排理念，保證全年、全日連續供熱。
作者:李世孝 單位:甘肅省交通規劃勘察設計院股份有限公司
節能設計應用4
0引言
基于統計數據表明，在當前電力系統運行中，變壓器自身能耗占據總發電總量的3%~10%左右，所以變壓器具有很大節能空間和潛能。將節能技術應用于變壓器設計中，主要目的是降低變壓器運行產生的電力能源，并減少電力能源浪費，在保證變壓器運行效率的基礎上，能夠提高電力能源利用率，同時還能夠保障電力系統運行安全。但是從當前的實際情況來看，變壓器中所應用的節能技術較少，尚未形成完善的節能技術體系，所以需要采用更為科學的技能技術。
1研究背景
節能技術在電力變壓器中的應用意義。電力能源作為當前能源結構的重要組成部分，對于社會節能化發展具有深遠影響，通過采用電力節能技術，能夠推動我國能源消耗結構全面創新。在電力變壓器設計過程中，雖然已經應用多項現代化技術，很大程度上提高了電力變壓器運行效率，但是隨之也增加了電力能源的消耗。但是變壓器較大的能源消耗問題卻沒有得到重視，直到最近幾年才開始關注建筑節能技術，對電力變壓器的電力能源消耗進行控制，利用對電氣設備、系統的節能管理，使得電力變壓器運行消耗有所降低[1]。（1）應用電力變壓器節能技術能夠促進電網配置優化，電網作為電力能源輸送的基礎，在輸送過程中會產生一定的損耗，如果能夠降低電網損耗，則能夠有效節能電力能源，所以電網配置優化技術具有重要作用。（2）在電網運行過程中，變壓器是其中一項關鍵環節，將節能技術應用于變壓器設計中，能夠改變變壓器運行狀態，同時提高運行安全性，最大程度削減電力能源損耗。在變壓器節能設計中，主要方式是將其轉變為低損耗設備。因為不同用電戶對于電力的需求不同。所以，在應用變壓器對其進行調控時，電力需求較少的用戶端會產生一定損耗問題[2]。
2電力變壓器設計中的節能技術應用
2.1新型材料及工藝
對于電力變壓器而言，在對其進行節能設計時，可以從導線材料方面入手，例如采用無氧銅導線材料，能夠降低電力變壓器低線圈內阻，從而使得鐵耗和銅耗降低，實現節能目的。當前已經投入使用的高溫超導電力變壓器中采用了超導線材料，使得電力變壓器運行性能得以提升。同時，還可以對電力變壓器的磁體材料進行優化，想要實現電力變壓器的節能設計目標，則需要降低其運行損耗，所以可以采用非晶合金材料，能夠達到消磁目的，從而降低電力變壓器運行能耗問題。除此之外，還可以從電力變壓器的制造工藝方便入手，例如可以采用計算機數控加工系統對電力變壓器生產進行控制，從而能夠為電力變壓器內部硅鋼片加工提供便利，使得各元件材料的規格參數等更加精準，則能夠有效降低電力變壓器運行壓力。
2.2改善經濟運行模式
在電力變壓器運行過程中，可以通過改變經濟運行方式的策略，對電力變壓器材料、工藝等進行優化選擇。相比于傳統的電力變壓器而言，通過采用無功補償的計數方式，能夠提高電力變壓器的節能效果，電力變壓器內采用無功補償的方式主要包括：（1）無功電壓器的集中補償，將電力變壓器中的并聯電容器安裝在高低壓配電線路中。（2）電力變壓器的分組補償，分組補償是指將電力變壓器中的并聯補償電容器安裝在配電變壓器中，從而能夠實現降低能源消耗的目的。通過對電力變壓器的經濟運行模式進行優化，能夠有效改善電力變壓器的運行方式，采用低成本運行模式能夠全面減少電力變壓器運行過程中的能源損耗和消耗，是提高電力變壓器節能效果的重要思路。
2.3電力變壓器設計中節能技術
節能技術在電力變壓器設計中的應用方式。通過本文的分析可以看出，節能技術在電力變壓器設計中具有重要的作用，是提高電力系統運行效率、減少能源損耗的關鍵所在，所以需要采用科學的節能技術，結合電力變壓器的實際情況，做好節能技術應用工作。選擇合適的電力變壓器。變壓器是影響電力系統運行節能效果的關鍵性措施，如果變壓器參數不符合實際要求，會導致電力系統運行過程中電壓、電流以及功率不夠穩定，從而導致能量消耗加劇，甚至引起安全問題。因此，在對電力變壓器節能方案進行設計時，需要充分考慮到變壓器參數，選擇最為合理的變壓器參數，使其能夠滿足節能設計要求，通過變壓器的控制，能夠提高電力系統電壓、電流以及功率穩定性，從而減少無功損耗，使其在運行過程中能夠得到充足的電力供給，同時還不會造成成本浪費問題，是促進電力變壓器節能效果提升的重要方法。降低電力損耗技術。電力變壓器在電力系統中運行時，會產生一定的電力能源損耗，例如產生熱能就會消耗一部分能量，所以為了達到電力變壓器節能設計目標，需要減少電力變壓器運行過程中的損耗問題。（1）需要對電力變壓器的布局進行整體考慮，減少控制線路長度、降低線路彎度等措施，能夠有效降低電力變壓器運行過程中產生的能量損耗。（2）降低導線長度會導導線路承載負荷增加，所以可能會引起導線發熱問題，所以需要采用將導線寬度拓寬的方式，采用寬度更寬的傳輸導線，使電力變壓器與控制中心距離更近，不僅能夠減少運行能耗損失，還能夠減少能量傳輸過程中的能量損耗，通過拓寬線路寬度則能夠實現節能目標。（3）電力變壓器線路材料是影響節能效率的重要因素，在電力變壓器節能設計中，需要選擇合適的導線材料，選擇節能效果最優的導線材料，從而能夠有效減少電力變壓器運行能源損耗[3-9]。降噪技術。在對電力變壓器的結構進行分析時可以發現，噪音產生主要包括機械噪音和冷卻噪音兩個部分，例如在電力變壓器運行時，內部鋼片產生的磁力會使得承接鋼片固定的墊腳機構出現振動，從而形成噪音，噪音會導致電力變壓器運行能耗增加，所以在對電力變壓器進行節能設計時，需要采用降低噪音的技術。
3結語
本文闡述了電力變壓器節能設計的重要意義，并對電力變壓器節能設計的基本思路進行分析，最后提出多項有效技術應用措施，希望能夠對電力變壓器節能設計工作起到一定的借鑒和幫助作用，不斷提高電力變壓器節能設計效果。
作者:周文琪 單位:中國礦業大學
