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工业建筑设计新理念下的垃圾焚烧厂

2019/09/30 阅读:

[摘要]垃圾焚烧厂既是工业建筑的一个具体类型,也属于环保工程。结合了北京市平谷区生活垃圾综合处理厂技改工程,分析和探讨了运用当代工业建筑新理念进行焚烧主厂房设计的方法与模式,提出了垃圾焚烧主厂房融入绿色建筑理念的具体应用以及在挖掘文化性、地域性、时代性等多方面的设计策略。

[关键词]工业建筑;垃圾焚烧;建筑设计

在我国,随着城市经济的稳步增长与居民生活水平的不断提高,越来越多生活垃圾的产生让人们开始寻求资源再利用的有效方式,达到能源的可持续发展。目前焚烧发电技术成熟普遍,接近生活垃圾无害化、减量化、资源化的处理目标,成为了今后一个时期垃圾处理的发展方向。该类型工程焚烧主厂房的建筑设计也成为行业内越发关注的话题。如何利用当代工业建筑设计的新理念,结合垃圾焚烧类环保工程的特点,做出合理的单体建筑设计,既满足该类环保工程的实用性、经济性要求,又能挖掘该类工业建筑的内涵和技术要点,成为建筑设计探究的方向。本文以北京市平谷区生活垃圾综合处理厂技改工程焚烧主厂房建筑设计为实际案例,对以上问题进行讨论与探究。

1工程概况及焚烧主厂房平面布局

北京市平谷区生活垃圾综合处理厂技改工程,位于北京市平谷区东高村镇南宅村南,生活垃圾综合处理厂内。本工程以处理平谷区生活垃圾为目的,是以焚烧垃圾发电为主要处理工艺手段的环卫、环保工程(图1),其焚烧垃圾部分产生的热能可支持全厂用电,并将剩余电量上网输电。规划远期日处理生活垃圾600t。其中新建焚烧主厂房14199.65m2。该工程包括办公科研部分、垃圾综合处理部分和生产配套部分。其中,垃圾综合处理部分由前处理车间、焚烧主厂房、除尘设施、烟囱等组成,为厂区主要生产部门,布置在厂区的中部偏南。本工程焚烧主厂房按工艺流程主要包括卸料大厅(位于前处理车间内)、垃圾池间、焚烧间、烟气净化间、汽机间和焚烧变配电室及附属用房等6部分。在进行平面布置时,根据工艺流程及总平面占地面积较紧张的特点,将焚烧主厂房各部分组合成有机的集中式的整体,厂房间联系方便,管线短捷,同时兼顾各厂房采光通风情况,尽量使办公用房、控制室等人员经常活动的房间能获得天然采光、通风(图2)。焚烧主厂房作为厂区主要建筑单体和主要生产环节,体量较大。本工程焚烧主厂房南北长76m,东西宽113m,总建筑高度为49.80m,体型最高点位于焚烧间处,其他部分建筑高度根据工艺设备和运行要求,从高到低依次为垃圾池间、焚烧及烟气净化间、汽机间及焚烧变配电室及附属用房,平面示意如图3所示。

2工业建筑设计新理念的应用

2.1融入绿色建筑发展理念

我国工业发展正在从粗放型向环保高效型转变。绿色工业建筑可以有效地减少了工业运作过程中的能源浪费,并提高了员工生产环境的舒适性,提升了企业的软实力,树立了具有社会责任感的良好形象。本工程在进行绿色建筑设计中采取了如下几种具体措施。

2.2在节地方面

(1)集中布置焚烧主厂房。根据生产工艺,整个厂房是一个联系紧密的有机整体,这样的集中布局有利于节约用地,提高生产效率。(2)在进行场地总体规划和焚烧主厂房单体设计时,按照“一次规划,分期实施”的原则,将近期建设与远期发展相结合。在焚烧间及烟气净化间为远期预留的一条焚烧线及相关设备提供了适当的安装空间。(3)按照远期规划处理能力要求,现况垃圾池需要扩容,本次设计选择保留现况垃圾池,同时将现况垃圾池池壁适当加高,以满足远期要求。这样既节约了投资,又节约了用地。

2.3在节能与能源利用方面

(1)焚烧主厂房室内空间体量庞大、进深宽、高度高,室内照度要满足一定的要求。本工程焚烧主厂房采用由屋面采光带、屋面采光天窗、墙面侧窗等天然采光和人工照明相结合的光源获取方式,其中首先应考虑天然采光,可以尽可能降低人工照明的能耗。由于焚烧主厂房较高,清理外窗不方便,在满足采光系数和通风要求的前提下尽量少开墙面侧窗,优先选用了屋面采光带采光。(2)焚烧主厂房的焚烧间、烟气净化间及汽机房在运行时都会散发大量热量,室内温度较高,因而加大厂房内的通风换气显得尤为重要。在焚烧间、烟气净化间内墙面下部设置进风百叶,同时在屋面布置通风天窗及屋顶自然通风器,在外墙高处布置高侧窗,利用自然热压原理形成室内空气循环,达到通风降温效果。(3)焚烧主厂房内的生产车间和办公值班空间采用不同的节能理念设计加以区分,例如焚烧主厂房内由于布置了大型焚烧锅炉等散发大量热量的设备,因此散热、隔热是该类房间重点考虑的节能要素;相反,附属用房内的一些办公管理用房、值班室、化验室等可能长时间有人使用的房间,围护系统的保温性能是该类房间重点考虑的因素。本工程的焚烧间、烟气净化间主体结构采用钢格构柱、屋面钢网架形式,外围护墙体采用仿铝板效果的四面企口金属复合纯平板,内填玻璃丝绵保温,比普通压型钢板外墙保温隔热性能更优。

