山地风电场升压站建筑设计探究

周青 潘樟 艾蒂斯

中国电力工程顾问集团中南电力设计院有限公司，中国·湖北 武汉 430071

山地；风电场；升压站；建筑；布局

1 引言

风力发电是一种可再生的清洁能源,可以优化能源需求结构，对中国经济发展和生态环境有着极其重要的意义。在中国，山地有着丰富的风能资源，属于风电工程建设的主要地区，而在风电场中，升压站是非常重要的核心设施。有别于传统升压站，风电场升压站集生产、办公、休憩于一体，是多元化的综合体。山地风电升压站由于地处偏僻，相关工作人员需要常驻升压站，与外界联系较少，精神生活略为匮乏，从而在建筑设计时应以人性化需求为指导，尽量满足升压站在使用方面简单、便捷、美观和舒适的特性需求。因此，探讨和研究山地风电场升压站建筑设计具有重要的现实意义。

2 风电场升压站建筑

2.1 建筑功能

由于风电场厂址一般选在比较偏僻的地方，这使相关的工作人员需要常驻在风电场升压站中，从而保障生产运行的有效顺利进行。因此，升压站中的建筑物应具备生产、办公及生活服务功能，为工作人员的各项事务办理以及生活提供便利。相应的，从建筑物构成来看，升压站区域建筑包括电气楼、生活楼、办公楼、辅助用房等，从而保障相关工作人员能够正常地工作和生活。表1所示为升压站内主要建筑功能组成分类。

表1 升压站内主要建筑功能组成分类

2.2 建筑规模

风电场升压站的投资和管理的主体为项目建设方，不同的建设方对升压站建筑规模如建筑面积、占地面积、层数、高度等要求不同。影响升压站建筑规模的因素主要有：（1）业主的单位性质，（2）投资总额或风电场单位千瓦投资指标限制，（3）允许享受办公生活福利指标，（4）环境的差别和对环境条件认识不同等。如表2所示，为设计中遇到不同业主对50MW 风电场升压站建筑规模的整理情况。

表2 50MW 风电场升压站建筑情况表

表3 50MW 风电场升压站建筑组合方式

3 山地建筑

3.1 山地建筑的形态特征

山地建筑存在于山地环境之中，与平地建筑的最大不同在于场地起伏大。因此，山地建筑的形态特征，取决于山地建筑所赖以生存的山地环境。山地的坡度、山位、山势、自然肌理等是构成山地形态的主要因素。如表4所示，为不同坡度建筑布置及设计的基本特征。

表4 不同坡度建筑布置及设计的基本特征

3.2 山地建筑空间布局

山地建筑总平面布局一般遵循依山就势的原则，也就是建筑布置顺应等高线，避免垂直于等高线。顺应等高线的好处在于可以减少土方量，节省造价。平面布局一般采取化整为零的方法，把平面按功能分成几块，不同体块布置在不同标高处，再以连廊相连，体块之间及体块内部常有高差。在对山地建筑进行设计时，应尽量考虑到减少建筑接地，减少对地貌的损害，力求上部发展，开拓上部空间。山地建筑要尽量保持地表的原有地形和植被，可有效地保护地貌。如表5所示，是山地建筑空间布置的几种类型。

4 山地升压站建筑

4.1 升压站特点

升压站是风电场工程设计的重要组成部分，升压站站内建筑设计与风电场的运行、安全、稳定以及建设经济性都息息相关。山地风电场升压站结合风电场内集电线路及送出线路长度，充分考虑进出线方便和线路长度最短的前提下，基本上是布置在风电场的中心地带，而山地风电场不同于平原风电场，升压站大多位于地形复杂的山上，如表6所示，是山地升压站的特点。

表5 山地建筑的空间布置

表6 山地升压站特点

4.2 注意因素

由于场地形态的限制，在设计时应该因地制宜结合山地的特性，可以利用山地地形创造独特的建筑空间以及宜人的景观。

（1）建筑与山地相互融合

山地的地形坡度变化复杂，建筑的空间布局需对原始地形有充分的理解，整体把握建筑与山地坡度、朝向、建筑出入口位置、山地走势等，采取保留、利用、改造，舍弃等适当的处理手法，建筑要依山就势布置，使建筑有序、多变地同山体融合为一个整体，让建筑与周边环境和谐共生。

