7.9 节能设计
7.9.1 概述
根据国家发改委及科技部共同编制的《节能政策大纲》，强调全社会的节能，推广节能新工艺、新技术、新材料和新产品；限制并淘汰落后的工艺技术设备。因此，在设计中尽量优化方案，优化设备选型，优化设备布置，优化操作程序。设备选型在充分考虑安全可靠，经济合理，节约运行费用的基础上，选择国家推荐的节能产品和能耗低、效果显著的产品。
7.9.2 设计依据
（1）《中华人民共和国节约能源法》。
（2）《中华人民共和国可再生能源法》。
（3）《中华人民共和国清洁生产促进法》。
（4）《中国节能技术政策大纲》2006修订，国家发展与改革委员会、科技部联合发布。
（5）《水利水电工程节能设计规范》（GB/T 50649—2011）。
（6）《公共建筑节能设计标准》（GB 50189—2005）。
（7）《采暖通风及空气调节设计规范》（GB 50019—2003）。
（8）《建筑照明设计标准》（GB 50034—2004）。
（9）《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）。
（10）《国家发展改革委关于印发固定资产投资项目节能评估和审查指南（2006）的通知》（国家发展和改革委员会文件：发改环资〔2007〕21号）。
（11）《民用建筑节能设计标准（采暖居住建筑部分）》（JGJ 26—95）。
7.9.3 能源状况及节能目标
7.9.3.1 能源状况
海南省有丰富的石油、天然气资源，先后圈定了北部湾、莺歌海、琼东南3个大型沉积盆地，总面积约12万km2，其中，对油气勘探有利的远景面积约6万km2。
海南岛大小河流水能理论蕴藏量约100万kW，可供开发的约65万kW，年发电量约26亿kW·h。地下水资源储量约75亿m3，占总水资源的20%左右，其中理论可开发利用25.3亿m3。
7.9.3.2 节能目标
海南省主要节能减排目标是到2015年，全省万元国内生产总值能耗下降到0.727t标准煤，比2010年降低10%，比2005年降低20.93%。2015年，全省化学需氧量、氨氮排放总量分别控制在20.4万t、2.29万t以内；二氧化硫、氮氧化物排放总量分别控制在4.2万t、9.8万t以内。
7.9.4 节能设计
7.9.4.1 输水线路布置
设计中对输水线路进行优化比选，选择了最优输水线路，缩短了输水管线长度，减少了输水管线沿程水头损失。在输水方式的选择上，根据供水点与受水点地形条件，选择单管线的输水方式。
7.9.4.2 工艺设备选择
根据净水厂和取水口特征参数，设备选型上立足于国内已经研发出成熟的优良产品，选定适应本工程的节能型设备，保证机组在高效率区运行，达到节约能源，降低运用费用。
7.9.4.3 建筑节能设计
根据《公共建筑节能设计标准》（GB 50189—2005）进行建筑设计。建筑体型系数控制在0.4以内；墙体采用保温效能较好的黏土空心砖，适当加厚外墙，屋顶设保温层。
7.9.4.4 施工节能设计
该供水工程主要由取水口、输水管线、净水厂等部分组成。输水管线由埋地管道、镇墩、架空管线和沿线阀门井组成；净水厂由配水井、絮凝沉淀池、滤池、清水池等构（建）筑物等组成。施工组织设计时首先立足于国内现有的施工水平，同时尽量采用新工艺、新技术、新材料和新产品。具体节能措施如下：
为保证施工质量及施工进度，工程施工时以施工机械化作业为主，因此施工机械的选择是提高施工效率及节能降耗的工作重点。本工程在施工机械设备选型及配套设计时，按各单项工程工作面、施工强度、施工方法进行设备配套选择，使各类设备均能充分发挥效率，以满足工程进度要求，保证工程质量，降低施工期能耗。
1.混凝土浇筑设备选择及配套
施工设备的技术性能应适合工作的性质、施工场地大小及料物运距远近等施工条件，充分发挥机械效率，保证施工质量；所选配套设备的综合生产能力，应满足施工强度的要求。
所选设备应是技术先进，生产效率高，操纵灵活，机动性高，安全可靠，结构简单，易于检修和改装，防护设备齐全，废气噪音得到控制，环保性能好。
