罗甸县抗村水库工程初步设计报告节能设计大学论文.docx
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罗甸县抗村水库工程初步设计报告节能设计大学论文
阶段：
初步设计阶段
类别：
节能设计
密级：
秘密
罗甸县抗村水库工程
初步设计报告
第十三篇
节能设计
（报批稿）
贵州省水利水电工程咨询有限责任公司
二零一六年十二月
13节能设计
.1设计依据
.2
.2.1相关法律、法规、规划和产业政策
.2.2
（1）《中华人民共和国节约能源法》（2016年7月修订）；
（2）《中华人民共和国可再生能源法》（2012年）；
（3）《中华人民共和国电力法》（2015年修正）；
（4）《中华人民共和国建筑法》（2011年）；
（5）《中华人民共和国清洁生产促进法》（2012年修正版）；
（6）《重点用能单位节能管理办法》（2008年修订）；
（7）《民用建筑节能管理规定》（建设部部长令第76号）；
（8）《节能中长期专项规划》（发改环资【2004】2505号）；
（9）《国务院关于发布促进产业结构调整暂行规定的通知》（国发【2005】40号）；
（10）《产业结构调整指导目录》（2015年本）；
（11）《中国节能技术政策大纲》（2011年）；
（12）《中国节水技术政策大纲》（2005年）；
（13）《水利水电工程节能设计标准》（GB/T50649-2011）
（14）《国家鼓励发展的资源节约综合利用和环境保护技术》（国家发改委2005第65号）；
（15）《国家发展改革委关于加强固定资产投资项目节能评估和审查工作的通知》【发改投资[2006]2787号】；
（16）《贵州省节约能源条例》；
（17）《关于公布贵州省重点耗能产品单位产品能耗（水耗）限额的通知》。
.2.3相关标准和规范
.2.4
（1）《工业企业能源管理导则》（GB/T15587-2008）；
（2）《用能单位能源计量器具配备和管理通则》（GB17167-2006）；
（3）《节电技术经济效益计算与评价方法》（GB/T13471-2008）；
（4）《公共建筑节能设计标准》（GB50189-2015）；
（5）《夏热冬冷地区居住建筑节能设计标准》（JCJ134-2010）；
（6）《采暖通风与空气调节设计规范》（2012）；
（7）《外墙外保温工程技术规程》（JGJ144-2014）；
（8）《建筑照明设计标准》（GB50034-2013）；
（9）《建筑采光设计标准》（GB/T50033-2013）；
（10）《贵州省居住建筑节能设计标准》（DBJ5249-2008）；
（11）《节水灌溉工程技术规范》（GB/T50363-2006）；
（12）《水利水电工程节能设计标准》（GB/T50649-2011）；
（13）《水利水电工程初步设计报告编制规程》（SL619-2013）。
.2.5能耗指标及节能目标
.2.6
（1）能源状况及耗能指标
贵州省是中国能源较为丰富的省区，资源优势显著，其中丰富的煤炭、煤层气、电力及水能，具有持久开发优势，成为当前贵州省的主要能源资源。
（2）节能目标
坚持能源开发与节约并重，把节约放首位。
开发推广节能技术，加强能源制度建设和监管实现能源节约。
贵州省“十二五”单位生产总值能源消耗较上一五年计划下降了19%，为1.261t标准煤每万元，在“十二五”开局之年，根据贵州省“十三五”贵州省国民经济和社会发展第十三个五年规划纲要，“十三五”单位生产总值能源消耗控制在国家下达的指标范围内。
本次按1.261t标准煤每万元产值作为控制指标进行节能设计。
.2.7可研审查意见
.2.8
1、设计依据，符合国家政策、法律、法规要求。
2、节能设计基本合理，主要节能措施基本可行。
3、能耗分析与综合评价，基本符合实际。
4、从节能角度进一步研究泵站分级提水的可能性。
.3工程能耗分析
.4
.4.1施工期能耗分析
.4.2
（1）施工机械设备能耗
施工组织设计时首先立足于国内现有的施工水平，同时还采用国内先进的施工技术和施工机械，以机械化作业为主。
