工業(yè)建筑節(jié)能設(shè)計優(yōu)化的探討

王 玥

（中鋼集團(tuán)工程設(shè)計研究院有限公司大連焦化分院，遼寧 大連 116000）

0 引言

節(jié)能設(shè)計在工業(yè)建筑設(shè)計中的運用在一定程度上關(guān)系到企業(yè)的生產(chǎn)效率、管理質(zhì)量等，如果設(shè)計不夠合理就會增加企業(yè)的運行費用。優(yōu)質(zhì)的工業(yè)建筑要結(jié)合建筑具體的生產(chǎn)服務(wù)特點，對每一個環(huán)節(jié)做好優(yōu)化設(shè)計工作，在具體設(shè)計中需要堅持安全性強(qiáng)、建設(shè)經(jīng)費合理、結(jié)構(gòu)質(zhì)量較好的原則，然后依照我國相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)要求，開展系統(tǒng)化設(shè)計和創(chuàng)新工作，進(jìn)而減少工業(yè)建筑的能耗，降低企業(yè)的生產(chǎn)費用和成本。本文分析了工業(yè)建筑節(jié)能設(shè)計的基本情況及建筑設(shè)計要點，從建筑物的通風(fēng)、采光和保暖等節(jié)能設(shè)計入手，根據(jù)工業(yè)建筑節(jié)能設(shè)計與改造要素，制定工業(yè)建筑設(shè)計節(jié)能優(yōu)化措施，更好地將節(jié)能環(huán)保理念落實到工業(yè)建筑中。

1 工業(yè)建筑節(jié)能設(shè)計現(xiàn)狀

工業(yè)建筑主要為保障生產(chǎn)服務(wù)和工業(yè)生產(chǎn)而建設(shè)的工業(yè)廠房等建筑物，其設(shè)計方案需要符合工業(yè)機(jī)械設(shè)備和工業(yè)生產(chǎn)流程的要求。工業(yè)建筑具備顯著的特點，就是建設(shè)主要是為了滿足各類生產(chǎn)需要，工業(yè)建筑里面需要足夠的空間面積，因此具有較大的能耗和較高的環(huán)境控制要求，同時工業(yè)建筑投入使用后會配備大量生產(chǎn)設(shè)備和復(fù)雜的配套設(shè)施，運行時具有較多的熱量散發(fā)，在日常生產(chǎn)使用時容易出現(xiàn)能源損耗現(xiàn)象，特別是隨著工業(yè)規(guī)模的逐漸增大，這種現(xiàn)象越來越明顯。因此，工業(yè)建筑企業(yè)要做好節(jié)能設(shè)計工作，有效地運用各種資源，減少能源的損耗，提高工作效率。但目前很多工業(yè)建筑工程企業(yè)容易忽略節(jié)能設(shè)計工作，在工業(yè)建筑節(jié)能設(shè)計的認(rèn)識方面有不足之處，且在實際工作中對建筑節(jié)能設(shè)計落實難度較大，主要表現(xiàn)為：

（1）未能全面準(zhǔn)確把握工業(yè)建筑的節(jié)能設(shè)計要點，不能有效解決能源損耗問題。部分工業(yè)建筑節(jié)能設(shè)計關(guān)注點落在建筑本身的圍護(hù)結(jié)構(gòu)上，通過對圍護(hù)結(jié)構(gòu)進(jìn)行保溫處理以減少建筑的采暖能耗。但工業(yè)建筑的節(jié)能是一個系統(tǒng)的、復(fù)雜的過程，不能僅局限于圍護(hù)結(jié)構(gòu)的保溫處理上，應(yīng)全面分析國情、地理氣候特點和建筑內(nèi)的耗能系統(tǒng)等對工業(yè)建筑節(jié)能設(shè)計進(jìn)行細(xì)化，在確保滿足工業(yè)生產(chǎn)需求的基礎(chǔ)上達(dá)到節(jié)能環(huán)保的效果。

（2）工業(yè)建筑節(jié)能設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)更新相對滯后于與工業(yè)生產(chǎn)的發(fā)展速度，使許多項目難以滿足最新的生產(chǎn)需求，許多設(shè)計者在設(shè)計中遇到的許多新問題和新挑戰(zhàn)未能得到及時有效地解決。由于節(jié)能技術(shù)的原因，很多工業(yè)建筑在節(jié)能施工和安裝技術(shù)上不能實現(xiàn)預(yù)期效果，與設(shè)計要求相差較大。同時隨著節(jié)能環(huán)保材料研發(fā)水平的不斷提升，節(jié)能材料被廣泛運用建筑工程中，但在工業(yè)建筑中卻并沒有充分運用節(jié)能材料；

（3）在工業(yè)建筑工程的節(jié)能設(shè)計中，政府、能源公司、建筑企業(yè)和相關(guān)部門沒有形成一個完整建筑節(jié)能管控體系，這就會阻礙工業(yè)建筑節(jié)能工作的開展和推廣。

