【摘要】近年来,汽车制造､空调设备制造､钢结构构件生产等行业通过开展绿色工业建筑评价实现了节能和环保的双向收益｡针对核电站建筑的特点,结合绿色工业建筑的核心思想,分析了我国核电站建设对绿色工业建筑发展的贡献,并给出了核电站发展绿色工业建筑时应着重关注的几个问题｡
【关键词】绿色工业建筑 核电站安全 绿色评价体系 主控室
引言
自2014年3月1日起,国家标准GB/T50878--2013《绿色工业建筑评价标准》(以下简称《标准》)开始实施｡截至2015年底,全国共评出绿色工业建筑37个项目,位于16个省市,总建筑面积680.94万m2,涉及汽车制造､空调设备制造､钢结构构件生产等十余个行业,甚至包括生活垃圾收集站等市政项目｡
按照国家标准GB/T4754—2011《国民经济行业分类》,核电是电力､热力生产和供应业中的一个重要组成部分｡从20世纪70年代的秦山核电站起步开始,40余年时间,我国核电工作取得了长足发展｡截至2015年底,我国在运､在建和拟建的核电机组近60台,位居世界前列｡核电站的建设､运营必须避免走火漏电先污染后治理的老路,应该在当前阶段就将绿色发展作为重要发展理念和目标之一｡
本文针对核电站的建筑特点,结合《标准》的核心思想,分析绿色工业建筑发展对我国核电站建设的借鉴和启示,展望核电站通过开展绿色工业建筑的可行性和重要意义｡
1 绿色工业建筑评价标准及核心思想
绿色工业建筑是指在建筑全寿命周期内,能够最大限度地节约资源(节地､节能､节水､节材)､减少污染､保护环境,提供适用､健康､安全､高效使用空间的工业建筑｡
与定义中描述的原则相对应,绿色工业建筑评价体系由7类指标及技术进步与创新构成｡各部分权重如图1所示。从图1可以看出,节能与能源利用是绿色工业建筑评价中最重要的组成部分,节水与水资源利用也较为重要,其他几个部分权重大体相当[1]｡
2 我国核电站建筑物及其特点
核电站一般分为3个区域:核岛､常规岛和外围辅助设施(BOP)｡核电站建筑物简明示意图和工作流程图如图2，3所示[2]｡
整体来看,核电站建设具有技术要求高､投资大､安全要求高､建设周期长等特点｡按照绿色工业建筑从用地､用能､用水､环保4个方面进行划分的思路,具体来看,核电站建筑具有以下特点｡
2.1 用地方面——选址条件严苛
核电站选址需要综合考虑多种因素,如地理位置､地形地貌､气象水文､人口､经济､环境､交通等条件｡由于核放射从安全考虑,核电站建设一般远离人口密集的城市｡考虑到核电站运行需要大量的天然水源降温,核电站选址要考虑周围有充足的水源,目前我国已建并网和在建的核电站绝大多数都位于沿海省份｡另外,沿海地区的核电厂址,也要重点考虑如何避免超强台风等的危害｡总之,核电站选址除考虑技术可行性和安全可靠性以外,还要考虑环境相容性[3]｡
2.2 用能用水方面——节能､节水意识已经初具规模,但用能､用水指标和相关措施有待研究和开展
相比核电站属于新兴发展,火电站的建设在我国要成熟很多,相关节能减排措施也早已研究和探索[4｡5]｡2010年,国家发改委发布《固定资产投资项目节能评估和审查暂行办法》,节能成为一项国家对包括核电企业在内的固定资产投资项目的考核指标｡与此同时,核电企业也逐渐增强了节能意识,认识到节能､节水是核电企业不可推卸的社会责任和义务｡
核电站运营中消耗的能源主要是核燃料,也包括电､煤､水等常规能源｡与一般的火电厂热效率45%(热电联产为60%-70%)相比,核电站的热效率偏低,仅为30%-35%｡损失的热量主要被冷却水带走｡目前,我国尚未制定核电站的用能､用水定额标准｡我国核电站建设和运行管理经验方面有待提升,当前开展的节能､节水措施多是参考火电厂企业,不具有对核电企业自身建筑特点的针对性｡进一步的节能､节水措施有待挖掘和研究｡
