基于水利工程的節(jié)能設(shè)計(jì)

1、<p>　　基于水利工程的節(jié)能設(shè)計(jì)</p><p>　　【摘要】建立節(jié)能型的社會(huì), 是水利建設(shè)工程設(shè)計(jì)者必須要面對(duì)和考慮的工程課題。本文通過(guò)對(duì)水利工程的選址的優(yōu)化、工程功能的節(jié)能的各個(gè)方面探討了水利工程的節(jié)能設(shè)計(jì)。 </p><p>　　【關(guān)鍵詞】水利 工程 節(jié)能 設(shè)計(jì) </p><p>　　中圖分類(lèi)號(hào)：TV文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A </p><

2、;p><b>　　前言 </b></p><p>　　隨著我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)方式由單純的追求國(guó)內(nèi)生產(chǎn)總值的增長(zhǎng), 向依靠科技進(jìn)步、降低消耗為手段的可持續(xù)發(fā)展目標(biāo)的轉(zhuǎn)變, 節(jié)能減排效果已以成為衡量各類(lèi)基本建設(shè)項(xiàng)目的一項(xiàng)重要的指標(biāo)。在水利工程立項(xiàng)程序中, 有關(guān)部門(mén)也增加了節(jié)能設(shè)計(jì)的有關(guān)要求。 </p><p>　　一、水庫(kù)選址設(shè)計(jì)優(yōu)化 </p><

3、p>　　選擇修建水庫(kù)方案時(shí)，要考慮庫(kù)址，壩址以及修建水庫(kù)后是否需要移民等。在不考慮地質(zhì)條件下，重點(diǎn)要考慮三個(gè)因素： </p><p>　　第一，區(qū)域內(nèi)必須有一個(gè)可供儲(chǔ)水的盆地或洼地，這種地形的等高線呈口袋型，“袋大”腹地寬闊，庫(kù)容量大； </p><p>　　第二，大壩應(yīng)建在等高線近于閉合地段以及峽谷最窄處，以減少工程量，節(jié)省投資，確保大壩安全； </p><p&

4、gt;　　第三，要保證水庫(kù)地勢(shì)處于較高處，這樣能有效減少閘門(mén)的應(yīng)用，為工程排水系統(tǒng)的修建提供便利。 </p><p>　　二、工程功能的節(jié)能 </p><p>　　1、最大限度提高水利工程的自排能力 </p><p>　　水利工程的自排能力主要取決于水系的布置和水閘、河道的結(jié)構(gòu)特征,該水利工程,經(jīng)過(guò)多年建設(shè)已形成一個(gè)較完善的防洪排澇體系,水系經(jīng)過(guò)優(yōu)化布置,再進(jìn)行綜合

5、技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較,選擇合理的水閘的孔寬和河道斷面,就可以只建水閘少建泵站,利用閘前后的水位差,通過(guò)啟閉閘門(mén),用自排來(lái)達(dá)到排澇和調(diào)水的要求。 </p><p>　　2、泵閘結(jié)合的布置 </p><p>　　當(dāng)單純靠自排無(wú)法滿(mǎn)足排澇的要求必須修建泵站時(shí),在設(shè)計(jì)中大都采用泵閘結(jié)合的布置,在泵站附近或在泵站下部修建口胡光明水閘,以水閘自排為主,只有在水位差較大或?yàn)?zāi)害性天氣時(shí),才進(jìn)行強(qiáng)排,這樣可大幅度的

6、降低強(qiáng)排時(shí)間,節(jié)約大量的能源。 </p><p>　　3、合理規(guī)劃,綜合考慮區(qū)域排水模式 </p><p>　　在設(shè)計(jì)區(qū)域排水水系時(shí),排水系統(tǒng)一般都分一級(jí)排水和二級(jí)排水,先將整個(gè)區(qū)域分成幾塊,每一塊需要排出的水集中到一級(jí)泵站,啟動(dòng)一級(jí)泵站的水泵將水排至二級(jí)排水河道里,再由二級(jí)排水河道里的出口泵閘將水排到區(qū)域外。在排水系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí),優(yōu)化水系的布置和合理選擇二級(jí)排水水位,利用地面和河道水位的高差

7、,使一級(jí)排水就近直接排入二級(jí)排水河道,可取消或減少一級(jí)排水泵站,這種排水模式會(huì)使二級(jí)排水泵站動(dòng)力和運(yùn)行時(shí)間有所增加,由于二級(jí)排水的河道有蓄水的功能,因此二級(jí)排水泵站增加的動(dòng)力遠(yuǎn)小于區(qū)域內(nèi)一級(jí)排水泵站動(dòng)力總和,節(jié)能效果顯著。 </p><p>　　4、利用景觀綠化和人工水面,增加河道蓄洪能力 </p><p>　　以往在設(shè)計(jì)水利工程中的防汛墻時(shí),為了減少占地面積,一般都采用直立式結(jié)構(gòu)所示。隨