2 工業(yè)建筑節(jié)能設(shè)計要點及分析

2.1 建筑布局及選址節(jié)能設(shè)計

工業(yè)建筑布局及選址是影響工業(yè)建筑建造的主要因素，工業(yè)建筑外部環(huán)境以及工業(yè)耗能量的多少也由其決定，影響著工業(yè)建筑的能源消耗，所以工業(yè)建筑在施工前期要勘查當(dāng)?shù)氐淖匀画h(huán)境、氣候條件和地理特點等，做好工業(yè)建筑的布局和選址工作。一是應(yīng)充分地了解建設(shè)地段的地質(zhì)外貌、自然環(huán)境、氣候類型以及水文特點，一切從實際出發(fā)，使建筑選址方案與能耗節(jié)能緊密聯(lián)系在一起，科學(xué)、合理地選址，這也是工業(yè)建筑節(jié)能工作的首要步驟。二是剖析工業(yè)建筑的外形和空間結(jié)構(gòu)，科學(xué)驗算建筑布局的節(jié)能效果。建筑物外部周圍大氣和建筑物外表面接觸的面積為外墻接觸面，外墻接觸面與其包圍環(huán)繞形成的工業(yè)建筑空間體積的比值，稱為工業(yè)建筑體形系數(shù)。體形系數(shù)越小，工業(yè)建筑與外部環(huán)境進(jìn)行能量交換的面積就少，單位時間能源耗散相應(yīng)較小，工業(yè)建筑布局在節(jié)能效果方面就越合理。因此，在工業(yè)建筑節(jié)能設(shè)計過程中應(yīng)盡量降低其體形系數(shù)并使建筑施工各方面要求得到完善，是實現(xiàn)工業(yè)建筑的節(jié)能效果的要點。

2.2 通風(fēng)節(jié)能設(shè)計

通風(fēng)質(zhì)量關(guān)系到工業(yè)建筑生產(chǎn)服務(wù)是否能夠順利開展，優(yōu)質(zhì)的通風(fēng)節(jié)能設(shè)計能夠更好地服務(wù)工業(yè)生產(chǎn)，節(jié)約能源。開展建筑通風(fēng)節(jié)能工作，可以改善工業(yè)建筑中的空氣質(zhì)量，同時降低通風(fēng)過程中的噪聲污染和能源消耗量，通過對工業(yè)建筑進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計，可以有效降低電力損耗。工業(yè)建筑通風(fēng)節(jié)能設(shè)計一是應(yīng)合理地使用空氣流動引起的氣壓和溫度差，從而更好地實現(xiàn)建筑物的通風(fēng)；二是在規(guī)劃建筑高度的時候，如果建筑物的高度不一樣，需要錯列進(jìn)行排列，從而更好地實現(xiàn)通風(fēng)的順暢；三是工業(yè)建筑要結(jié)合所在地區(qū)的氣候情況做好綜合分析和運算，依照不同季節(jié)、風(fēng)向以及風(fēng)量，合理地使用信息技術(shù)和手段，監(jiān)測室外通風(fēng)參數(shù)，更好地調(diào)節(jié)建筑通風(fēng)裝置，有效地控制工業(yè)建筑物的空氣交換次數(shù)和交換量。四是工業(yè)建筑設(shè)計時要依照居住建筑節(jié)能設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)中的相關(guān)參數(shù)，如果建筑物結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，那么就要使用機(jī)械通風(fēng)的方式，并輔之以自然風(fēng)，這兩種通風(fēng)形式的配合就可以更好地達(dá)成節(jié)能降耗的目標(biāo)[1-4]。

2.3 采光節(jié)能設(shè)計

工業(yè)建筑的采光在建筑節(jié)能設(shè)計中也是十分重要，如果樓棟間距呈現(xiàn)出不合理的態(tài)勢，將嚴(yán)重影響建筑室內(nèi)的采光效果。隨著各種新型技術(shù)的推廣和使用，不僅要保證樓道間的距離，還要結(jié)合光反射原理，有序地開展節(jié)能設(shè)計。采光節(jié)能設(shè)計時，一是提升自然光的使用效率，建筑設(shè)計的時候要考慮室內(nèi)的光亮程度，合理地增設(shè)室內(nèi)的反射光板結(jié)構(gòu)，重復(fù)利用自然光，減少照明和采光能源的浪費；二是建筑結(jié)構(gòu)可以增加過堂結(jié)構(gòu)，提升自然光的覆蓋面積，從而更好地運用自然光；三是落實開源節(jié)流的理念，充分地運用太陽能等綠色能源。例如使用太陽能來進(jìn)行長廊路燈等戶外建筑照明，使用太陽能板來運行照明系統(tǒng)，將更好地減少建筑能源的消耗。