2.3 环保方面——安全性要求高,环境优势明显
核电行业,由于放射性和裂变能的存在,使得在任何地方､任何时候发生的核事故都可能造成严重的后果｡为此,安全原则为核电站建筑的第一原则｡
目前化石燃料燃烧后排出大量的二氧化硫､二氧化碳､氧化亚氮等气体,其对环境的危害众所周知｡而核电属于清洁的能源,有利于保护环境,不产生上述污染气体,对放射性三废采用回收处理储存,不向环境排放｡
此外,核电站在核燃料及核废料的运输量上占有明显优势｡一座百万kW的燃煤火电机组每年需燃煤约300万t,而百万kW的核电机组每年仅需核燃料30t,可见核燃料运输量仅是煤运输量的十万分之一｡
3 评价体系的建立和分析
结合绿色工业建筑核心思想,针对火电站建筑特点,整理出绿色工业建筑发展对我国核电站建设是否适合开展绿色建筑工作及相关借鉴内容如下｡
3.1 可行性分析
从《标准》的一般规定来看,开展绿色工业建筑要求建设区位符合国家和产业规划,产品工艺等符合行业准入条件,产品非国家淘汰或禁止,能耗指标达到国内基本水平,污染物排放达标,建设项目经政府批准｡核电业作为我国积极发展的行业,其建设区位､建设项目､工艺流程都有严格的审批程序和制度,污染物排放控制也是重点监管内容｡只有在能耗指标方面,由于我国尚未制定核电站的用能､用水定额标准,开展评价条件相对较差｡但也可参考《标准》第5.1.1条中给出的评价方法,通过开展绿色核电站建筑的评价,收集核电站的用能､用水指标｡这样,一方面对我国建设核电站能耗､水耗数据库有重要意义;另一方面也逐步形成核电站的用能水平分级标准｡综上所述,核电站开展绿色工业建筑评价已经具备基本条件,有一定的可行性｡
3.2 评价体系构成
参考《标准》中的评价体系,结合核电站的自身特点,提出绿色核电站建筑评价的体系构成方法如下｡评价因子:节地与可持续发展场地､节能与能源利用､节水与水资源利用､室外环境保护､安全运行管理｡
因子权重:考虑到我国核电站建设经验尚待不断积累,专家打分法的适用基础不够,故选择优序对比法确定权重｡构件判断尺度为5,重要程度尺度以0-5级表示,数字越大,表明重要性越高｡指标权重计算如表1所示｡根据表1中结果,计算各方面因子权重结果如图4所示｡
3.3 评价内容借鉴
《标准》的核心思想是通过不同行业共性要求､不同行业内部比较不断提升工业建筑在节地､节能､节水､节材､室内外环境保护和运行管理方面的绿色化性能｡可以说,不同行业共性要求和不同行业内部比较是《标准》的2个基本组成｡
3.3.1 不同行业的共性要求
《标准》中很多条文是对各行业绿色工业建筑的共性要求,如第4.2.3条(绿色工业建筑合理开发可再生地,包括利用沟谷､荒地､劣地等)､第4.3.1条(绿色工业建筑物流运输优先考虑共享社会资源)｡这些共性要求也应是核电站建设在厂址选择､场地资源保护方面应该注意和努力做到的｡核电站建设应充分利用荒地和填海造地,尽量少用农田及有其他利用价值的土地｡核电站一般要修建与厂址附近连接的专用公路,以满足核电站生产､应急撤离和施工运输要求｡因此,核电站的选址应尽量考虑厂区附近拥有良好的路网设施[3]｡以我国近期在建和建成的10座核电站为例,统计与最近高速公路的直线距离,如表2所示｡由表2可以看出,平均距离均为7km,其中5座距离在5km以内｡因此,核电站选址在不影响其他安全､冷却水源等条件下,距离最近高速公路以不超过10km为宜,5km以内最佳｡再如,第5.2.3条鼓励合理利用自然通风｡在核电站里,汽轮机房是可以合理利用自然通风的｡核电站厂房内多为高温高湿的环境,工作条件恶劣且影响电气设备寿命,目前设计多采用机械进风､机械排风的通风方案,能耗和运行费用都较高｡如能在机械通风基础上合理引人自然通风,将会降低厂房的投资､运行费用和维护费用[6]｡第8.2.6条提到,绿色工业建筑固体废物的储存和处置符合国家现行有关标准的规定,在分类收集和处理固体废物的过程中采取无二次污染的预防措施｡对于核电站来说,核废料的管理尤其要注重二次污染和泄漏排放问题,以稳定的固化体形式贮存,以减少放射性核素迁移扩散｡
