建筑設(shè)計(jì)與現(xiàn)代燃?xì)馄髽I(yè)氣質(zhì)的塑造

摘 要

摘要：提出了工業(yè)建筑以人為本的設(shè)計(jì)理念。以某煤層氣液化工程的建筑設(shè)計(jì)為例，提出了能夠體現(xiàn)現(xiàn)代化燃?xì)馄髽I(yè)氣質(zhì)的建筑形象與建筑環(huán)境的營造方法。關(guān)鍵詞：燃?xì)鈴S站；天然氣液化廠
摘要：提出了工業(yè)建筑以人為本的設(shè)計(jì)理念。以某煤層氣液化工程的建筑設(shè)計(jì)為例，提出了能夠體現(xiàn)現(xiàn)代化燃?xì)馄髽I(yè)氣質(zhì)的建筑形象與建筑環(huán)境的營造方法。
關(guān)鍵詞：燃?xì)鈴S站；天然氣液化廠；現(xiàn)代燃?xì)馄髽I(yè)；建筑設(shè)計(jì)；建筑環(huán)境
Building Design and Shaping of Modern Gas Enterprise Style
ZHANG Kai
Abstract：The people-oriented design concept of industrial buildings is proposed. Taking building design of a coal-bed methane liquefaction project for example，the method for creating a building image
and a building environment which can reflect modernized gas enterprise style is put forward.
Key words：gas station；natural gas liquefaction plant；modern gas enterprise；building design；building environment
1 概述
   燃?xì)鈴S站是城鎮(zhèn)燃?xì)庀到y(tǒng)的生產(chǎn)性工業(yè)場所，是燃?xì)馄髽I(yè)生產(chǎn)與企業(yè)形象的雙重載體。但長期以來，由于設(shè)計(jì)人員按照傳統(tǒng)的“建筑服從工藝”的思想，把燃?xì)鈴S站看作是單純的生產(chǎn)場所，對其美學(xué)特征予以忽視，缺乏對生產(chǎn)及附屬管理建筑等設(shè)施的人文關(guān)懷，于是各地出現(xiàn)了很多火柴盒式建筑，外觀單調(diào)、呆板，千篇一律，造成廠站的整體工作環(huán)境較差。
   近年來，隨著我國經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，綜合國力的增強(qiáng)，城市環(huán)境的改善，人們環(huán)保意識的提高，工業(yè)建筑設(shè)計(jì)正從以往的單純以生產(chǎn)設(shè)備為中心朝著以人為本的方向發(fā)展。工業(yè)建筑的人性化設(shè)計(jì)，注重人對空間環(huán)境的體驗(yàn)和感受，創(chuàng)造方便、安全、健康、舒適的工作環(huán)境，以提高員工的工作效率，這一理念愈來愈受到人們的重視。工業(yè)建筑作為一個(gè)企業(yè)外觀形象的重要窗口，反映一個(gè)企業(yè)的精神面貌和企業(yè)文化，因此越來越被企業(yè)所重視。
    山西晉城煤層氣液化工程(一期)正是在以人為本、考慮人與環(huán)境、人與建筑、人與機(jī)器和諧共生，充分展現(xiàn)企業(yè)的現(xiàn)代化特質(zhì)與文化底蘊(yùn)的思想指導(dǎo)下進(jìn)行設(shè)計(jì)的。
