精準把握“標準”做好工業(yè)建筑節(jié)能設計

孟慶斌

（天津市天大規(guī)劃建筑咨詢有限公司，天津 300070）

0.引言

為適應國家經(jīng)濟建設以及“四節(jié)一環(huán)?！钡男枰?，結(jié)合工業(yè)建設領域工作實際，住建部2017年發(fā)布了《工業(yè)建筑節(jié)能設計統(tǒng)一標準》（以下簡稱《標準》）GB51245-2017，2018-01-01開始實施[1]，這意味著我國建筑節(jié)能設計已由民用建筑延伸到工業(yè)建筑，從此整個建筑行業(yè)節(jié)能設計都做到了有法可依。近年來，在建筑節(jié)能方面，人們比較關(guān)注民用建筑的節(jié)能。對于工業(yè)建筑節(jié)能國內(nèi)卻一直沒有得到應有的重視，導致送審的工業(yè)建筑節(jié)能設計部分圖紙五花八門、各式各樣，設計師對工業(yè)建筑不知如何進行節(jié)能設計。筆者通過對《標準》的研習分析及參加培訓，并與民用建筑規(guī)范條款進行比較，提出一些觀點和建議以及對規(guī)范標準的解析提示，期望能對設計師在工業(yè)建筑節(jié)能設計方面有所幫助。

1.應當掌握的工業(yè)建筑的基本概念

（1）工業(yè)建筑：由生產(chǎn)廠房和生產(chǎn)輔助用房（包括倉庫及公用輔助用房等）組成。

（2）工業(yè)建筑能耗：工業(yè)建筑在使用過程中所消耗各類能源的總量。包括為保證工業(yè)建筑中生產(chǎn)、人員所需的室內(nèi)環(huán)境要求，及其為滿足向室外大氣排放標準所產(chǎn)生的各種能源耗量，還包括建筑供水系統(tǒng)及其水處理所產(chǎn)生的各種能源耗量等。

（3）工業(yè)建筑節(jié)能：在工業(yè)建筑規(guī)劃、設計和使用過程中，在滿足規(guī)定的建筑功能要求和室內(nèi)外環(huán)境質(zhì)量的前提下，通過采取技術(shù)措施和管理手段，實現(xiàn)零能耗或降低運行能耗、提高能源利用效率的過程。

2.工業(yè)建筑節(jié)能設計的分類原則

（1）工業(yè)建筑按“環(huán)境控制及能耗方式”分成“一類工業(yè)建筑、二類工業(yè)建筑”兩種節(jié)能設計類型。

（2）對于一類工業(yè)建筑，冬季以供暖能耗為主，夏季以空調(diào)能耗為主，通常無強污染源及強熱源。其環(huán)境控制方式和節(jié)能設計方法與民用建筑相近。一類工業(yè)建筑節(jié)能設計原則是通過維護結(jié)構(gòu)保溫隔熱遮陽設計和供暖空調(diào)系統(tǒng)節(jié)能設計，降低冬季供暖、夏季空調(diào)能耗。代表性行業(yè)有計算機、通信和其他電子設備制造業(yè)，食品制造業(yè)，煙草制品業(yè)，儀器儀表制造業(yè)，醫(yī)藥制造業(yè)，紡織業(yè)等。

（3）對于二類工業(yè)建筑，以通風能耗為主，通常有強污染源或強熱源。其環(huán)境控制方式和節(jié)能設計方法與民用建筑存在明顯差異。二類工業(yè)建筑節(jié)能設計原則是通過圍護結(jié)構(gòu)保溫隔熱設計、自然通風和機械通風系統(tǒng)節(jié)能設計，降低通風能耗，從而避免供暖空調(diào)能耗。代表性行業(yè)有金屬冶煉和壓延加工業(yè)，石油加工、煉焦和核燃料加工業(yè)，化學原料和化學制品制造業(yè)，機械制造等。

（4）一類工業(yè)建筑以供暖空調(diào)能耗為主，其圍護結(jié)構(gòu)熱工指標為限值，是強制性條文；二類工業(yè)建筑以通風能耗為主，其圍護結(jié)構(gòu)熱工指標為推薦值，是非強制性條文。