注意经济效果，所选机械的购置和运转费用少，劳动量和能源消耗低，并通过技术经济比较，优选出单位成本最低的机械化施工方案。
选用适用性比较广泛、类型比较单一的通用型机械，并优先选用成批生产的国产机械，必须选用国外机械设备时，所选机械的国别、型号和厂家应尽量少，配件供应要有保证。
注意各工序所用机械的配套成龙，一般要使后续机械的生产能力略大于先头机械的生产能力，充分发挥主要机械和费用高的机械的生产潜力。
2.土方开挖及填筑施工设备选择及配套
选用的开挖机械设备其性能和工作参数应与开挖部位的土体物理力学特性、选定的施工方法和工艺流程相符合，并应满足开挖强度和质量要求。
开挖过程中各工序所采用的机械应既能充分发挥其生产效率，又能保证生产进度，特别注意配套机械设备之间的配合，不留薄弱环节。
从设备的供给来源、机械质量、维修条件、操作技术、能耗等方面进行综合比较，选取合理的配套方案。
7.9.4.5 管理节能设计
本工程能源消耗主要为建设期施工中的能源消耗、运行期引水、净化等能源消耗，从节能的角度看，本工程已经在工程设计中选择符合节能标准的设备，同时在工程布置、方案选择中考虑了节能，但从水利工程的运行特点看，节能的主要措施是节能管理。
在施工期，应制定能源管理措施和制度，防止能源的无谓消耗，应对进场的施工人员加强节能宣传，强化节能意识，应对施工设备制定和工程施工特点相符合的能耗指标，严格控制能源消耗；应加强能源储存的安全防护，防止能源损失，应合理安排施工次序，做好施工设备的管理和调度。
在运行期，工程的主要任务是供水，运行期能耗主要来自生产（包括原水净化处理、水闸引水）运行维护、管理各个环节。应对各耗能设备运行制定相应的能源管理措施和制度，降低能耗。要注意监视设备的状况，提前做好安排，及时检修。设备维护过程中，通过合理的组织，减少检修次数、检修时间，保持设备的良性状态，提高设备的年运行时间。
7.9.4.6 电气节能设计
（1）水源地变压器选用10系列或更新系列的高效率、低损耗产品。
（2）水源地变压器靠近高压配电装置布置，高压侧采用简单的变压器—线路组接线。
（3）合理选用导线材料和截面，降低线损率。
（4）尽量避免采用白炽灯作为照明光源，通常采用荧光灯、金属卤化物灯、高压钠灯等高效气体放电光源，或采用节能灯，以降低光源耗电量。
7.9.4.7 金属结构设备
闸门启闭力的大小与闸门重量、闸门的支承和止水的摩阻力有关。因此，我们在闸门设计中选用摩擦系数较小的自润滑复合材料作为主轮轴承的材质；闸门的止水采用摩擦系数小、耐磨性强的橡塑复合材料。这些设计和新材料的选用降低了闸门的启闭力，从而减少了启闭机的容量，在保证设备安全运行的情况下减少电能消耗。启闭机选用节能、高效的启闭机械，其中拦污栅采用电动双梁桥式启闭机进行操作，检修闸门与拦污栅共用电动双梁桥式启闭机。
7.9.5 能耗分析
7.9.5.1 运行期能耗分析
1.电气设备
（1）不需要长时间照明的场所，照明开关的设置应尽量考虑便于做到人走灯灭。
（2）主要照明场所应做到灯具分组控制，以使工作人员可根据不同需要操作。
（3）监控系统计算机显示器不运行时设置为黑屏。
（4）对主要电气设备，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，保证设备长期安全稳定运行。
2.通风空调
（1）管理房尽量采用自然通风和采光，以减少机械通风的能源消耗。
（2）室内空调采用高效节能设备，保持节能运行，从而节约电能。
3.净水厂节能
在净水厂的运行中对运行成本影响最大的因素主要是药剂用量、水厂自耗水量和用电量，现对这3种因素分析如下。
（1）药剂用量。净水厂中使用的药剂包括絮凝剂、助凝剂、氧化剂和二氧化氯。如何确定在取得最佳处理效果时的最佳药剂投加量是降低水厂运行成本的主要目标之一。因此，在设计中采取如下措施：
1）在加药和加氯系统中采用高精度的计量仪表和投加设备。