在施工机械设备选型和配套设计时，根据各单项工程的施工方案、施工强度和施工难度，工程区地形和地质条件，以及设备本身能耗、维修和运行等因素，择优选用电动、液压、汽柴油等能耗低、生产效率高的机械设备。
本工程主体工程施工机械设备主要以油耗设备和电耗设备为主。
其中土石方明挖和填筑项目以油耗设备为主，混凝土浇筑项目以电耗设备为主。
在分析和统计施工期设备能耗总量和能源利用效率指标时，参考《水电工程施工机械台时费定额》（2004），结合各单项工程的施工方法、机械设备配套和选型以及施工总布置情况计算确定。
（2）施工辅助生产系统能耗
本工程的施工辅助生产系统主要有砂石料加工系统、混凝土拌和系统、综合加工系统及供水系统。
其主要消耗能源为电和油。
（3）生产性建筑物能耗
本工程的生产性建筑物主要是施工工厂的厂房及施工仓库等，其消耗的主要能源为电能，消耗方式为室内外照明用电。
根据施工工厂及施工仓库等生产性建筑物的规模，参照国内类似工程的经验，对本工程的生产性建筑物能耗量进行计算，室内负荷指标为5～10W/m²，室外负荷指标为3W/m²。
（4）生活性建筑物能耗
本工程施工期需兴建生活福利房。
生活福利设施消耗的主要能源为生活用电。
生活福利设施室内照明负荷单位功率综合用电指标选用8W/m²。
（5）施工期能耗统计及分析
施工建设过程就是消耗能源的过程，其主要消耗的能源有电能和汽柴油等，通过上面的分析可知施工期的主要耗能项目集中在土石方开挖与填筑工程上，主要耗能设备为运输设备、挖装设备等，而生产性房屋、仓库及生活设施的能耗相对较少。
因此在施工组织设计中节能设计的重点就在于选择经济高效的施工技术方案，将节能降耗落实到施工材料、设备、工艺等技术措施上，降低工程造价，提高综合效益。
根据规范查询可知，1kg汽油折换标准煤为0.001471t；1kg柴油折换标准煤为0.00157t；1kw.h汽油折换标准煤为0.000429t。
采取了节能降耗措施后，工程施工期的能耗总量折合标准煤2487.86t。
见下表13.3-1。
表13.3-1施工期能耗统计
能耗项目
能耗
折合标准煤
比例
种类
数量
（t）
（%）
大坝工程
汽油（kg）
6170
9.08
59.90%
柴油（kg）
191230
300.23
电（kw.h）
2752470.4
1180.80
溢洪工程
汽油（kg）
2040
3.00
1.94%
柴油（kg）
10270
16.12
电（kw.h）
67925.94
29.14
引水工程
汽油（kg）
190
0.28
0.77%
柴油（kg）
380
0.60
电（kw.h）
42880.48
18.40
供水工程
汽油（kg）
1150
1.69
4.12%
柴油（kg）
21700
34.07
电（kw.h）
155709.33
66.80
施工临时工程
汽油（kg）
310
0.46
2.84%
柴油（kg）
12200
19.15
电（kw.h）
118900.21
51.01
机电及金属结构
汽油（kg）
3200
4.71
2.10%
柴油（kg）
220
0.35
电（kw.h）
110142.57
47.25
砂石料采备
汽油（kg）
0
0.00
28.33%
柴油（kg）
149930
235.39
电（kw.h）
1094025.5
469.34
合计
2487.86
100%
.4.3运行期能耗分析
.4.4
本工程耗能的主要有：
水库工程主变压器、闸门启闭机、阀门和照明灯具等，其概略能耗指标如下：
（1）变压器
在整个配电系统中，变压器的能源消耗所占比重较大，因而选用低损耗变压器可以降低能源消耗。
本工程选用S11低损耗变压器，变压器型号分别为S11-63/10型变压器，其空载损耗约分别0.2kW，负载损耗分别为1.5kW。
初估算每年能耗为0.95万kw.h。
表13.3-2变压器能耗统计
项目名称
空载损耗（kw）
负载损耗（kw）
空载时间（h）
负载时间（h）
年空载损耗（kw.h）
年负载损耗（kw.h）
年耗电量（kw.h）