（5）設計師特別需要注意的是：一類、二類工業(yè)建筑的劃分是為了節(jié)能設計進行的分類。并不是所有的工業(yè)建筑都要進行節(jié)能設計。例如：寒冷地區(qū)某企業(yè)內(nèi)一個存放鋼管的倉庫，它既無采暖、空調(diào)，又無通風且鋼管自身又不產(chǎn)生能耗，那么這個倉庫就不需要節(jié)能設計。

3.天津市“氣候區(qū)屬”以及工業(yè)建筑是否采取遮陽措施

（1）依據(jù)《民用建筑熱工設計規(guī)范》GB50176-2016第4.1.2條表4.1.2及附錄A表A.0.1查詢，天津市屬于寒冷B區(qū)（2B）。

（2）《標準》第4.3.11條規(guī)定：夏熱冬暖、夏熱冬冷、溫和地區(qū)的工業(yè)建筑宜采取遮陽措施。而《民用建筑熱工設計規(guī)范》GB50176-2016第4.1.2條表4.1.2顯示：寒冷B區(qū)是“兼顧自然通風、遮陽設計”的要求。兩本規(guī)范存在明顯不同。

（3）筆者認為：對于一類工業(yè)建筑，環(huán)境控制方式為供暖和空調(diào)。太陽輻射熱經(jīng)窗入室是造成夏季室內(nèi)過熱、空調(diào)能耗上升主要原因。故：一類工業(yè)建筑宜采取遮陽措施。對于二類工業(yè)建筑是以通風為環(huán)境控制方式，其節(jié)能設計旨在給出滿足一定室內(nèi)設計參數(shù)所需的圍護結(jié)構(gòu)熱工性能設計方法，從而避免供暖空調(diào)系統(tǒng)能耗。故二類工業(yè)建筑不作遮陽措施要求。

4.工業(yè)建筑的體形系數(shù)

（1）《標準》第4.1.10條規(guī)定嚴寒和寒冷地區(qū)一類工業(yè)建筑體形系數(shù)限值與單棟建筑面積對應關(guān)系。從降低冬季供暖能耗的角度出發(fā)，一定對嚴寒和寒冷地區(qū)一類工業(yè)建筑的體形系數(shù)進行控制，以更好地實現(xiàn)節(jié)能目的。

（2）值得注意：該條款是“單棟建筑面積A（m2）”，A—建筑面積；而不像大家非常熟悉的《天津市公共建筑節(jié)能設計標準》DB29-153-2014第3.2.1條 “單棟建筑面積A0（m2）”，A0—節(jié)能計算建筑面積，兩者含義不一樣。

（3）《標準》第4.1.10條對于A≤300m2的單棟一類工業(yè)建筑，體形系數(shù)沒有要求。由《標準》第4.1.10條表4.1.10可推知，當建筑面積A≤300m2時，必定體形系數(shù)S＞0.5，圍護結(jié)構(gòu)傳熱系數(shù)按《標準》第4.3.2條表4.3.2-5中S＞0.15的限值進行設計。

（4）設計師需要注意的是，當嚴寒和寒冷地區(qū)一類工業(yè)建筑體形系數(shù)超過限值怎么辦？需調(diào)整建筑方案，滿足規(guī)范的體形系數(shù)限值要求。

（5）二類工業(yè)建筑對體形系數(shù)不做要求，對于以散熱為主的廠房，在工藝條件允許的情況下，應盡量增大體形系數(shù)，增加圍護結(jié)構(gòu)散熱。

5.一類工業(yè)建筑圍護結(jié)構(gòu)的熱工性能

（1）《標準》第4.3.2條表4.3.2-5、表4.3.2-8適用于天津市一類工業(yè)建筑圍護結(jié)構(gòu)的熱工性能節(jié)能設計。

（2）《標準》第2.0.5條是“總窗墻面積比”，而《天津市公共建筑節(jié)能設計標準》DB29-153-2014第2.0.3條是“單一立面窗墻面積比”二者不一致，設計師應多加注意。

（3）關(guān)于“地面熱阻”，《標準》第4.3.2條表4.3.2-8的“注：2地面熱阻系指建筑基礎持力層以上各層材料的熱阻之和；”而《天津市公共建筑節(jié)能設計標準》DB29-153-2014第3.3.4條表3.3.4的“注：2地面熱阻僅為保溫材料層的熱阻；”，二者不一致，設計師應特別注意。