2 項(xiàng)目背景
    山西晉城煤層氣液化工程由山西港華煤層氣有限公司興建，該公司由香港中華煤氣有限公司與山西晉城無煙煤礦業(yè)集團(tuán)有限責(zé)任公司共同投資成立。
    山西晉城煤層氣液化工程利用山西豐富的煤層氣資源，采用混合制冷劑循環(huán)制冷(MRC)工藝將煤層氣液化，生產(chǎn)液化天然氣(LNG)，供應(yīng)全國各地需要LNG資源的城市。該工程合理地利用了資源，有效地調(diào)整能源結(jié)構(gòu)，還可消除當(dāng)?shù)孛旱V瓦斯爆炸的隱患，因此是一個(gè)很好的節(jié)能環(huán)保項(xiàng)目，經(jīng)濟(jì)效益也十分可觀。
    該項(xiàng)目一期工程煤層氣處理量為25×104m3/d，日產(chǎn)LNG量為181t/d。煤層氣液化工藝采用了先進(jìn)的混合制冷劑循環(huán)制冷(MRC)液化工藝流程，整套液化流程的參數(shù)設(shè)計(jì)、工藝裝置選擇全部國產(chǎn)化。廠內(nèi)采用1座(預(yù)留2座)4500m3低溫常壓儲罐(工作壓力為15kPa)進(jìn)行LNG的儲存，該儲罐是目前國內(nèi)同類儲罐中體積最大的國產(chǎn)雙金屬層低溫常壓儲罐。該廠在總圖設(shè)計(jì)時(shí)首次采用了4500m3儲罐LNG蒸氣云熱輻射模型對儲罐泄漏的影響范圍進(jìn)行安全評價(jià)計(jì)算，為設(shè)計(jì)規(guī)范的編制、安全評價(jià)的計(jì)算模型開辟了新路。廠內(nèi)所選用的原料氣壓縮機(jī)為排氣壓力高、流量大的防爆設(shè)備。由于國內(nèi)尚無大型隔爆電機(jī)的生產(chǎn)能力，為解決防爆問題，我們通過廠房建筑設(shè)計(jì)，有效地解決了設(shè)備增安型通風(fēng)要求，還解決了設(shè)備抗振減噪等要求，為業(yè)主節(jié)省了資金，達(dá)到了良好的效果。
    該項(xiàng)目一期工程于2007年開工，2008年投產(chǎn)。項(xiàng)目投產(chǎn)后產(chǎn)出的LNG成品各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)完全達(dá)到設(shè)計(jì)要求，項(xiàng)目經(jīng)濟(jì)效益十分可觀，并為當(dāng)?shù)貛砹撕芎玫沫h(huán)境效益和社會效益。
3 總體構(gòu)思
    ① 合理的布局滿足生產(chǎn)功能需要
    自古以來，建筑的式樣和類型各不相同，其原因盡管很多，但是一個(gè)不可否認(rèn)的事實(shí)是：功能在其中無疑起著相當(dāng)重要的作用[1]。
    煤層氣液化廠首先是一個(gè)工業(yè)企業(yè)，因此在設(shè)計(jì)中必須以生產(chǎn)工藝要求為前提，保證各項(xiàng)生產(chǎn)、管理及其他配套使用功能分區(qū)的合理性。
    本工程主要包括由礦區(qū)至液化廠的輸氣管道，液化廠的預(yù)處理裝置、液化裝置、配套的附屬設(shè)施以及LNG儲存和外運(yùn)設(shè)施。主要工藝流程包括原料煤層氣的輸入、壓縮、凈化、液化、儲存及運(yùn)輸?shù)取?/span>