（2）雨水的收集，山体的排洪

在山地升压站规划的最早期，就必须及时关注雨水的收集、山体的排洪。将一些没有排洪沟，雨水收集管道的地方与周围环境结合。

（3）通风防潮

解决通风防潮一般采用把山体和建筑的外墙脱开，不是做在一起。脱开之后，后面做挡墙或放坡，确保外墙和后面的放坡和挡墙之间是空的，两个端头就可以开通风的洞口，让空气能够流动，这样背后潮湿的问题就可以得到很大的缓解。针对地面的防潮，可以使用地面防水材料。

（4）道路交通组织

由于山地地形复杂，高低落差大，在规划道路时要顺应山地原有地形地势起伏变化，依山势布置相应的道路系统，道路在满足消防通道的宽度、坡度及转弯半径等要求下不宜太宽，同时还要保证车流的顺畅。

5 山地升压站建筑设计策略

山地风电场升压站建筑应通过技术经济比较，按照占地少、投资省、建设周期快、运行费用低和有利于生产、方便生活的原则进行设计。升压站总平面布置应紧凑合理，并按最终规划规模进行设计、可根据项目实际情况选择分期建设。

5.1 建筑布局

升压站布置需根据工艺要求和使用统一规划，使功能清晰。总平面布置可分为集中式和分散式，升压站主要建、构筑物的长轴宜平行自然等高线布置，当地形高差较大时，可采用台阶式错层布置。以生产综合楼为例，主要涵盖控制室以及相关的设备间，其中办公部分主要有会议室以及办公室等，生活部分主要有员工宿舍、餐厅、活动室等，所以在设计布置时要对总体的使用项目进行有效的综合，对不同功能的区域要进行划分，同时保障各个区域的房间相互独立，利用有效的交通系统来进行组织和交流，防止区域之间形成干扰。消防布置要合理，要考虑到使用人员的便捷性，对于有气味的区域要安排到综合楼的同一侧。

升压站建筑功能分区的布局形式为：（1）将交通楼梯布置在楼长的接近中间部位，在廊道上加装门，将宿舍区与其他区域隔开，如图1所示；（2）食物的储藏室与厨房靠近，资料室、阅览室与办公室靠近，如图2所示；（3）厨房和餐厅布置在一楼，如图3所示；（4）厨房和餐厅上布置为活动或运动相对少的资料室、阅览室或会议室，不布置宿舍和活动室，如图4所示。

图1 方案一

图2 方案二

图3 方案三

图4 方案四

5.2 建筑平面细节

5.2.1 梯间与门厅的相对位置

部分山区风电场升压站为了显示门厅的整洁，方便张贴或悬挂荣誉证书或宣传板报，将楼梯间布置在相对隐蔽的地方，或是将楼梯间与门厅完全用墙隔开，个别风电场综合楼，甚至在楼梯间与内廊道之间设置一堵墙，这样不利于上班管理和外人到访。

山区升压站建筑楼梯间与门厅布局形式为：（1）将楼梯间与门厅同侧并排布置，中间不设隔墙，如图5、图6所示；（2）梯间与门厅不连在一起时，它与廊道之间不设隔墙，如图7、8 所示。

图5 楼梯间与门厅布局方案一

图6 楼梯间与门厅布局方案二

图7 楼梯间与门厅布局方案三

图8 楼梯间与门厅布局方案四

5.2.2 洗涤物品晾晒

山区风电场升压站值守人员基本固定或相对长时间在升压站居住，避免不了私人衣物或床上用品的晾晒。多数综合楼屋顶是不允许上人的，有些还没有阳台，就只能在宿舍的卫生间晾晒，造成晾晒物品难见阳光；或在宿舍床边晾晒，当晾晒物品含水多的时候，难免造成地面湿滑。对于尺寸小且重量轻的物品，可以在窗口上伸出杆件进行晾晒，但不雅观；而尺寸大且重量大的物品，就不能在窗口晾晒了。在宿舍里晾晒物品，有他人到访时，不雅观。在升压站内公共场所晾晒，则有碍观瞻；且露天晾晒物品，下雨的时候，难保证每个人都能及时去收回各自的物品；而有些私人的物品，别人也不方便帮助收回暂时保管。