（4）采用熱工性能良好的建筑圍護結(jié)構(gòu)是降低一類工業(yè)建筑能耗的重要途徑之一。但并不是絕對的，它是有前提條件的。對于輕微室內(nèi)發(fā)熱量（Q＜10W/m3）的廠房，提高圍護結(jié)構(gòu)的保溫性能對于建筑節(jié)能有一定的效果；對于中度室內(nèi)發(fā)熱量（Q≥10W/m3）的廠房，增強圍護結(jié)構(gòu)的保溫隔熱性能對建筑節(jié)能基本沒效果，不建議盲目做保溫隔熱要求。

6.一類工業(yè)建筑圍護結(jié)構(gòu)熱工性能的權(quán)衡判斷

（1）《標準》第4.3.2條表4.3.2-5、表4.3.2-8適用于天津市一類工業(yè)建筑圍護結(jié)構(gòu)的熱工性能節(jié)能設計。當不滿足本條規(guī)定時，須進行權(quán)衡判斷。《標準》第4.4.1條規(guī)定：當一類工業(yè)建筑進行權(quán)衡判斷時，設計建筑圍護結(jié)構(gòu)的傳熱系數(shù)最大限值不應超過表4.4.1的規(guī)定。表4.4.1中（寒冷B區(qū)）數(shù)值是對一類工業(yè)建筑中要進行權(quán)衡判斷的“設計建筑”圍護結(jié)構(gòu)（包括屋面、外墻、外窗、屋頂透光部分）的傳熱系數(shù)的準入條件（最大限值）?！稑藴省返?.4.1條“條文說明”明確指出：表4.4.1中（寒冷B區(qū)）數(shù)值僅適用于“輕微室內(nèi)發(fā)熱量（Q＜10W/m3）的一類工業(yè)建筑”，對于“中度室內(nèi)發(fā)熱量（Q≥10W/m3）的工業(yè)廠房”不適用。這也正與《標準》第4.3.2條的“條文說明”相吻合。

（2）《標準》第4.4.2條表4.4.2講的是：一類工業(yè)建筑在進行權(quán)衡判斷時，“參照建筑”的換氣次數(shù)如何取值。其“條文說明”中列舉了幾種情況下?lián)Q氣次數(shù)如何取值。

（3）《標準》第4.4.3條講的是：一類工業(yè)建筑在進行權(quán)衡判斷時，“參照建筑”的所有計算取值，應完全按照本標準的規(guī)定限值（第4.3.2條表4.3.2-5、表4.3.2-8）取值，“參照建筑”的總窗墻面積比和屋頂透光部分的面積比取值應按本標準第4.1.11條和第4.1.12條的規(guī)定（總窗墻面積比取值0.50，屋頂透光部分的面積比取值0.15）取值。

（4）《標準》第4.4.4條講的是：一類工業(yè)建筑圍護結(jié)構(gòu)熱工性能權(quán)衡判斷計算應采用參照建筑對比法。步驟：采用統(tǒng)一的供暖、空調(diào)系統(tǒng)，計算設計建筑和參照建筑全年逐時冷負荷和熱負荷；采用統(tǒng)一的冷熱源系統(tǒng)，計算設計建筑和參照建筑的全年累計能耗；將各類型能源耗量統(tǒng)一折算成標煤比較，得到設計建筑全年累計綜合標煤能耗E設和參照建筑全年累計綜合標煤能耗E參。當E設/E參≤1時，應判定為符合節(jié)能要求；當E設/E參＞1時，應判定為不符合節(jié)能要求，并應調(diào)整建筑熱工參數(shù)重新計算，直至符合節(jié)能要求為止。

（5）《標準》第4.4.5條講的是：一類工業(yè)建筑在進行權(quán)衡判斷時，應將節(jié)能投資回收期作為優(yōu)化方案考慮的重要經(jīng)濟性指標。

7.二類工業(yè)建筑圍護結(jié)構(gòu)的熱工性能

（1）《標準》第4.3.3條表4.3.3-5適用天津市二類工業(yè)建筑圍護結(jié)構(gòu)熱工性能節(jié)能設計。

（2）值得注意的是：對于嚴寒和寒冷地區(qū)的二類工業(yè)建筑，建筑圍護結(jié)構(gòu)的傳熱系數(shù)是推薦值，而不是限值。這就意味著二類工業(yè)建筑圍護結(jié)構(gòu)傳熱系數(shù)值主要考慮了冬季的保溫要求，兼顧考慮了夏季隔熱及排出室內(nèi)余熱的需求。表中圍護結(jié)構(gòu)傳熱系數(shù)推薦值是在“中等勞動強度”下的室內(nèi)計算溫度下給出的數(shù)值；圍護結(jié)構(gòu)傳熱系數(shù)大于或小于推薦值都不利于室內(nèi)熱環(huán)境和節(jié)能，也就是說，在所有條件均滿足情況下，圍護結(jié)構(gòu)傳熱系數(shù)應等于推薦值。