S11-63/10
0.20
1.50
2813.00
5947.00
562.60
8920.50
9483.10
合计
9483.10
（2）照明灯具
生产性建筑物照明能耗指标现阶段暂按10W/m²计，辅助生产性建筑物照明能耗指标现阶段暂按8W/m²考虑。
办公与生活福利性建筑物，除照明负荷外尚考虑一定数量的设备电器负荷，综合能耗指标暂取20W/m²。
主要室外道路照明能耗指标约3W/m²，庭院照明能耗指标约3W/m²。
初估每年能耗为2.73万kw.h。
（3）闸门启闭机、闸阀
抗村水库的金属结构设备主要设置在引水系统上，引水系统水工金属结构设备设置在取水口及出水口处。
取水口进口为拦污栅1扇，拦污栅埋件1孔；取水事故闸门1扇，门槽埋件1孔，同时兼有放空水库和取水功能；灌溉兼生态放水工作和检修阀门共2套；供水工作阀门1套；启闭设备2套。
导流洞封堵闸门1套，封堵闸门启闭机1套。
表13.3-3金属结构设备能耗表
序号
项目名称
功率（kw）
年利用小时数（h）
年耗电量（kw.h）
1
取水进口拦污栅卷扬机
2.2
750
1650
2
取水进口事故闸门卷扬机
11
80
880
3
闸阀室锥形阀
3
200
600
4
导流洞封堵闸门
60
100
6000
5
供水管活塞阀
10
1200
12000
6
供水检修阀
5
200
1000
7
放空管阀
10
240
2400
8
生态流量阀
5.5
880
4840
合计
29370
启闭机、阀门主要在运行是效率电量，根据其功率及运行时间初估每年能耗为2.937万kw.h。
根据工程运行期各系统及设备的能耗统计计算，年耗电7.52万kW·h，折合标准煤32.26t。
.5节能设计
.6
.6.1工程总布置设计
.6.2
本工程总体布置节能设计主要考虑优化工程布置，尽量减小工程量；在枢纽建筑材料上就地取材，坝型优先选用当地材料坝；尽量减小淹没、工程占地及移民，尽量减少运行管理等方面能源消耗。
在水工建筑物总体布置中，充分体现节能降耗的目标。
首先从工程的选址、选线上制定符合节能措施的原则，要求轴线及输水、灌溉线路最短，应尽量减小占用农田、耕地最少，工程量最省；从地形地质、工程型式及布置、工程量、施工条件、建材、工期、投资、环境影响、运行条件等方面综合论证比较。
其次在建筑物选型方面制定降低能耗的措施，要求各种建筑物在满足自身功能的前提下，挖掘其最大可能的利用价值。
在土石方开挖、大坝填筑、混凝土浇筑等过程中，结合工程特点，选用低能耗的挖掘、运输设备，高效率的砂石加工和混凝土生产机械，减少能源消耗；搞好土石方平衡，尽量充分利用开挖料；尽量减少运输距离，以减少施工期间能耗；在满足设计要求的前提下，优化混凝土配比，提高工作效率。
抗村水库在坝型选择上，针对相同坝址不同坝线的工程条件进行了重力坝方案、面板坝方案的坝型的比较，通过方案比较，选择了施工方便、投资节省的角度，最后推荐坝型为砌石重力坝；本项目主要建筑物为：
C15细石混凝土砌毛石重力坝+坝身泄洪+坝身取水+坝后输水管线。
坝顶高程603.00m，坝基底高程562.00m，最大坝高41.0m，坝顶宽度4.0m，坝顶长131.0m。
供水管道在输水方式选择时，结合当地地形、地质条件，选用占地少，安全度高、施工方便、便于管理的管道输水方式，从而使本工程符合贵州省水资源利用和向现代水利建设转型的趋势，符合国家大力倡导节能降耗、建设节水型社会的要求。
配套民用建筑包括办公建筑，该部分建筑可统筹规划，合并修建。
办公建筑建筑节能设计按《公共建筑节能设计标准》执行。
生产及生活建筑物的设计尽可能采用自然照明，合适的开窗，选用保温隔热效果好、经济、耐久性好的围护结构体系，做好屋面防水、保温、隔热处理，非必要时，不采用中央空调。
.6.3水资源节能设计
.6.4
一、选取合理的水库蓄水位
抗村水库工程的任务是供水和灌溉。
根据确定的设计保证率，结合本工程灌区的分布及各种用水分析，拟选水库正常蓄水位为599.50m。
