文章摘自2014年12月版CIBSE杂志由蒂姆·芬德利和奥利·派什撰写。
德文特河长期以来一直是能源的来源;它是德比郡克伦福德第一个水力棉纺厂背后的力量，它孕育了工业革命。如今，近250年过去了，德比市议会拥有自己的水力发电厂，并翻新了20世纪40年代的议会大厦。该项目的成功取决于克服若干技术、法律和财政问题。然而，其结果是，这座建筑产生了足够的碳中性电力，获得了25和a +能源性能证书，以及BREEAM优秀评级。以下是它是如何实现的。
规划过程
议会大厦的重建包括拆除上世纪70年代的扩建部分，该部分位于中央庭院内。然后填充，在屋顶层建造了一个新的楼层，使建筑面积从5600平方米增加到18637平方米，使所有市中心议会工作人员都位于一个地点。翻新的特色是一系列可持续的功能(见框“通往BREEAM卓越之路”)。虽然邻近的长桥堰的水电项目没有同时启动，但很明显，从早期阶段起，这两个项目就应该联系起来。这不仅是因为它们距离近，还因为将产生的电力直接输送到议会拥有的建筑中具有重大价值。
然而，水力发电项目花费的时间远远超过预期。尽管咨询公司Derwent Hydro在2006年进行了可行性研究，议会内阁在2007年批准了该项目，但该发电机直到2013年3月才投入使用。在几年的时间里，该项目200万英镑的成本中有15万英镑花在了通过规划的费用上，这主要是因为与环境署(EA)的谈判——关于从河中调水的许可证——一直持续到2009年10月。问题的部分原因是缺乏各EA部门(许可、渔业、防洪和生态)的协调，因此需要与所有各方同时沟通，以取得进展。这使得项目推迟了近6个月。
让EA的防洪团队满意是谈判中最具挑战性的方面。这一目标是在市政委员会聘请布莱克威奇公司进行了一个明渠、水力流动模型测试后实现的，该测试旨在评估在洪水期间拟议的建筑对河流水位(包括上游和下游)的可能影响。EA要求该模型使用的流量对应于100年一遇的洪水，再加上20%。该模型表明，水电建筑的存在对洪水水位的影响极小，400m3/s的洪水流量中只有2m3/s实际流经建筑后面的场地。
就在寻求规划批准的同时，一个意想不到的法律问题出现了。在上网电价(FIT)启动后，水力发电厂的商业案例纳入了该方案下的支付，将电力出口回国家电网。然而，在2009年的地方政府协会(LGA)研讨会上，人们清楚地看到，1976年的地方政府(杂项规定)法案禁止地方议会出售可再生能源发电，除非是与热能有关的发电。除非修改法律，否则德比市议会将不得不放弃或“烧掉”所有剩余发电。虽然出口电力的价值只占商业案例的8%左右，但这是委员会不想失去的一部分。它与律师事务所Eversheds和新地方政府网络合作，游说政府修改立法。这项运动取得了成功，2010年8月，法律被修订，允许地方议会出售来自风能和水力发电等可再生能源的电力。
技术问题
河流径流水力发电通常需要能在低水头运行的涡轮机。阿基米德螺旋和卡普兰螺旋桨涡轮机都能在这样的条件下工作，螺旋涡轮机适合高达约6m3/s的流速。Kaplans从大约3m3/s变成了更经济的选择。在长桥堰选择的涡轮是一个直径两米，双调节垂直卡普兰型，在虹管室中工作(见“涡轮设计”框)。设计流量13m3/s，最低下降到2m3/s，设计输出230kW，最低下降到40kW左右。
为了建立涡轮设计，重要的是要了解河流流量在全年的相当大的变化(见图1)。虽然峰值流量短暂超过100m3/s，但平均流量为18m3/s，最小5m3/s。在长桥堰的下游有一些抽水点，因此德文特河内部到这些点的流量通过水库的释放被人为维持在或高于4m3/s。这意味着沿江的水电项目总有一些水可以用来发电。图1中的红线表示在涡轮运行时越过堰的典型流量，而两条线之间的面积表示可捕获并转换为电能的总能量。图2中的图表将波动的河流流量转换为一种更简单的格式，显示了每年超过任何给定流量的百分比。它还显示了堰的头如何随着河流流量的增加而下降。这两个特性结合在一起形成了预期的涡轮流线。这表明它跟踪河流的流动-从最小的涡轮流量为2立方米/秒，在接近2.8米的水头;实际设计最大可达13m3/s，水头约2.5m;而在洪水条件下，当水头下降到1米以下时，则返回零。
绿线下的面积代表了水力发电所捕获的可用能源。该工厂最初的年产量预测为125万千瓦时，但由于EA坚持采用12.5毫米进气滤网间隙和40毫米杆距尾隔滤网，这一数字不得不降至110万千瓦时，这两种方法都增加了寄生水头损失，从而降低了潜在的产量。2013年3月至11月底的总发电量超过57万千瓦时。考虑到在这段时间里，出现了通常的初期问题，强制关闭两周，以及异常低的河流流量，110万千瓦时的预测似乎是可以实现的。
水电项目团队
- 建筑服务工程师/建筑师/客户:德比市议会
- 项目经理/成本顾问:Faithful和Gould
- 水利顾问:Derwent Hydro
- 项目连续性:Hoare Lea
- 总承包商:Balfour Beatty
- 水电生产/安装程序:Hydreo
立法会屋宇项目小组
- 客户:德比市议会
- 项目经理:梅斯
- 建筑师:Corstorphine和Wright
- MEP/BREEAM/声学顾问/防火工程:Hoare Lea
- 主要承包商:BAM
- 建筑服务承包商:Emcor
去BREEAM Excellent的路线
议会住宅的设计团队遵循了通常的碳减排过程，即使用更少，更有效，并尽可能多地使用可再生能源。然而，最大化德温特河的潜力让他们超越了许多其他项目可以实现的目标。使用较少涉及:重新绝缘屋顶和墙壁;用高性能玻璃取代窗户;改善密封性;增加太阳能阴影;暴露热质，采用叠排通风;通过三个中庭融入自然采光。为有效利用能源和水，采取了若干办法。这些措施包括减少机械冷却; Turbocor compressors in the chillers; use of adiabatic cooling via the exhaust airstream and heat wheels; energy-efficient comfort cooling from displacement ventilation and ECDC fan-coil units; intelligent lighting - controlled by occupancy sensors - and daylight-linked dimming; power-factor correction; rainwater harvesting; and low-water sanitary ware. In addition to hydropower from Longbridge weir, the renewable technologies in the Council House project include: solar thermal panels for hot water; solar photovoltaic panels for additional electricity generation; river water for cooling the fresh supply air; and air source heat pumps.
涡轮设计
选择直径两米，双调节，垂直卡普兰syphonic涡轮有很多好处，它可以很容易地启动和停止-使用真空泵和进气阀-不需要昂贵的，缓慢的闸门，容易损坏和维护困难。涡轮的双重调节也意味着进口导叶和涡轮转轮叶距是可调的。控制系统调节两者，以保持涡轮机转速在1000转。齿轮箱将发电机的转速提升到2500转/分。一旦启动并同步到网格，保持运行器在1000转/分保持同步。在进水渠的上游水位传感器用于控制涡轮机的水通量，以保持至少50mm的水深超过堰顶。这表示堰上的最小流量约为2m3/s。涡轮机的交货期是一年，所以直到所有主要许可都到位，并且方案的可行性得到保证，才下订单。在欧洲很少有涡轮机制造商生产所需的类型和尺寸的涡轮机。被选中的供应商是法国制造商Hydreo。