3.3.2 不同行业内部比较
由于各工业行业的生产产品､生产工艺的区别很大,在涉及能源利用指标､水资源利用指标､有用物质回收利用指标方面,《标准》均提出了不同行业内部比较的方式,比如第5.1.1条(工业建筑能耗指标在国内同行业水平)､第6.1.1条(单位产品取水量在国内同行业水平)｡《标准》同时还给出了不少指标的统计范围､计算方法｡核电站可参考第5.1.1条的方法开展建筑能耗统计,并根据第5.1.1条给出的行业水平对比法评估核电站建筑的能耗水平｡核电站可参考第6.1.1条的判断方法(分有行业清洁生产标准和无行业清洁生产标准2种情况分别判断),我国核电站用水合理性分析,可取单位发电量取水量､装机取水量等重要取水量指标,与国内外同规模核电机组取水量指标进行比较,参考火电厂的取水定额､国外同规模核电机组取水量指标,论证取水量的合理性｡
4 核电站对开展绿色工业建筑的贡献及注意事项
4.1 三代核电在非能动技术应用上对绿色工业建筑的贡献
百万kW压水堆(APl000)采用非能动安全系统,利用自然循环､重力和压缩气体膨胀这样简单的物理现象和原理,不需要泵､交流电源､应急柴油发电机组以及相应的通风和冷却水等支持系统,来实现堆芯冷却和安全壳的热量排出｡
核电站非能动安全保障技术核心之一就是利用超厚重混凝土墙体的蓄热特性来控制核电站发生事故后主控制室处于这一安全温度范围,保障人员安全､设备正常运行｡超厚重混凝土热阱的蓄热(冷)量远大于72h室内热扰散热量,该非能动设计为核电站应用绿色建筑的典范｡
4.2 注意事项
4.2.1 安全第一原则
由于放射性危害的存在,核电安全关系到核电站自身､周围居民甚至整个行业的安全｡核电站一旦发生核泄漏事故,会造成严重危害｡核电在我国正处于上升发展期,核电比重持续增加,此时更应坚持“核电发展安全第一”原则不动摇｡在保证安全的前提下,统筹考虑节地､节能等可持续发展措施｡
4.2｡2 核电站特殊性
以厂址选择为例,《标准》中第4.1.3条提到,“建设场地符合国家现行有关标准的规定,并未选择在下列区域:⋯⋯坝或堤决溃后可能淹没的地区”｡而对于核电站的建设来说,沿海建设具有其明显的特殊优势,如方便带走核电站运行中产生的巨大热量;海水含有高浓度盐分和多离子成分能迅速对所有核裂变产物分散､稀释｡另外,靠海还可以解决大件设备的运输问题[7]｡所以,此条不能严格按照《标准》操作｡
5 总结及思考
《标准》的发布对我国当前核电站建设主要有以下借鉴意义:1)合理规划厂址位置,充分利用荒芜､贫瘠的土地和填海造地,避免或尽量减少占用农田及有其他利用价值的土地;2)物流运输优先考虑共享社会资源;3)汽轮机房合理利用自然通风;4)核废料的管理尤其要注重二次污染和泄漏排放问题｡另外,我国核电站建设可参考《标准》中工业建筑综合能耗的范围､统计､计算方法及行业水平对比方法,逐步形成我国核电站节能指标体系和评价体系｡
三代核电在非能动技术应用上,对绿色工业建筑产生了一定的贡献,但核电站在开展绿色工业建筑时,应坚持“安全第一”的原则,并充分结合核电站建筑自身的特殊性,不能对《标准》中的条纹盲目采纳。
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