摘要：提出了工业建筑以人为本的设计理念。以某煤层气液化工程的建筑设计为例，提出了能够体现现代化燃气企业气质的建筑形象与建筑环境的营造方法。
关键词：燃气厂站；天然气液化厂；现代燃气企业；建筑设计；建筑环境
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
燃气厂站是城镇燃气系统的生产性工业场所，是燃气企业生产与企业形象的双重载体。但长期以来，由于设计人员按照传统的“建筑服从工艺”的思想，把燃气厂站看作是单纯的生产场所，对其美学特征予以忽视，缺乏对生产及附属管理建筑等设施的人文关怀，于是各地出现了很多火柴盒式建筑，外观单调、呆板，千篇一律，造成厂站的整体工作环境较差。
近年来，随着我国经济的快速发展，综合国力的增强，城市环境的改善，人们环保意识的提高，工业建筑设计正从以往的单纯以生产设备为中心朝着以人为本的方向发展。工业建筑的人性化设计，注重人对空间环境的体验和感受，创造方便、安全、健康、舒适的工作环境，以提高员工的工作效率，这一理念愈来愈受到人们的重视。工业建筑作为一个企业外观形象的重要窗口，反映一个企业的精神面貌和企业文化，因此越来越被企业所重视。
山西晋城煤层气液化工程(一期)正是在以人为本、考虑人与环境、人与建筑、人与机器和谐共生，充分展现企业的现代化特质与文化底蕴的思想指导下进行设计的。
2 项目背景
山西晋城煤层气液化工程由山西港华煤层气有限公司兴建，该公司由香港中华煤气有限公司与山西晋城无烟煤矿业集团有限责任公司共同投资成立。
山西晋城煤层气液化工程利用山西丰富的煤层气资源，采用混合制冷剂循环制冷(MRC)工艺将煤层气液化，生产液化天然气(LNG)，供应全国各地需要LNG资源的城市。该工程合理地利用了资源，有效地调整能源结构，还可消除当地煤矿瓦斯爆炸的隐患，因此是一个很好的节能环保项目，经济效益也十分可观。
该项目一期工程煤层气处理量为25×104m3/d，日产LNG量为181t/d。煤层气液化工艺采用了先进的混合制冷剂循环制冷(MRC)液化工艺流程，整套液化流程的参数设计、工艺装置选择全部国产化。厂内采用1座(预留2座)4500m3低温常压储罐(工作压力为15kPa)进行LNG的储存，该储罐是目前国内同类储罐中体积最大的国产双金属层低温常压储罐。该厂在总图设计时首次采用了4500m3储罐LNG蒸气云热辐射模型对储罐泄漏的影响范围进行安全评价计算，为设计规范的编制、安全评价的计算模型开辟了新路。厂内所选用的原料气压缩机为排气压力高、流量大的防爆设备。由于国内尚无大型隔爆电机的生产能力，为解决防爆问题，我们通过厂房建筑设计，有效地解决了设备增安型通风要求，还解决了设备抗振减噪等要求，为业主节省了资金，达到了良好的效果。
该项目一期工程于2007年开工，2008年投产。项目投产后产出的LNG成品各项技术指标完全达到设计要求，项目经济效益十分可观，并为当地带来了很好的环境效益和社会效益。
3 总体构思
① 合理的布局满足生产功能需要
自古以来，建筑的式样和类型各不相同，其原因尽管很多，但是一个不可否认的事实是：功能在其中无疑起着相当重要的作用[1]。
煤层气液化厂首先是一个工业企业，因此在设计中必须以生产工艺要求为前提，保证各项生产、管理及其他配套使用功能分区的合理性。
本工程主要包括由矿区至液化厂的输气管道，液化厂的预处理装置、液化装置、配套的附属设施以及LNG储存和外运设施。主要工艺流程包括原料煤层气的输入、压缩、净化、液化、储存及运输等。
在建筑总体布局上，以满足工艺流程为前提，根据液化厂地形、风向、进出道路等自然条件和安全防火及环境要求，合理确定厂区进出口，尽量避免人流与物流相互干扰，合理确定建构筑物间距和朝向，争取自然采光和自然通风，充分利用自然能源。合理确定厂内功能分区，与很多燃气厂站一样，本厂内按功能分为生产区和辅助区。生产区又包括工艺装置区、储运区。生产区建筑布局主要以满足生产工艺要求为原则。辅助区位于整个厂区南部，建筑布局比较集中，自成一体。
在建筑单体设计上，对各建筑物所承载的功能进行详细分析，在充分满足生产使用的前提下，主要以解决生产与环境、建筑功能与形式的矛盾为切入点，将不利因素进行转化，而解决问题的手段又恰恰成为形成建筑独特风格的一个重要因素。
② 塑造形象与现代化标志性建筑
建筑性格特征所表现的是建筑物的个性。每一幢建筑物由于功能性质不同，地形及环境条件不同，设计者的意图和构思不同，因而具有自己独特的形式和特点[1]。