    在建筑總體布局上，以滿足工藝流程為前提，根據(jù)液化廠地形、風(fēng)向、進(jìn)出道路等自然條件和安全防火及環(huán)境要求，合理確定廠區(qū)進(jìn)出口，盡量避免人流與物流相互干擾，合理確定建構(gòu)筑物間距和朝向，爭取自然采光和自然通風(fēng)，充分利用自然能源。合理確定廠內(nèi)功能分區(qū)，與很多燃?xì)鈴S站一樣，本廠內(nèi)按功能分為生產(chǎn)區(qū)和輔助區(qū)。生產(chǎn)區(qū)又包括工藝裝置區(qū)、儲運(yùn)區(qū)。生產(chǎn)區(qū)建筑布局主要以滿足生產(chǎn)工藝要求為原則。輔助區(qū)位于整個(gè)廠區(qū)南部，建筑布局比較集中，自成一體。
    在建筑單體設(shè)計(jì)上，對各建筑物所承載的功能進(jìn)行詳細(xì)分析，在充分滿足生產(chǎn)使用的前提下，主要以解決生產(chǎn)與環(huán)境、建筑功能與形式的矛盾為切入點(diǎn)，將不利因素進(jìn)行轉(zhuǎn)化，而解決問題的手段又恰恰成為形成建筑獨(dú)特風(fēng)格的一個(gè)重要因素。
    ② 塑造形象與現(xiàn)代化標(biāo)志性建筑
    建筑性格特征所表現(xiàn)的是建筑物的個(gè)性。每一幢建筑物由于功能性質(zhì)不同，地形及環(huán)境條件不同，設(shè)計(jì)者的意圖和構(gòu)思不同，因而具有自己獨(dú)特的形式和特點(diǎn)[1]。
    山西晉城無煙煤礦業(yè)集團(tuán)有限責(zé)任公司與香港中華煤氣有限公司均是知名大企業(yè)，基于此，我們認(rèn)為必須塑造出一種現(xiàn)代化的建筑形象才能與企業(yè)的氣質(zhì)相匹配；作為我國最大的煤層氣液化項(xiàng)目之一，其建筑應(yīng)該具有一定的標(biāo)志性特點(diǎn)；建筑必須體現(xiàn)出時(shí)代精神，甚至有一定的超前性，充分展示當(dāng)代工業(yè)建筑的特色。
    ③ 生態(tài)及經(jīng)濟(jì)性原則
    綠色、環(huán)保、可持續(xù)發(fā)展，是21世紀(jì)永恒的主題，也是我們在建筑設(shè)計(jì)中必須始終貫徹的方針。
    本地塊具有山地地形特點(diǎn)，地形起伏較大，建筑物的布局盡量考慮這種地勢特點(diǎn)，巧妙利用高差，既節(jié)省了土方開挖量，又使建筑本身體現(xiàn)出高低錯(cuò)落之美，增加了場地豎向景觀的層次變化。
    在設(shè)計(jì)中盡量使用較經(jīng)濟(jì)的常規(guī)建材，并在建筑造型及構(gòu)件設(shè)計(jì)上做到標(biāo)準(zhǔn)化、模塊化，以便于與規(guī)范相適應(yīng)，并節(jié)省建設(shè)造價(jià)，縮短建設(shè)期。
4 建筑設(shè)計(jì)
    “建筑是凝固的音樂”，通過建筑形體和高低錯(cuò)落有致的變化，賦予建筑物美的內(nèi)涵，使人們得到的不僅是功能的需求，而且是一種美的享受。我們在液化廠建筑設(shè)計(jì)中始終圍繞這一思想來勾畫廠區(qū)的建筑。廠區(qū)內(nèi)生產(chǎn)區(qū)主要建筑物為壓縮機(jī)房、生產(chǎn)輔助用房、總變配電室、分變配電室及LNG充裝臺罩棚等。壓縮機(jī)房位于整個(gè)廠區(qū)的中央，是廠區(qū)最大也是最突出的建筑。生產(chǎn)輔助用房、總變配電室及分變配電室位于場地的西部，面積相對較小，在風(fēng)格上與壓縮機(jī)房相統(tǒng)一。儲運(yùn)區(qū)位于場地的東側(cè)，包括儲罐區(qū)及LNG充裝臺罩棚。輔助區(qū)主要建筑為綜合樓。綜合樓位于場地的南部靠中央位置，緊鄰廠區(qū)的主入口。廠區(qū)整體鳥瞰圖見圖1。
    ① 綜合樓