8、著時(shí)代的進(jìn)步,人們對(duì)環(huán)境的要求越來(lái)越高,河道的修建和改造,都要求在河道的兩側(cè)布置一定寬度的綠化帶。這樣布置既增加了河道的蓄洪能力,減少?gòu)?qiáng)排時(shí)間,又滿(mǎn)足了生態(tài)景觀的要求,據(jù)初步計(jì)算這種布置方式約可減少能源消耗16%。 </p><p>　　5、應(yīng)用信息技術(shù),進(jìn)行合理科學(xué)地調(diào)度 </p><p>　　經(jīng)過(guò)多年不懈建設(shè),水系內(nèi)已經(jīng)建成了大量水利工程,如何根據(jù)氣象和地理?xiàng)l件對(duì)這些水利工程進(jìn)行高效調(diào)

9、度,提高綜合防汛和調(diào)水能力,減少?gòu)?qiáng)排時(shí)間,以達(dá)到節(jié)能的目的,是一個(gè)非常復(fù)雜的系統(tǒng)工程問(wèn)題,依靠傳統(tǒng)人工調(diào)度的方式是無(wú)法解決這個(gè)難題的,只有應(yīng)用現(xiàn)代化的信息技術(shù)才能滿(mǎn)足上述要求。新建的防汛和水資源管理實(shí)時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)是新時(shí)期區(qū)域水利工程信息化調(diào)度控制的中樞,以現(xiàn)代集散控制和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)實(shí)現(xiàn)全部水利設(shè)施的實(shí)時(shí)控制、統(tǒng)一調(diào)度、集中管理,達(dá)到優(yōu)化運(yùn)行結(jié)構(gòu)、提高反應(yīng)速度、降低運(yùn)行成本的目的。 </p><p>　　三、水利工程的節(jié)

10、能設(shè)計(jì)措施 </p><p>　　水利工程的節(jié)能設(shè)計(jì)，主要是從工程設(shè)計(jì)、用能品種、用電設(shè)備、水利泵站變壓器等方面進(jìn)行控制，下面就從這些方面，介紹節(jié)能措施。 </p><p>　　1、建筑物設(shè)計(jì)節(jié)能措施 </p><p>　　建筑物設(shè)計(jì)節(jié)能技術(shù)主要用于泵站廠房、水電站廠房、管理站用房等工業(yè)及民用建筑物的設(shè)計(jì)中。目前國(guó)家正在逐步發(fā)展和完善建筑物節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)體系, 建筑物設(shè)計(jì)

11、節(jié)能措施一般需要考慮以下幾方面內(nèi)容。 </p><p>　　( 1) 建筑墻體、屋面和門(mén)窗節(jié)能技術(shù)。包括采用高效保溫材料復(fù)合的外墻和屋面、外墻外保溫技術(shù), 限制并逐步淘汰內(nèi)保溫技術(shù); 采用各類(lèi)新型屋面節(jié)能技術(shù)、節(jié)能窗技術(shù), 控制窗墻面積比, 改善窗戶(hù)的傳熱系數(shù)和遮陽(yáng)系數(shù)等。 </p><p>　　( 2) 采暖和空調(diào)節(jié)能技術(shù)。包括根據(jù)工程所在的自然條件和基礎(chǔ)設(shè)施條件, 研究采用集中供熱技術(shù)

12、、優(yōu)化配置冷熱源技術(shù)、空氣熱回收技術(shù)、太陽(yáng)能技術(shù)等先進(jìn)節(jié)能技術(shù)的合理性和可行性, 減少采暖、制冷方面的能源消耗。 </p><p>　　( 3) 采光和通風(fēng)節(jié)能技術(shù)。包括根據(jù)建筑物的布局情況,研究泵站、水電站廠房利用自然光技術(shù)、自然通風(fēng)技術(shù)的可行性, 減少采光通風(fēng)方面的能源消耗。 </p><p>　　2、用能品種的節(jié)能設(shè)計(jì) </p><p>　　根據(jù)水利工程相關(guān)的

13、設(shè)計(jì)方案及施工組織設(shè)計(jì)，正確計(jì)算工程施工期和運(yùn)行期的用能品種、數(shù)量，再換算為標(biāo)準(zhǔn)煤數(shù)量，以此可以分別計(jì)算出工程施工期和運(yùn)行期折合為標(biāo)準(zhǔn)煤的用能總量，人們根據(jù)這些可以有效加強(qiáng)節(jié)能設(shè)計(jì)。水利工程常用的用能品種與標(biāo)準(zhǔn)煤的折算系數(shù)，見(jiàn)表1。 </p><p>　　3、用電設(shè)備的節(jié)能設(shè)計(jì) </p><p>　　水利節(jié)能工程設(shè)計(jì)中，選擇合適的用電設(shè)備也能滿(mǎn)足體現(xiàn)節(jié)能要求。 </p>&l