山西晋城无烟煤矿业集团有限责任公司与香港中华煤气有限公司均是知名大企业，基于此，我们认为必须塑造出一种现代化的建筑形象才能与企业的气质相匹配；作为我国最大的煤层气液化项目之一，其建筑应该具有一定的标志性特点；建筑必须体现出时代精神，甚至有一定的超前性，充分展示当代工业建筑的特色。
③ 生态及经济性原则
绿色、环保、可持续发展，是21世纪永恒的主题，也是我们在建筑设计中必须始终贯彻的方针。
本地块具有山地地形特点，地形起伏较大，建筑物的布局尽量考虑这种地势特点，巧妙利用高差，既节省了土方开挖量，又使建筑本身体现出高低错落之美，增加了场地竖向景观的层次变化。
在设计中尽量使用较经济的常规建材，并在建筑造型及构件设计上做到标准化、模块化，以便于与规范相适应，并节省建设造价，缩短建设期。
4 建筑设计
“建筑是凝固的音乐”，通过建筑形体和高低错落有致的变化，赋予建筑物美的内涵，使人们得到的不仅是功能的需求，而且是一种美的享受。我们在液化厂建筑设计中始终围绕这一思想来勾画厂区的建筑。厂区内生产区主要建筑物为压缩机房、生产辅助用房、总变配电室、分变配电室及LNG充装台罩棚等。压缩机房位于整个厂区的中央，是厂区最大也是最突出的建筑。生产辅助用房、总变配电室及分变配电室位于场地的西部，面积相对较小，在风格上与压缩机房相统一。储运区位于场地的东侧，包括储罐区及LNG充装台罩棚。辅助区主要建筑为综合楼。综合楼位于场地的南部靠中央位置，紧邻厂区的主入口。厂区整体鸟瞰图见图1。
① 综合楼
a. 功能布局
综合楼首层布置主控制中心，主控制中心是液化厂的重要组成部分，该中心作为全厂生产及安全的监视和控制中心，将安装分散控制系统(DCS)、紧急停车系统(ESD)及火灾和气体报警及控制系统(FGS)机柜、操作台、ESD系统的手动操作盘、火警模拟控制盘及电视监控系统(CCTV)的系统机柜和监视器。考虑到它的特殊性与重要性，在综合楼的首层辟出一个独立的区域作为主控制中心。主控制中心整体平面尺寸为12m×24.9m，内设调度控制室(12m×11.4m)、机柜间(12m×9m)、UPS电源室(4.5m×6m)、工程师办公室(4.5m×6m)等。控制室、机柜间、UPS电源室设置防静电地板。为保证计算机系统的正常运行，这些房间配备空调设备。调度控制室外墙采用落地玻璃窗，室外阳光、绿色得以引入，有效提升了工作环境的质量。
另外，首层还布置了公司的大会议室以及卫生间和茶水间等。二层为公司的办公区域，设置了办公室和复印室等办公用房。
b. 结构选型
建筑主体采用钢筋混凝土框架结构形式。主要柱网尺寸采用6.9m×6.6m，是适合办公建筑的理想柱网布局。考虑到建筑室内环境及中央空调，建筑层高为4.2m。
c. 空间设计
入口门厅处设立二层高共享空间，共享空间内设有景观玻璃楼梯直达二层，气派现代。办公空间采用多种组合方式：既有独立的小型办公室，又有较大空间的开放式办公区域，满足多种办公模式的要求。
d. 建筑形象
综合楼建筑风格简洁现代，结合总图采取矩形布局，建筑朝向为南北向，长边与厂外主要道路平行。建筑体型采用三个不同高度的体块相间穿插布置，显得错落有致。建筑外檐采用带形热反射玻璃幕墙与铝合金金属幕墙相结合，线条流畅，给人一种十足的现代感。局部安放空调室外机组的屋面采用金属百叶做围护结构，既对设备起到了视觉上的遮挡作用，本身又成为外立面不可或缺的重要组成部分，可谓一举两得。纵观整个建筑，本身并不作繁冗装饰，而是采用丰富的体型、干净利落的细部刻画以及协调大方的色彩取胜。而铝合金金属幕墙、热反射玻璃幕墙、铝合金装饰百叶这些新材料的运用，又使整个建筑显得既简洁明快，又不乏时代感，反映了工业建筑的精神，现代企业的气质也在这里得以彰显。综合楼效果图见图2。
e. 室内装修
本着适用、经济、美观的原则，在设计中，我们为业主提供了一些重要房间的装修意见，并为二次精装修提供了规范性指导意见，以便使建筑物的内外形成统一的风格。
② 压缩机房
a. 功能布局
压缩机房主要包括原料气压缩机主厂房、BOG压缩机房、库房及其他辅助用房。根据地形特点把原料气压缩机主厂房和其他房间设在标高不同的两个平台，这样既满足TI艺的要求，又合理利用了地形，减少了土方的开挖量。而且使建筑体型显得更加错落有致，空间更为丰富。
b. 结构选型
建筑主体采用轻钢结构，各主体钢构件均涂刷消防部门认定的防火涂料，以解决钢结构建筑的防火问题。主厂房跨度为24m，柱距间距为6m，总高度为18.3m，这些均以满足工艺专业的要求及考虑结构的经济性、合理性为前提。