（3）對于嚴寒和寒冷地區(qū)的二類工業(yè)建筑，室內(nèi)余熱強度和通風換氣次數(shù)是影響環(huán)境控制方式和節(jié)能設計方法的主要因素，體形系數(shù)和總窗墻比對圍護結(jié)構(gòu)傳熱系數(shù)的影響較小，余熱強度對圍護結(jié)構(gòu)傳熱系數(shù)（尤其是對外墻）具有非常大的影響。當室內(nèi)余熱強度大于50W/m3時，不論嚴寒還是寒冷地區(qū)，都不需要考慮保溫，通風換氣次數(shù)對圍護結(jié)構(gòu)傳熱系數(shù)（尤其是對外墻）具有非常大的影響。

（4）《標準》第4.3.3條的圍護結(jié)構(gòu)傳熱系數(shù)推薦值僅適用于嚴寒和寒冷地區(qū)的二類工業(yè)建筑，《標準》第4.3.10、4.3.11條給出了夏熱冬冷、夏熱冬暖、溫和地區(qū)的隔熱、遮陽要求。

8.二類工業(yè)建筑圍護結(jié)構(gòu)熱工性能的權(quán)衡判斷

（1）《標準》第4.3.3條表4.3.3-1～表4.3.3-5給出了在不同余熱強度和換氣次數(shù)條件下的圍護結(jié)構(gòu)傳熱系數(shù)推薦值。表4.3.3-5適用于天津市二類工業(yè)建筑圍護結(jié)構(gòu)的熱工性能節(jié)能設計。

（2）當實際通風換氣次數(shù)與余熱強度不符合表4.3.3-5的條件時，可按“穩(wěn)態(tài)計算法（熱量平衡關(guān)系式）”對圍護結(jié)構(gòu)熱工性能權(quán)衡判斷計算，反算出外墻、屋頂、窗戶部位對應的平均傳熱系數(shù)（推薦值），詳見《標準》第4.3.3、4.4.6條的“條文說明”。

（3）穩(wěn)態(tài)計算法：Qn=Qq+Qw+Qc+Qf，式中：Qn為室內(nèi)余熱量（W）；Qq為墻體傳熱量（W）；Qw為屋面?zhèn)鳠崃浚╓）；Qc為通過窗戶傳熱量（W）；Qf為通風換氣帶走的熱量（W）。

9.工業(yè)建筑變形縫保溫措施

（1）《標準》第4.3.5(2)條規(guī)定：有保溫要求的工業(yè)建筑，變形縫應采取保溫措施。

（2）對于工業(yè)建筑變形縫保溫措施，《標準》第4.3.5條的條文說明沒有給出具體保溫做法，筆者認為：可按《天津市公共建筑節(jié)能設計標準》DB29-153-2014第3.3.4條表3.3.4的“注：變形縫內(nèi)沿周邊應填低密度保溫材料，且填充深度不小于300mm?！边M行設計。

（3）變形縫保溫措施僅適用一類工業(yè)建筑，不適用于二類工業(yè)建筑。

10.工業(yè)建筑外門窗氣密性等級的確定

（1）《標準》第4.3.8(2)條規(guī)定：有保溫隔熱要求時，氣密性等級應符合現(xiàn)行國家標準《建筑外門窗氣密、水密、抗風壓性能分級及檢測方法》GB/T 7106的有關(guān)規(guī)定。

（2）對于工業(yè)建筑外門窗氣密性等級的具體數(shù)值，《標準》第4.3.8條的條文說明沒有給出答案，把《標準》第4.3.2條表4.3.2-5與《天津市公共建筑節(jié)能設計標準》DB29-153-2005的第3.2.1條表3.2.1-1中外窗傳熱系數(shù)進行比對，數(shù)值基本差不多，而《天津市公共建筑節(jié)能設計標準》DB29-153-2005的第3.2.8條規(guī)定：外窗的氣密性能不應低于《建筑外窗氣密性能分級及其檢測方法》GB7107中規(guī)定的4級。因此，筆者認為：工業(yè)建筑外門窗氣密性等級不應低于《建筑外門窗氣密、水密、抗風壓性能檢測方法》GB/T7106-2019中規(guī)定的4級。

