淺談核化工廠房建筑設計

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【摘要】核化工廠房平面布置過程中，不斷了解各專業工作原理及系統流程，合理劃分功能分區，就近集中布置各專業用房，減少各專業之間相互干擾，減少公共服務面積;同時優化精簡工作流線與疏散流線，設立核心交通樞紐，擴大樓電梯的服務面積，減少公共交通面積;此外充分利用各專業用房冗余面積，設置應急疏散、設備檢修、工具備件等輔助功能用房，既方便了各專業設備管線布置，又簡化了廠房體量，節約造價，縮短建設周期。

【關鍵詞】核化工廠;廠房布局;建筑設計

一、項目概況

該設施位于中國西北某廠，主要功能為溶劑及氮氧化物回收，屬于核化工廠房中的輔助工藝廠房，具有如下特點。

(一)國撥資金項目。核化工項目因其自身特殊性及敏感性，絕大部分項目的建造運營經費均由國防科工局撥付，節約每一分錢便成為設計、建造、運營等每個階段的首要任務，對于設計者來講，努力做到性價比最優便顯得尤為重要。

(二)原創示范項目。本設施是我國首個放射性溶劑精餾及氮氧化物回收的突破性廠房，帶有示范性、原創性、標志性的創新意義。其主要任務是對廠區產生的污溶劑進行精餾回收以及回收蒸發過程產生的氮氧化物，可滿足廠區正常運行一年的污溶劑及氮氧化物的回收及重復利用。設計過程中，流程的優化、布局的合理、流線的便捷等不僅僅影響著最終生產能力的實現，今后的核燃料后處理項目有著足夠的參考借鑒價值。盡可能做到布局合理、造價節約、運行低廉也就成了設計者義不容辭的義務。

(三)配套加急項目。本設施從設計周期到施工周期都相對比較緊湊，設計過程既要為功能考慮，也要為施工調試著想，設計上的體量簡化，既可以為國家節省造價，又可以縮短建設周期，加快調試進度。基于上述條件限制，本設施設計伊始，就被賦予精簡體量、節約造價、縮短工期的隱性任務。設計過程中，流程的簡化、布局的合理、流線的便捷等都直接影響著最終目標的實現，因此，不斷了解各專業工作原理及系統流程，合理劃分功能分區，就近集中布置各專業用房，設立核心交通樞紐，充分利用各專業用房冗余面積，既方便了各專業設備管線布置，又簡化了廠房體量，節約造價，縮短建設周期，加快施工調試的進度。為中試廠完善配套能力建設工程的展開提供良好的條件，并為后續核化工項目的建設完善提供良好的借鑒。

二、設計過程分析

本設施設計有兩套工藝系統，污溶劑精餾以及氮氧化物回收。兩套系統相對獨立又相互依存。設計過程中，綜合運用集中與分散相結合、分區與體塊相結合、流動與共存相結合等多種布局手法，在生產流程、輔助流程、人員操作流程上重點著手，力求在滿足功能需求的前提下面積最小，性能最優。

(一)劃定功能分區。功能分區的劃定，既方便了兩套工藝系統的有序展開，又為各輔助系統的布置提供了便利。在經過多次的方案討論之后，兩套相對獨立的工藝系統分區域布置，各自對應的輔助用房也逐漸清晰，功能分區初步劃定。在此基礎上，兩套系統共用的輔助用房就近居中布置，分系統輔助用房根據系統流程盡量就近布置，同時考慮結構計算需要，滿足各專業用房面積的前提下充分利用冗余面積，根據系統排布難易程度合理布置房間次序，在與各專業密切溝通，了解各專業系統流程之后，劃定最終的功能分區。進而將各專業用房依次排布進對應的功能分區，廠房的平面布局便初步確定。功能分區的劃定，可以在很大程度上方便各專業之間依照系統排布就近布置各自系統用房，減少各專業之間管線彼此交叉產生的面積浪費，同時在功能分區內部協調各專業之間的用房矛盾，也可以減少對其他無關專業的影響，加快設計進度。此外，功能分區劃定過程中融入了各專業之間的接換，限定了分區面積，一定程度上壓縮了各專業所需的獨立檢修操作空間，變獨立為共用，各專業之間根據自身系統特點及需求共用檢修操作空間。功能空間的多元化，為廠房體量的優化奠定了良好的基礎。