    a. 功能布局
綜合樓首層布置主控制中心，主控制中心是液化廠的重要組成部分，該中心作為全廠生產(chǎn)及安全的監(jiān)視和控制中心，將安裝分散控制系統(tǒng)(DCS)、緊急停車系統(tǒng)(ESD)及火災(zāi)和氣體報(bào)警及控制系統(tǒng)(FGS)機(jī)柜、操作臺、ESD系統(tǒng)的手動操作盤、火警模擬控制盤及電視監(jiān)控系統(tǒng)(CCTV)的系統(tǒng)機(jī)柜和監(jiān)視器?？紤]到它的特殊性與重要性，在綜合樓的首層辟出一個(gè)獨(dú)立的區(qū)域作為主控制中心。主控制中心整體平面尺寸為12m×24.9m，內(nèi)設(shè)調(diào)度控制室(12m×11.4m)、機(jī)柜間(12m×9m)、UPS電源室(4.5m×6m)、工程師辦公室(4.5m×6m)等。控制室、機(jī)柜間、UPS電源室設(shè)置防靜電地板。為保證計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的正常運(yùn)行，這些房間配備空調(diào)設(shè)備。調(diào)度控制室外墻采用落地玻璃窗，室外陽光、綠色得以引入，有效提升了工作環(huán)境的質(zhì)量。
另外，首層還布置了公司的大會議室以及衛(wèi)生間和茶水間等。二層為公司的辦公區(qū)域，設(shè)置了辦公室和復(fù)印室等辦公用房。
b. 結(jié)構(gòu)選型
   建筑主體采用鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)形式。主要柱網(wǎng)尺寸采用6.9m×6.6m，是適合辦公建筑的理想柱網(wǎng)布局。考慮到建筑室內(nèi)環(huán)境及中央空調(diào)，建筑層高為4.2m。
   c. 空間設(shè)計(jì)
   入口門廳處設(shè)立二層高共享空間，共享空間內(nèi)設(shè)有景觀玻璃樓梯直達(dá)二層，氣派現(xiàn)代。辦公空間采用多種組合方式：既有獨(dú)立的小型辦公室，又有較大空間的開放式辦公區(qū)域，滿足多種辦公模式的要求。
d. 建筑形象
    綜合樓建筑風(fēng)格簡潔現(xiàn)代，結(jié)合總圖采取矩形布局，建筑朝向?yàn)槟媳毕颍L邊與廠外主要道路平行。建筑體型采用三個(gè)不同高度的體塊相間穿插布置，顯得錯(cuò)落有致。建筑外檐采用帶形熱反射玻璃幕墻與鋁合金金屬幕墻相結(jié)合，線條流暢，給人一種十足的現(xiàn)代感。局部安放空調(diào)室外機(jī)組的屋面采用金屬百葉做圍護(hù)結(jié)構(gòu)，既對設(shè)備起到了視覺上的遮擋作用，本身又成為外立面不可或缺的重要組成部分，可謂一舉兩得。縱觀整個(gè)建筑，本身并不作繁冗裝飾，而是采用豐富的體型、干凈利落的細(xì)部刻畫以及協(xié)調(diào)大方的色彩取勝。而鋁合金金屬幕墻、熱反射玻璃幕墻、鋁合金裝飾百葉這些新材料的運(yùn)用，又使整個(gè)建筑顯得既簡潔明快，又不乏時(shí)代感，反映了工業(yè)建筑的精神，現(xiàn)代企業(yè)的氣質(zhì)也在這里得以彰顯。綜合樓效果圖見圖2。
 
    e. 室內(nèi)裝修
    本著適用、經(jīng)濟(jì)、美觀的原則，在設(shè)計(jì)中，我們?yōu)闃I(yè)主提供了一些重要房間的裝修意見，并為二次精裝修提供了規(guī)范性指導(dǎo)意見，以便使建筑物的內(nèi)外形成統(tǒng)一的風(fēng)格。
    ② 壓縮機(jī)房
    a. 功能布局