c. 建筑与安全生产及环境保护的完美结合
压缩机房是整个厂区中体积最大的建筑，也是最主要的生产场所，属于甲类生产性建筑。
生产过程中涉及的危险物质主要为煤层气以及制冷剂。煤层气的主要成分为甲烷，是易燃、易爆、窒息性气体，无色无味，比空气轻，当其与空气混合达到一定浓度并遇到火源后，就有燃烧、爆炸的危险。因此要求厂房有良好的通风环境。
工程中所选用的原料气压缩机、制冷剂压缩机的工作介质均属易燃、易爆气体，电动机功率大，国产电动机没有隔爆型，选为增安型。压缩机本身噪声高、振动大。液化工厂生产过程中的主要噪声源包括：压缩机、泵运转时产生的机械振动噪声，电动机所产生的电磁噪声，气体在开停车以及事故放空时所产生的噪声，高速气流或两相流管道所引起的管道振动噪声，调节阀引起的噪声。这些噪声若不进行治理，高噪声可能危及操作人员及厂区内外的环境。因此，要求厂房有良好的隔声防噪的特性。
既要通风良好，保证有一定的通风面积，又要能隔除噪声，于是矛盾产生了。为适应压缩机厂房防爆通风、抗振减噪等要求，我们进行了广泛的调研，决定选用消声型通风百叶窗外围护结构作为解决这一问题的突破口。消声型通风百叶窗是一种新型通风消声结构，它是一种允许气流通过，但是可以消除噪声的窗式结构，由于该结构的材料全部采用优质铝合金，加之特殊的加工工艺，使得消声型通风百叶窗可以在任何气候条件下使用，且气流阻力小，消声量大，外形美观，可以兼作装饰用窗。这恰恰解决了我们面临的难题。另外，内墙板和屋面吊顶采用吸声材料，再采用隔声门窗等措施后，厂界四周均可达到《工业企业厂界环境噪声标准》GB 12348—90规定的Ⅱ类区标准，达到了环保的要求。在设计过程中，有关专家对整个设计进行了安全评价工作，认为该工程的安全等级完全满足国家的相关规范标准的要求。
d. 建筑形象
工业建筑的新动向大多表现在采用新结构、新技术，体现技术美、结构美和现代美的统一[2]。
在建筑立面上，我们巧妙利用了消声型通风百叶窗这种新型建筑构件，采用竖线条的彩色压型钢板和消声型通风百叶窗相间布置的方式。彩钢板的颜色以公司的企业文化色蓝色为主基调，并在彩度上加以变化，这样就形成了深蓝色彩钢板、灰色消声型通风百叶窗、浅蓝色彩钢板相间布置的立面单元，排列开去，整个立面形成了很强的韵律感，建筑显得非常简洁明快，本来庞大的体型也显得轻灵起来。于是，功能与形式在这里得到了完美的结合。压缩机房效果图见图3。
③ LNG充装台罩棚
液化厂LNG储存和外运设施包括1座(预留2座)4500m3低温常压储罐、10个对外的LNG槽车充装台。
根据工艺及总图车流布置要求，要保证LNG槽车行车线路的顺畅，同时要满足槽车大于12m的行车转弯半径要求。受现有用地的限制，LNG充装台并不是横平竖直布置，而是每个充装台均是错位布置。如果采用以往常规的矩形罩棚，则所需面积非常大，不仅显得笨重单调，而且会使罩棚覆盖面积大大超过了充装台所需的有效遮蔽面积，不能满足经济性原则。因此，我们分析了充装台布局的特点之后，提出了一个蝴蝶形的罩棚形式，在保证每个充装台拥有充分遮蔽面积的前提下使罩棚面积大为减小，而且使整个建筑造型显得新颖美观，巧妙地化解了难题。而罩棚顶部点缀的圆形采光天窗，正像蝴蝶的斑点，这样本来一个体型笨重的设备罩棚变成了一只美丽的蓝色蝴蝶，静静地落在厂区。
5 结语
山西晋城煤层气液化工程(一期)项目建成投产后运行良好，实现了我们的设计目标。
通过这个项目，我们体会到当代工业建筑要在包容工业生产的同时，体现对人本身的关注，使不良刺激尽量减少。生产越发展，生产的文明程度越高，建筑环境的作用就越明显。良好的厂区环境可以树立企业形象，增强职工凝聚力，陶冶情操，增进健康，吸引人才，给企业带来众多益处。
顺应时代，不断研究新时期燃气厂站的新特点、新模式，在满足功能的前提下，以人为本，探索创新，创造具有时代精神的燃气厂站建筑新形象，这是我们当代建筑师的历史责任。
参考文献：
[1] 彭一刚.建筑空间组合论(第2版)[M].北京：中国建筑工业出版社，1998.
[2] 彭慧，徐爽，崔宝珠.燃煤供热锅炉房的建筑设计[J].煤气与热力，2006，26(10)：39-41.
(本文作者：张凯 中国市政工程华北设计研究总院 天津 300074)
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