针对山区升压站晾晒难的情况，解决方式为：（1）宿舍布置阳台，供晾晒个人换洗衣物，如图9所示；（2）设置公共洗衣间，配备公用洗衣机，针对山上湿度大，可配备公用烘干机，放置在公共洗衣间，如图10所示；（3）屋顶布置为可上人的型式，供晾晒大尺寸的床上用品，如图11所示。

图9 方案一

图10 方案二

图10 方案二

5.3 建筑剖面设计策略

对于地形特别复杂、崎岖、起伏很大的山区升压站工程，能够找一 到完整的平地布置升压站困难较大，当站址南北高差超过6m 时，如果要进行升压站场地平整，挖方和填方土石方工程量将相当大，同时将破坏当地的自然植被，这时可依山就势，充分合理利用自然地形进行阶梯式布局。比如配电区布置在站区地形较低处，生活区布置在站区地形较高处，同时生活区的综合楼本体结构也局部采取阶梯式建筑设计方案（如图12、图13所示）。这样综合楼建筑的布置与自然地形条件进行了很好的结合，减少了土石方工程量，同时建成后的综合楼与山地地形及环境协调融合、视野开阔、采光充足，最大程度地满足了工作人员的工作、生活和活动的需求。

图12 山地升压站建筑剖面图

图13 山地升压站建筑

5.4 建筑立面设计策略

风力发电场通常是由几十台或更多台高耸的白色风机有序的布置在开阔的旷野或草原上，在蓝天、白云和绿草的映衬下，风电场就是一道独特的景观，处在这样一个大环境中的风电场升压站建筑，更是这个美丽图画中的点睛之笔。

造型设计时应该迎合建筑功能的需要，处理建筑的体量变化，通过高低错落、横竖变化、虚实对比等建筑设计手法，可以使建筑造型丰富起来，避免传统工业建筑的呆板、单调。细部设计在建筑造型设计中也可以起到很重要的作用，可以通过强化建筑入口、细化窗口、装饰线脚等做精细化设计，再通过不同建筑装饰材料的使用及建筑色彩的变化，使建筑物具有简单的奢华，又不失工业建筑的特性，使升压站建筑成为风场中的一个精致的小品。设计时还应该同时考虑到当地的文化背景及建筑风格等，使建筑设计达到与周围自然环境和人文环境的完美融合统一。

比如在建筑外立面上合适位置添加的企业的标语，外墙女儿墙部分利用相关原材料进行颜色的变化，让整个建筑在外观简单的同时体现出企业的特性，在建筑主立面主入口放置企业的标志等。如图14、图15、图16、图17所示是几个实际项目中对建筑的处理方式。

图14 中国湖北黄梅招云寨风电场升压站综合楼

图15 中国韶关乐昌梅花风电场升压站

图16 中国湖北长阳云台荒风电场升压站综合楼

图17 中国内蒙古风电场升压站综合楼

5.5 建筑节能设计策略

在山区风电场设计中按照有利于生产、方便生活的原则，升压站需要采用建筑节能设计降低能耗.通过提高建筑围护结构的保温隔热性能，采用由高效保温材料制成的复合墙体和屋面、密封保温隔热性能好的门窗，采用有效的遮阳措施等实现建筑节能。如表7所示，为山地升压站建筑设计中可以采取的节能措施。

表7 设计中采取的节能措施

6 结语

在山地风电场升压站设计时，升压站总平面布置应紧凑合理，并按最终规划规模进行设计、可根据项目实际情况选择分期建设。在布局上要对不同功能的区域进行划分，利用有效的交通系统来进行组织和交流，防止区域之间形成干扰；对细部进行设计时要出人的使用角度出发，合理的布置房间功能；对剖面设计时，因地制宜，对高差较大的山地可利用自然地形进行阶梯式布局；对立面设计时，根据建筑功能和象征意义同周边环境联系起来进行考虑和构思；在节能方面，要从墙体、门窗、屋顶、材料等各个方面考虑。

总之，对山区风电升压站的设计中，要尽量让值守人员感觉到使用上简单、便捷、美观和舒适，以保证员工有良好的精神状态投入工作，提高工作效率或创造更大效益。