    壓縮機(jī)房主要包括原料氣壓縮機(jī)主廠房、BOG壓縮機(jī)房、庫房及其他輔助用房。根據(jù)地形特點(diǎn)把原料氣壓縮機(jī)主廠房和其他房間設(shè)在標(biāo)高不同的兩個(gè)平臺，這樣既滿足TI藝的要求，又合理利用了地形，減少了土方的開挖量。而且使建筑體型顯得更加錯(cuò)落有致，空間更為豐富。
    b. 結(jié)構(gòu)選型
    建筑主體采用輕鋼結(jié)構(gòu)，各主體鋼構(gòu)件均涂刷消防部門認(rèn)定的防火涂料，以解決鋼結(jié)構(gòu)建筑的防火問題。主廠房跨度為24m，柱距間距為6m，總高度為18.3m，這些均以滿足工藝專業(yè)的要求及考慮結(jié)構(gòu)的經(jīng)濟(jì)性、合理性為前提。
    c. 建筑與安全生產(chǎn)及環(huán)境保護(hù)的完美結(jié)合
    壓縮機(jī)房是整個(gè)廠區(qū)中體積最大的建筑，也是最主要的生產(chǎn)場所，屬于甲類生產(chǎn)性建筑。
    生產(chǎn)過程中涉及的危險(xiǎn)物質(zhì)主要為煤層氣以及制冷劑。煤層氣的主要成分為甲烷，是易燃、易爆、窒息性氣體，無色無味，比空氣輕，當(dāng)其與空氣混合達(dá)到一定濃度并遇到火源后，就有燃燒、爆炸的危險(xiǎn)。因此要求廠房有良好的通風(fēng)環(huán)境。
    工程中所選用的原料氣壓縮機(jī)、制冷劑壓縮機(jī)的工作介質(zhì)均屬易燃、易爆氣體，電動機(jī)功率大，國產(chǎn)電動機(jī)沒有隔爆型，選為增安型。壓縮機(jī)本身噪聲高、振動大。液化工廠生產(chǎn)過程中的主要噪聲源包括：壓縮機(jī)、泵運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)產(chǎn)生的機(jī)械振動噪聲，電動機(jī)所產(chǎn)生的電磁噪聲，氣體在開停車以及事故放空時(shí)所產(chǎn)生的噪聲，高速氣流或兩相流管道所引起的管道振動噪聲，調(diào)節(jié)閥引起的噪聲。這些噪聲若不進(jìn)行治理，高噪聲可能危及操作人員及廠區(qū)內(nèi)外的環(huán)境。因此，要求廠房有良好的隔聲防噪的特性。
    既要通風(fēng)良好，保證有一定的通風(fēng)面積，又要能隔除噪聲，于是矛盾產(chǎn)生了。為適應(yīng)壓縮機(jī)廠房防爆通風(fēng)、抗振減噪等要求，我們進(jìn)行了廣泛的調(diào)研，決定選用消聲型通風(fēng)百葉窗外圍護(hù)結(jié)構(gòu)作為解決這一問題的突破口。消聲型通風(fēng)百葉窗是一種新型通風(fēng)消聲結(jié)構(gòu)，它是一種允許氣流通過，但是可以消除噪聲的窗式結(jié)構(gòu)，由于該結(jié)構(gòu)的材料全部采用優(yōu)質(zhì)鋁合金，加之特殊的加工工藝，使得消聲型通風(fēng)百葉窗可以在任何氣候條件下使用，且氣流阻力小，消聲量大，外形美觀，可以兼作裝飾用窗。這恰恰解決了我們面臨的難題。另外，內(nèi)墻板和屋面吊頂采用吸聲材料，再采用隔聲門窗等措施后，廠界四周均可達(dá)到《工業(yè)企業(yè)廠界環(huán)境噪聲標(biāo)準(zhǔn)》GB 12348—90規(guī)定的Ⅱ類區(qū)標(biāo)準(zhǔn)，達(dá)到了環(huán)保的要求。在設(shè)計(jì)過程中，有關(guān)專家對整個(gè)設(shè)計(jì)進(jìn)行了安全評價(jià)工作，認(rèn)為該工程的安全等級完全滿足國家的相關(guān)規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)的要求。