推荐坝址以上流域面积为8.82km2，水库校核洪水位602.32m，总库容108万m3；正常蓄水位599.50m，相应库容为83.5万m3；死水位590.00m，相应库容为28万m3，兴利库容55.5万m3。
二、用水节能措施
根据水利部1998年4月4日发布，1998年5月1日实施的《节水灌溉技术规范》SL207-98，新建、改建、扩建灌溉工程要考虑节水灌溉。
节水灌溉包括工程节水、田间节水、管理节水三方面，现提出如下节水措施。
1、工程节水方面：
本工程采用管道输水。
从工程上减少水资源的损失和浪费以提高水的利用率。
2、田间节水方面：
1）水稻灌溉采用“薄、浅、湿、晒”的灌溉制度，并完善田间配水渠系，由农毛直接配水支田块，改变串灌方式。
2）大力推广旱作物节水灌溉技术，发展旱地灌溉。
旱地应根据输水情况及现在水利设施等，适当发展滴灌、喷灌等。
另外应采取一些农业措施如坡改梯等提高旱地的蓄水保墒能力减少灌水量。
3、生活用水节水方面：
生活用水严格按照相关管理部门的节水制度执行。
4、管理节水方面：
1）健全管理制度合理征收水费以减少用水浪费。
2）水资源合理调度优化利用。
3）进行灌溉预测、预报、以适量灌水。
4）应用微机进行灌区用水量管理。
.6.5供水方案节能设计
.6.6
（1）提高输水效率
由于受地质构造、河谷深切影响，地表河流水源较低，地下水以基岩裂隙水和第四系覆盖层存在直接补给河水，贮量较少，在地表以零星泉水出露，作为当地的工农业生产和人民群众的生活用水。
在村寨附近没有可靠水源点时，居民用水只能够步行提水解决。
目前的水源点除满足村寨的生活用水外，还兼顾周边的农田灌溉用水，水量十分紧张。
抗村水库的修建，汇集河水，调节水源的不均衡性，提高灌溉水利用率十分重要。
本水库供水灌溉工程采取管道输水方式，从而提高输水效率和灌溉水利用率。
（2）优化管线设计
在设计过程中，充分比较输水管直径、管材，并合理选用经济流速，减少水头损失。
（3）改进耕作及灌溉方式
对水稻田采用“薄浅湿晒”灌溉方法，增加稻田蓄雨水能力，同时要在不影响前期作物生长和收获的情况下，提高泡田期天然降水的利用率。
通过各种措施提高灌区田间水利用系数，满足节水灌溉工程田间水利用系数的要求。
另外，在推行科学的灌水方法与技术时，要合理运用农艺措施。
采取有机培肥、以肥调水、水肥耦合、蓄水保墒、覆盖保墒等技术措施提高天然降水的利用率和水分生产效率，达到高效用水目的。
（4）加强灌区种植结构调整
根据灌区特点，推行组合作物种植，选育优良品种，缩短作物生长期。
根据当地特点选育需水高峰期与降水同期的品种，可充分利用光、热、水资源，提高作物复种系数。
同时，通过改良作物品种，减少高耗水农作物的种植面积，为灌区高效用水创造条件。
水库建成后，应充分考虑灌区种植结构的调整，在粮食自给的前提下，发展需水量小、经济价值高的特色农业作物。
根据现场调查，可增加烤烟、经果林等作物的种植。
（5）加强灌区管理
加强水资源统一管理，建立合理的水价和水费计收管理办法，运用经济杠杆促进节水。
在科学试验的基础上，积极示范和大力推广水稻种植灌溉，旱作物非充分灌溉等节水灌溉制度，调动农民和全社会各方面的力量参与节水的积极性，明确管理职责，逐步形成良性的农业节水制度。
.6.7施工组织设计
.6.8
（1）施工场地布置方案
在进行分区布置时，分析各施工企业及施工项目的能耗中心位置，尽量使为施工项目服务的设施距能耗（负荷）中心最近，工程总能耗最低。
（2）施工辅助生产系统及其施工工厂设计
施工辅助生产系统的耗能主要是砂石料加工系统、混凝土拌和系统、供风、供水等。
在进行上述系统的设计中，采取了以下的节能降耗措施：
①供风系统
尽量集中布置，并靠近施工用风工作面，以减少损耗。
②供水系统
在工程项目实施时，为节约能源，应根据现场情况，砂石料生产系统单独供水，其余施工生产和生活用水采用集中供水。
③混凝土加工系统
在胶凝材料的输送工艺选择上，采用气力输送工艺比机械输送工艺能有效地降低能耗。
混凝土生产系统的主要能耗设备为拌和机、空压机。
在设备选型上，选择效率高能耗相对较低的设备。
（3）施工交通运输