2.4在节材与材料资源利用方面

在工业建筑尤其是市政类环保工程的工业建筑设计中,往往出于投资的限制,在厂房造型上做过多的装饰基本上就是一种奢侈,因此本工程本着造型要素简约,且无大量装饰性构件的原则,根据工艺本身对于设备平面布置、垃圾池容量、吊车轨面标高及设备平台的高度等基本限定尺寸,形成了厂房本身既成的体量造型。这是在节约材料方面应始终遵循的基本原则。同时,本工程根据厂房跨度和体量要求,主体部分选用了钢结构形式,因为相比钢筋混凝土结构,其具有强度高、自重轻、质地均匀、投资周期短、投资回收快、造型简单明了、易于回收等特点。与钢结构搭配使用的金属围护墙体,也属于目前倡导的绿色建材,回用率高,有利于节材。

2.5在室外环境与污染物控制方面

垃圾池、垃圾卸料平台、垃圾车运输路线是厂区内易散发臭气的几个场所,其中垃圾池是臭气散发的主要部位,如何有效地对垃圾池进行密闭及除臭处理是保证焚烧主厂房周边室外环境、控制污染物的关键。本工程在焚烧主厂房垃圾池四周墙体,采用钢筋混凝土池壁和加气混凝土砌块墙密实砌筑,临时卸料门也采用了密封性能良好的提升门。在垃圾池屋顶部位,由于空间跨度较大,采用了钢网架、钢骨架轻型屋面板的形式,该类型屋面板的耐腐蚀性能大幅优于普通彩色压型钢板,在屋面板外侧铺设防水卷材,也进一步有效地封闭了所有板缝拼接处的缝隙。在垃圾池与其他房间的连通部位,采用气闸室进行分隔。

3挖掘文化性、地域性、时代性

工业建筑在满足不同使用要求的同时,也应创造宜人、优美、有文化内涵、地域特色、时代风貌的建筑空间及环境,从而发掘并塑造独特的企业品牌形象,丰富企业文化的内涵,赋予工业建筑新的时代特征。笔者认为,工业建筑设计的文化性、地域性和时代性是工业建筑设计的发展方向。

3.1在挖掘文化性方面

本次设计就以工程本身内在的环保主题为出发点,赋予场所积极的环境内涵,意欲带动周边环境向良好的方向发展,促使全社会提高对环境保护的重视程度,摒弃各类破坏环境的陋习。此外,为了扩大企业知名度、展示实力并加大环保宣传力度,在焚烧主厂房内还设置了一个专门的环保教育宣传基地,用于接待参观、考察和培训。该基地以入口接待大厅为起点,乘坐电梯来到附属用房3层环教展厅参观环保展览,再到培训教室听取讲解,最后通过一条封闭的参观走廊,实地观看整个生产线的工艺流程和设备运行情况。在参观的各个环节,配合灯光、展板、实物、多媒体体验等多种形象形成了全方位的环保展示效果。由此,整个厂房成为了一个对外宣传的“大展览馆”。

3.2在挖掘地域性方面

本工程厂址四周是农田,外部环境空间特征消极,场所特征模糊平淡,没有可以参照的建筑物和肌理特征,更没有可借鉴的文化性因素。本次设计就将目光扩大到更大的平谷地域范围寻找。平谷地区盛产的果树、林木,是其生态产业的主要部分,同时,该地区还有举办一年一度桃花音乐节的传统,以树枝生长线条和跳动的音符这些代表着生机与活力的元素作为表皮机理的原生形态,以象征森林和环保产业的绿色调和大地的灰白色为主色调,形成了外墙竖向的机理效果和绿色调与灰白色调相结合的颜色搭配方式。特别是在沿厂外主要道路一侧的南立面设计上将上述理念充分展现,在企业形象的对外展示和塑造上起到了十分重要的作用,并成为了该地区的标志性建筑物(图4)。

3.3在挖掘时代性方面

由于科学技术的进步,新的建筑材料不断涌现,也为工业建筑提供了新的形式。本工程采用了新颖的仿铝板效果的四面企口金属复合纯平板,其以时尚、美观、大气、挺拔的外表和快捷的施工速度,显示了作为工业厂房外墙板的优越性,也展现了该环保企业的强大企业实力。

4结束语

本文结合了北京市平谷区生活垃圾综合处理厂技改工程的实践,分析和探讨运用当代工业建筑新理念进行焚烧主厂房设计的方法与模式。综合考虑绿色建筑、地域性、文化性、时代性是工业建筑设计的发展动力,也是建筑创新的前提和依据类似工业建筑提供借鉴。

参考文献

[1]生活垃圾焚烧处理工程技术规范:CJJ90—2009[S].

[2]绿色工业建筑评价标准:GB/T50878—2013[S].

[3]何镜堂.基于“两观三性”的建筑创作理论与实践[J].华南理工大学学报(自然科学版),2012,40(10):12–19.

作者:杨宁 单位:北京市市政工程设计研究总院有限公司

工业建筑设计新理念下的垃圾焚烧厂

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