14、t;p>　　（1）合理選擇水泵。新建水利工程的水泵多為大中型軸流型式，可供不同用戶(hù)選擇這類(lèi)產(chǎn)品，在設(shè)計(jì)中，應(yīng)正確比較水泵參數(shù)，嚴(yán)格按實(shí)際需求，全面考慮葉片安放角、水泵泵型、門(mén)徑和比轉(zhuǎn)速等，這樣才能使得用電設(shè)備能夠適應(yīng)現(xiàn)實(shí)情況。 </p><p>　?。?）采用直連的方式。在水利工程用電設(shè)備的節(jié)能設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)該要求轉(zhuǎn)速一致，采用直連的方式，通過(guò)齒輪變速箱連接電動(dòng)機(jī)和水泵，這就決定了與之配套的電動(dòng)機(jī)必須保持低速，

15、這樣的方式比較經(jīng)濟(jì)劃算。根據(jù)節(jié)能中長(zhǎng)期專(zhuān)項(xiàng)規(guī)劃的要求，水利工程中的水泵機(jī)組以及各類(lèi)閘門(mén)啟閉設(shè)備的電能消耗是工程運(yùn)行期間的主要能源消耗，這能使得主要耗能設(shè)備能源效率達(dá)到或接近國(guó)際先進(jìn)水平。與水利工程有關(guān)的主要耗能設(shè)備能效指標(biāo)，見(jiàn)表2。 </p><p>　　由表2 可見(jiàn)，在對(duì)主要耗能設(shè)備選型設(shè)計(jì)中，對(duì)于運(yùn)行工況變化較大的泵站，應(yīng)按照有關(guān)政策要求，配備必要的調(diào)節(jié)和控制設(shè)備，選擇運(yùn)行效率高、節(jié)能效果好的設(shè)備，以保證運(yùn)行

16、期間水泵機(jī)組能高效運(yùn)行。 </p><p>　　4、水利泵站變壓器的節(jié)能設(shè)計(jì) </p><p>　　為了節(jié)省工程投資和今后運(yùn)行管理的方便，在設(shè)計(jì)的水利泵閘工程中，必須設(shè)置專(zhuān)用的10 ～ 0． 4 kV 降壓變壓器給電動(dòng)機(jī)供電，如果電機(jī)容量＜ 250 kW 時(shí)，都選用380 V 電動(dòng)機(jī)，這樣就能避免泵閘電動(dòng)機(jī)用電量較大的情況。除在災(zāi)害性天氣時(shí)啟動(dòng)水泵排水外，水利工程的排水泵站一般年運(yùn)行小時(shí)數(shù)

17、相對(duì)較少。所以在設(shè)計(jì)這類(lèi)泵站的供電方案時(shí)，不投入運(yùn)行平時(shí)主變壓器，另配站用變壓器，由站用變壓器給站用電供電，這樣避免大電機(jī)啟動(dòng)和停止運(yùn)行時(shí)的沖擊，但是工程投資有所增加。此外，水利泵站的變壓器的節(jié)能設(shè)計(jì)不僅節(jié)約大量的能源，還提高了供電的可靠性，減少變壓器的有功損耗。其中變壓器的有功損耗按下式計(jì)算: </p><p>　　△p = Pd + B2Pk </p><p>　　式中: △p 為變壓

18、器的有功損耗，kW; Pd 為變壓器的空載損耗，kW; Pk 為變壓器的短路損耗，kW; B 為變壓器的負(fù)載率。根據(jù)上式，可以知道，要想加強(qiáng)水利泵站變壓器的節(jié)能設(shè)計(jì)，需要選用具有良好的制作工藝的節(jié)能型變壓器，采用優(yōu)質(zhì)冷軋取向硅鋼片，特別是使用有鐵芯的渦流損耗及漏磁耗損組成的變壓器，綜合考慮變壓器損耗和變壓器短路電流的平衡關(guān)系，選用短路阻抗合適的變壓器，如銅芯變壓器，這樣不僅能夠降低變壓器的短路損耗和有功損耗，還大大降低了變壓器電阻，增大

19、通過(guò)電流。 </p><p><b>　　結(jié)論 </b></p><p>　　綜上所述，節(jié)能設(shè)計(jì)是水利工程設(shè)計(jì)中的一個(gè)全新的課題。這就需要在設(shè)計(jì)中，結(jié)合水利工程的特點(diǎn)，嚴(yán)格根據(jù)國(guó)家有關(guān)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范，合理分析工程的節(jié)能效果，有針對(duì)性的確定工程的節(jié)能措施，以完善水利工程設(shè)計(jì)內(nèi)容，這將具有十分深遠(yuǎn)的意義 </p><p><b>　　【參

20、考文獻(xiàn)】 </b></p><p>　　[1]萬(wàn)晉軍.節(jié)能技術(shù)在水利工程設(shè)計(jì)中的應(yīng)用[J].西部探礦工程，2006（11）. </p><p>　　[2]劉愛(ài)軍.關(guān)于水利工程節(jié)能設(shè)計(jì)中幾個(gè)問(wèn)題的探討[J].中國(guó)農(nóng)村水利水電，2010（1）. </p><p>　　[3]鄒禮兵，傅心鐸，殷振東.水利工程設(shè)計(jì)節(jié)能的應(yīng)用[J].科技資訊，2008（23）. &