由于工程对外交通便利，场内外交通运输均为公路运输，结合施工总布置进行统筹规划，详细分析货流方向、货运特性、运输量和运输强度等，拟定技术标准，进行场内交通线路的规划和布置，做到总体最优，减少运输能耗。
（4）施工营地、建设管理营地建筑设计
按照建筑用途和所处气候、区域的不同，做好建筑、采暖、通风、空调及采光照明系统的节能设计。
所有大型公共建筑内，除特殊用途外，夏季室内空调温度设置不低于26摄氏度，冬季室内空调温度设置不高于20摄氏度。
建筑物结合地形布置，房间尽可能采用自然采光、通风；外墙采用240mm厚空心水泥砌块；窗户采用塑钢系列型材，双层中空保温隔热效果好；屋顶面采用防水保温屋面。
采用节能型照明灯具，公共楼梯、走道等部位照明灯具采用声光控制。
.6.9机电设备设计
.6.10
（1）金属结构
金属结构设备设置在泄水系统和取水系统相关建筑物上，取水口进口为拦污栅1扇，取水事故闸门1扇，门槽埋件1孔，同时兼有放空水库和取水功能；灌溉工作和检修阀门共2套；供水工作阀门1套；启闭设备2套。
金属结构设备节能设计主要涉及电动机驱动的闸门，驱动装置的电机选用国家高效节能型电机，采用低摩擦系数的滑块和轴承，选择合理的密封型式，降低启闭力，减少耗电。
启闭机采用优质高效节能的电机及油泵，减少能耗。
要尽量提高启闭机的运行效能，减少启闭机的运行次数。
同时要作好启闭机设备的维护保养工作，使启闭机长期保持在良好运行状态。
.6.11工程管理节能设计
.6.12
（1）合理安排施工任务，做好资源平衡，避免施工强度峰谷差过大，充分发挥施工设备的能力。
（2）定期对施工机械设备进行维修和保养，减少机械设备故障的发生率，保证设备安全连续运行。
（3）场内交通加强组织管理及道路维护，确保道路畅通，使车辆能按设计时速行驶，减少堵车、停车、刹车，从而节约燃油。
（4）加强现场施工、管理及服务人员的节能教育。
（5）指派专职人员对施工区和业主营地每日进行巡查，如果发现造成非正常能耗的隐患，要及时报请相关部门进行处理，减少能耗损失，避免能耗隐患事态扩大。
（6）成立节能管理领导小组，实时检查监督节能降耗执行情况，根据不同施工时期，明确相应节能降耗工作重点。
（7）水库运行管理及生产事务采用一套人马，可兼职，形成统一的管理和生产体系，节约人力资源。
（8）加强主要建筑物、管线闸门、阀门等设备的管理和维护，定期进行巡视观察，将问题处理在事故发生前，发现问题及时处理，保证供水工程的安全稳定运行，避免出现供水矛盾及事故，减少无益的弃水，提高水利用效率。
（9）驱动装置的电机选用国家高效节能型电机，用低摩擦系数的滑块和轴承，选择合理的密封型式，降低启闭力，减少耗电。
启闭机采用优质高效节能的电机及油泵，减少能耗。
（10）工作照明系统采用交流220V，又接至坝区0.4KV低压母线上的照明控制配电箱供电。
坝区室外照明采用节能型低压钠灯，启闭机室内采用节能型荧光灯。
.7节能措施效果评估
.8
抗村水库节能措施主要体现在系统设计和设备选型等环节。
采取的节能措施应充分利用现有先进技术，同时应满足国家节能法律、法规和相关政策的要求。
表12.5-1工程运行期内的综合效应与净效应统计
序号
效应名称
单位
数量
1
综合效应
万元
4786.4
1.1
灌溉效益
万元
43.16×40=1726.4
1.2
集镇供水效益
万元
57.6×40=2304
1.3
农村人畜饮水效益
万元
18.9×40=756
2
运行成本
万元
118.16×40=4726.4
3
净效应
万元
60
按以上参数计算，该工程的综合能耗指标η=（2487.86+40×32.26）/4786.4=0.79吨标准煤/万元，小于了贵州省“十三五”万元国内生产总值能耗1.261吨标准煤。
从能源消耗和产出分析，抗村水库符合贵州省的能耗指标，属于节能性投资项目，工程项目符合地方能耗指标的要求。
.9节能登记表
.10
工程节能登记表如下：
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