（3）無論是一類還是二類工業(yè)建筑，《標準》只給出外窗的傳熱系數(shù)限值或推薦值，外門如何節(jié)能設計？如果是透明外門，需按照外窗計算。非透明外門不需要。

11.工業(yè)廠區(qū)內(nèi)建筑定性以及節(jié)能設計的問題

（1）廠區(qū)項目一般包括：廠前區(qū)辦公樓、主體廠房、主體廠房內(nèi)附屬非工業(yè)生產(chǎn)用房（如辦公室、控制室等）、集體宿舍以及門衛(wèi)等單體建筑。

（2）廠前區(qū)辦公樓：按公建對待。節(jié)能按其建筑面積（＞300m2為甲類、≤300m2為乙類）劃分類別。甲類按天津市《公共建筑節(jié)能設計施工圖編制深度圖樣》DBJT29-178-2016津16J18（甲類）節(jié)能設計專篇格式進行設計。乙類按天津市《公共建筑節(jié)能設計施工圖編制深度圖樣》DBJT29-178-2016津16J18（乙類）節(jié)能設計專篇格式進行設計。

（3）主體廠房：依據(jù)任務書，確定是一類還是二類工業(yè)建筑。

（4）主體廠房內(nèi)附屬的非工業(yè)生產(chǎn)用房（如辦公室、控制室等）：圍護結(jié)構(gòu)節(jié)能設計是針對外圍護結(jié)構(gòu)，辦公室、控制室等在廠房內(nèi)，可不考慮圍護結(jié)構(gòu)節(jié)能計算。整體廠房先確定是一類還是二類工業(yè)建筑，然后再進行節(jié)能設計。

（5）存在這樣一種情況：單棟建筑其中一部分為民用建筑用途，另一部分為工業(yè)建筑用途。如果該棟建筑的主要用途是工業(yè)生產(chǎn)，民用建筑用途只是為工業(yè)生產(chǎn)服務，那么應按照工業(yè)建筑進行節(jié)能計算，否則就按照民用建筑。

（6）集體宿舍：節(jié)能專篇格式按天津市《居住建筑節(jié)能設計施工圖編制深度圖樣》DBJT29-178-2016津16J19進行設計。

（7）門衛(wèi)：按天津市《公共建筑節(jié)能設計施工圖編制深度圖樣》DBJT29-178-2016津16J18（乙類）節(jié)能設計專篇格式進行設計。

（8）工業(yè)建筑的墻體及屋面經(jīng)常會遇到兩種材質(zhì)的情況。如：外墻的下部是砌筑墻體，上部是彩鋼板；屋面由鋼筋砼及彩鋼板兩部分組成?？梢圆捎玫刃У母拍詈喕幚恚碖（外墻）等效=（k砌筑×A砌筑+k彩鋼×A彩鋼）/（A砌筑+ A彩鋼），屋面等效原理同外墻。

12.關(guān)于節(jié)能專篇中保溫材料的取值問題

關(guān)于工業(yè)建筑節(jié)能設計專篇中保溫材料的取值問題，有幾種選擇：

（1）按《民用建筑熱工設計規(guī)范》GB50176-2016附錄B的B1、B2取值。

（2）按《標準》GB51245-2017附錄B的“注”取值。

（3）按《天津市公共建筑節(jié)能設計標準》DB29-153-2014附錄F取值。

13.結(jié)語

《工業(yè)建筑節(jié)能設計統(tǒng)一標準》在2018年實施，對我國的建筑業(yè)是一件大事。工業(yè)建筑由原來的只注重工藝和經(jīng)濟性的粗獷型發(fā)展，向著現(xiàn)在既要重視經(jīng)濟性又要重視節(jié)能環(huán)保精細型發(fā)展方向前進。這既符合國家節(jié)能總體目標規(guī)劃又符合節(jié)約能源，實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展要求。本文就工業(yè)建筑節(jié)能設計中涉及的規(guī)范條款進行梳理、解析，意在倡導工業(yè)建筑節(jié)能設計理念，全面提升設計師設計能力及設計質(zhì)量，為國家工業(yè)建筑節(jié)能出一份力。