(二)體塊式布局。體塊式布局，將各專業用房呈體塊式豎向布置。核化工廠房因工藝系統及設備需要，層高均相對較高，少占地多占天的體塊式布局方式便成為節約成本造價的又一有效手法。設計過程中，工藝系統及設備的豎向展開也為輔助用房的豎向布置提供了便利。各專業用房可以根據工藝流程及接口需要在各個標高與工藝設備對接，就近布置的專業用房與分層對接的管線，簡化了各系統流程，縮短了管線長度，避免了管線之間過多的互相交叉，可以在很大程度上減少公共服務的面積。與此同時，體塊式布局方式將各專業獨立的內部系統用房布置在同一體塊內，同一專業內部的管線接口等在自己體塊內解決，各專業體塊之間盡量減少互相干擾，減少管線互穿造成的公共區域面積。以通風專業為例，風機房的體量往往都是工藝系統之外的面積大戶，風管的體積在各類管線中也是處于霸主地位。設計過程中，將通風專業用房布置在同一體塊范圍內，減少大體積風管對其他專業的影響，公共區域的面積也會相應減小。體塊與體塊之間僅存在必要的對外接口，其余管線均內部解決，減少交叉，減少干擾，同時，功能相近用房可合并到統一體塊，分標高布置相關設備，管線走向等也可同時設置，將公共區域的管線進行分類，同時排布，共享走線區域，以達到節約公共服務面積的目的。

(三)設計核心交通樞紐。核心交通樞紐的設置，其初衷是擴大樓電梯的服務面積，減少公共交通區域的面積。在實際設計過程中，核心交通樞紐的設置，不僅僅在人員流線上發揮了方便快捷的聯通作用，還為管線的豎向過渡及生產流線的完善提供了便利。核心交通樞紐的設置，可以極大地縮短人員流線，保證巡檢及操作人員很便捷地到廠房任一區域，也可以縮短意外事故工況下的疏散距離，用于交通組織的公共服務面積也就相應減少。同時，在人員流線簡化的同時，部分公共服務的管線也跟隨交通樞紐的設置豎向布置，在每層展開布置的時候也會相應縮短，對于部分送排風、照明、報警控制、消防滅火的管線也有一個不小的節約。考慮到核化工廠房輻射分區的特殊性，橙區、綠區、白區均相對集中布置，全額分區內均獨立設置豎向交通樞紐，并根據操作需求及使用頻率等相應調整設計標準，并在滿足規范要求的情況下，橙區交通樞紐分別設置有專用的疏散樞紐及工作聯系樞紐，綠區、白區設置共用的交通樞紐。各個交通樞紐的設計，均在規范要求的前提下將服務面積擴展至最大，以減少不必要的交通服務面積。

(四)廠房體量簡化。廠房體量的簡化，就在于充分利用冗余面積及層高，就地布置一些控制柜、檢測箱、工具間等用房，將廠房體量規整化，以達到各專業功能的同時實現。同時，在建筑高度上盡量減少不必要的服務面積，頂層檢修平臺由原先的經由交通樞紐進出，簡化流線之后，設置專用的檢修梯供進出之用。同時由于部分用房正常維修需要吊車輔助，采取局部抬高層高的方式，以方便結構計算及施工組織。為進一步壓縮造價，經與工藝專業溝通，氮氧化物回收工段因整體流程有設備密封，且整體劑量不超過橙區限值，將吸收塔頂部樓板取消，與檢修平臺共用頂板，造價節約方面做到精細化、合理化、突破化設計。廠房的體量在經過層層緊湊式布局之后，也最終呈現出規整有秩的整體形態，對于設備布置、結構計算、施工組織均有不同程度的便利，做到布局優化的同時，為各個階段的順利開展也提供了便利。

三、設計經驗總結

(一)設計理念的交流。理念先行是每一個設計從業者的基本素養，核島及核化工設計工作尤為如此。設計理念的確立，對于一個項目的設計過程，都有著方向性的指導意義。方案的好壞、功能的優劣、效能的高低，歸根結底都取決于設計者的設計理念。設計理念的交流，將每個設計者的理念去粕存優，不斷將優秀的設計理念灌輸給每一個設計者，在今后每一個廠房的設計工作中，共同學習，共同進步，共同優化。

(二)設計手法的推廣。在建筑設計領域，存在著眾多的設計手法，其在公共建筑、民用建筑以及工業建筑領域均可以保持互通。建筑布局的設計手法，在建筑設計領域無異于滄海一粟，其手法通用性更是無可厚非。具體到核電項目及后處理廠房，其工藝及輔助系統組成均與本設施類似，主工藝確定核心工藝流程，輔助及配合系統根據需要在主工藝系統周圍布置，平面布局手法可以通用。分區式布局、體塊式設計、體量式完善，在今后核化工廠房及核電廠房設計中，均可根據具體設計對象選取或者組合相應的設計手法，以達到性價比最優的設計成果，保證實用性、經濟性、美觀性。

(三)設計方案的適用。本設施是我國首個放射性溶劑精餾及氮氧化物回收的突破性廠房，是核燃料后處理項目不可或缺的功能組成，其功能布局及設計形式在今后的后處理廠項目設計中，都有借鑒參考意義，也為今后后處理項目的設計提供一個強有力的鋪墊。

作者：李園園 單位：中國核電工程有限公司