2）加药和加氯系统均采用复合环控制方式，即絮凝剂投加量先根据流量进行比例投加，再根据沉淀池出水的浊度反馈信号对其进行调节，以达到最佳投加量。液氯投加量亦先根据流量进行比例投加，然后根据出厂水的余氯检测信号对加氯量进行调节，最终达到最佳加氯量。采用复合环控制系统使水厂的加氯和加药量始终处于最佳值。
（2）水厂自用水量。水厂自用水量主要消耗在沉淀池的排泥和滤池的反冲洗用水。按常规水厂自用水量一般为产水量的10%计，则每天水厂用水量为0.15万t/d。为了降低这部分费用，在方案选择时采用了以下措施。
1）净水厂滤池采用翻板滤池，与V形滤池相比，反冲洗水量可减少30%。
2）设置生产废水回流的处理构筑物，使沉淀池排泥水集中至浓缩池浓缩，澄清后的上清液回流；滤池反冲洗排水直接回流至混合池前重新进行处理，大大降低了水厂的自用水。
在采取了以上措施后，净水厂自用水量可降至产水量的3%左右（设计中按5%进行计算）。
（3）水厂用电量。给水处理厂是一个用电大户，具有用电设备多、用电设备的功率大等特点。节省电能降低电耗是降低水厂运行成本的关键所在，为此本工程考虑了以下节能措施。
1）国内设备的选型均采用高效、节能型产品。
2）关键设备利用国外贷款，引进一些高效率先进设备。
3）部分送水机组采用变频调速机组，可根据管网的压力自动控制水泵的转速，节省电耗。
4）水厂供电系统合理考虑高低压配电装置的布局，高压系统靠近主要高压负荷送水泵房，低压系统布置在水厂中心且靠近主要低压负荷滤站附近，有效降低线路电能损耗，减少电缆截面，节约线材。
5）采用节能设备降低电能消耗。例如，采用节能变压器和指示灯等。
7.9.5.2 施工期能耗分析
推广节能技术，推广应用新技术、新工艺、利用科技进步促进节能降耗。
1.土石方开挖
本工程土方开挖工程量大，根据能耗分析，土方开挖运输距离对机械能耗的影响较大，施工中应根据开挖料的性质合理安排存、弃渣部位，近可能缩短运距。为此，应做好土石方平衡调配规划和施工道路规划。
2.土石方填筑
本工程土方填筑工程量大，土料开采、运输和填筑能耗量大，土方填筑全部使用开挖料，回填采用的渣场尽量靠近布置。
3.混凝土施工
合理安排仓面的浇筑顺序，混凝土浇筑采用平仓振捣机，仓面面积较小时采用手持式振捣器。控制好混凝土的坍落度，既可保证混凝土的质量，也可减少振捣时间。
混凝土施工技术及工艺尽量缩短施工设备各工序的工作循环时间及减少施工设备的使用次数，以提高施工机械的使用效率，达到节能降耗的目的。
4.施工期建设管理的节能措施建议
根据本工程的施工特点，建议在施工期的建设管理过程中可采取如下节能措施：
（1）定期对施工机械设备进行维修和保养，减少设备故障的发生率，保证设备安全连续运行。
（2）加强工作面开挖渣料管理，严格区分可用渣料和弃料，并按渣场规划和渣料利用的不同要求，分别堆存，减少中间环节，方便物料利用。
（3）根据设计推荐的施工设备型号，配备合适的设备台数，以保证设备的连续运转，减少设备空转时间，最大限度发挥设备的功效。
（4）生产设施应尽量选用新设备，避免旧设备带来的出力不足、工况不稳定、检修频繁等对系统的影响而带来的能源消耗。
（5）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。
7.9.6 综合评价
7.9.6.1 分析
在采取了节能降耗措施后，工程施工期的能耗总量为：电131.4万kW·h；油1579.2t。折算能耗约为2462.4t标准煤。
工程运行期通过合理选择运行设备，加强运行管理和检修维护管理，合理选择运行方案，加强节能宣传，最大限度降低运行期能耗。初步估算工程运行能耗约为9786t标准煤。
7.9.6.2 评价
据工程能源消耗总量和产生的经济效益分析计算，本项目万元GDP能耗约为0.24t标准煤，低于《海南省“十二五”规划》能耗标准，从能源消耗和产出分析，本工程属于节能性投资项目，工程项目符合国家、行业和地方节能设计的要求。