    d. 建筑形象
    工業(yè)建筑的新動向大多表現(xiàn)在采用新結(jié)構(gòu)、新技術(shù)，體現(xiàn)技術(shù)美、結(jié)構(gòu)美和現(xiàn)代美的統(tǒng)一[2]。
    在建筑立面上，我們巧妙利用了消聲型通風(fēng)百葉窗這種新型建筑構(gòu)件，采用豎線條的彩色壓型鋼板和消聲型通風(fēng)百葉窗相間布置的方式。彩鋼板的顏色以公司的企業(yè)文化色藍(lán)色為主基調(diào)，并在彩度上加以變化，這樣就形成了深藍(lán)色彩鋼板、灰色消聲型通風(fēng)百葉窗、淺藍(lán)色彩鋼板相間布置的立面單元，排列開去，整個(gè)立面形成了很強(qiáng)的韻律感，建筑顯得非常簡潔明快，本來龐大的體型也顯得輕靈起來。于是，功能與形式在這里得到了完美的結(jié)合。壓縮機(jī)房效果圖見圖3。
 
   ③ LNG充裝臺罩棚
   液化廠LNG儲存和外運(yùn)設(shè)施包括1座(預(yù)留2座)4500m3低溫常壓儲罐、10個(gè)對外的LNG槽車充裝臺。
    根據(jù)工藝及總圖車流布置要求，要保證LNG槽車行車線路的順暢，同時(shí)要滿足槽車大于12m的行車轉(zhuǎn)彎半徑要求。受現(xiàn)有用地的限制，LNG充裝臺并不是橫平豎直布置，而是每個(gè)充裝臺均是錯(cuò)位布置。如果采用以往常規(guī)的矩形罩棚，則所需面積非常大，不僅顯得笨重單調(diào)，而且會使罩棚覆蓋面積大大超過了充裝臺所需的有效遮蔽面積，不能滿足經(jīng)濟(jì)性原則。因此，我們分析了充裝臺布局的特點(diǎn)之后，提出了一個(gè)蝴蝶形的罩棚形式，在保證每個(gè)充裝臺擁有充分遮蔽面積的前提下使罩棚面積大為減小，而且使整個(gè)建筑造型顯得新穎美觀，巧妙地化解了難題。而罩棚頂部點(diǎn)綴的圓形采光天窗，正像蝴蝶的斑點(diǎn)，這樣本來一個(gè)體型笨重的設(shè)備罩棚變成了一只美麗的藍(lán)色蝴蝶，靜靜地落在廠區(qū)。
5 結(jié)語
   山西晉城煤層氣液化工程(一期)項(xiàng)目建成投產(chǎn)后運(yùn)行良好，實(shí)現(xiàn)了我們的設(shè)計(jì)目標(biāo)。
   通過這個(gè)項(xiàng)目，我們體會到當(dāng)代工業(yè)建筑要在包容工業(yè)生產(chǎn)的同時(shí)，體現(xiàn)對人本身的關(guān)注，使不良刺激盡量減少。生產(chǎn)越發(fā)展，生產(chǎn)的文明程度越高，建筑環(huán)境的作用就越明顯。良好的廠區(qū)環(huán)境可以樹立企業(yè)形象，增強(qiáng)職工凝聚力，陶冶情操，增進(jìn)健康，吸引人才，給企業(yè)帶來眾多益處。
   順應(yīng)時(shí)代，不斷研究新時(shí)期燃?xì)鈴S站的新特點(diǎn)、新模式，在滿足功能的前提下，以人為本，探索創(chuàng)新，創(chuàng)造具有時(shí)代精神的燃?xì)鈴S站建筑新形象，這是我們當(dāng)代建筑師的歷史責(zé)任。
參考文獻(xiàn)：
[1] 彭一剛.建筑空間組合論(第2版)[M].北京：中國建筑工業(yè)出版社，1998.
[2] 彭慧，徐爽，崔寶珠.燃煤供熱鍋爐房的建筑設(shè)計(jì)[J].煤氣與熱力，2006，26(10)：39-41.
 
(本文作者：張凱 中國市政工程華北設(shè)計(jì)研究總院 天津 300074)