2.4 保溫節(jié)能設(shè)計

工業(yè)建筑的規(guī)模越來越大，能源消耗也越來越大，特別是冬季供暖之后，能源的消耗就很明顯，節(jié)能設(shè)計也體現(xiàn)在冬季保溫結(jié)構(gòu)中，例如外墻體的保溫，屋面的保溫等。外墻體保溫需要借助有關(guān)的保溫節(jié)能材料，具體分為巖棉板、聚苯乙烯泡沫塑料板、聚苯乙烯擠塑板和硬質(zhì)泡沫聚氨酯板等，外墻保暖節(jié)能設(shè)計主要分為內(nèi)墻和外墻兩種形式，外墻采用蒸壓加氣混凝土砌塊與硬質(zhì)泡沫聚氨酯板進(jìn)行施工能夠有效實現(xiàn)節(jié)能目的，內(nèi)墻采用硬質(zhì)泡沫聚氨酯板和燒結(jié)煤矸石多孔磚的融合，節(jié)能和保溫效果更好。屋面保溫節(jié)能設(shè)計的原材料有泡沫玻璃板、蒸壓混凝土、憎水膨脹珍珠巖板等，以上材料通過實現(xiàn)對屋面的保溫處理，可以有效實現(xiàn)工業(yè)建筑的節(jié)能[5-10]。

2.5 智能建筑節(jié)能設(shè)計

智能建筑節(jié)能是全世界流行的大潮流和發(fā)展的大趨勢，從可持續(xù)發(fā)展的角度看，建筑節(jié)能的重點在于提高能量利用效率，因此，不管是制定建筑節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)或是進(jìn)行工業(yè)建筑項目的設(shè)計，都應(yīng)立足于提高工業(yè)建筑的能量利用效率。智能化工業(yè)建筑著眼于提高建筑能量利用效率而進(jìn)行創(chuàng)新實踐，智能化工業(yè)建筑在實現(xiàn)高度現(xiàn)代化、生產(chǎn)效率高、高度舒適的生產(chǎn)環(huán)境的同時，還很大程度上減少工業(yè)建筑能源消耗，實現(xiàn)降低工業(yè)營運成本和生產(chǎn)成本的目的。智能化工業(yè)建筑可以創(chuàng)造出一個集效率、舒適、節(jié)能于一體的人性化工業(yè)生產(chǎn)環(huán)境，主要有智能化照明控制與管理系統(tǒng)、空調(diào)系統(tǒng)檢測和智能化控制系統(tǒng)、給排水消防和工業(yè)再生水檢測與智能控制系統(tǒng)、工藝生產(chǎn)與運輸系統(tǒng)智能化控制系統(tǒng)等等。

3 工業(yè)建筑設(shè)計優(yōu)化的對策

3.1 優(yōu)化建筑設(shè)計隊伍

工業(yè)建筑設(shè)計的優(yōu)化，首先需要建立專業(yè)、優(yōu)秀的設(shè)計隊伍。一般來說，優(yōu)化設(shè)計隊伍應(yīng)從以下幾方面考慮：一是要有專業(yè)的設(shè)計工作人員，做好建筑節(jié)能的分析與設(shè)計工作，這就要求全社會都應(yīng)重視工業(yè)建筑節(jié)能設(shè)計人才的培養(yǎng)。工業(yè)建筑節(jié)能技術(shù)涉及多學(xué)科領(lǐng)域的交叉，要掌握的知識點較多，在人才培養(yǎng)上要注重人才培養(yǎng)模式的多樣化道路，培養(yǎng)熟練掌握節(jié)能法律法規(guī)、節(jié)能建筑材料設(shè)備、節(jié)能建筑構(gòu)造設(shè)計、建筑節(jié)能施工、節(jié)能檢測與評價等專業(yè)基礎(chǔ)扎實的復(fù)合型人才；二是要有專門的工藝技術(shù)人員，做好工藝技術(shù)文件的專業(yè)解讀工作，判斷方案是否可行，落實好工藝布局與流程；三是建筑節(jié)能是一項復(fù)雜系統(tǒng)，不僅涉及建筑本身供暖、通風(fēng)等，與能源、環(huán)境有關(guān)的各種機(jī)械設(shè)備關(guān)系也很密切，因此要配置好相應(yīng)的機(jī)械設(shè)備，合理地使用各種設(shè)備，確保設(shè)備更加安全和合理地運行。

3.2 完善模型與設(shè)計方案

工業(yè)建筑的優(yōu)化設(shè)計需要從基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)、圍護(hù)結(jié)構(gòu)與屋蓋系統(tǒng)等方面完善建筑模型，做好建筑模型的優(yōu)化與分析,合理地選擇材料型號，做好結(jié)構(gòu)受力分析，優(yōu)化資金的投入，還要合理地選擇參數(shù)，確定施工方式，進(jìn)而優(yōu)化建筑工程的結(jié)構(gòu)，從而實現(xiàn)經(jīng)濟(jì)適用、安全高效節(jié)能的目標(biāo)。同時注重對節(jié)能技術(shù)的應(yīng)用，例如門窗占據(jù)工業(yè)建筑外圍一半的熱能源消耗量，是工業(yè)建筑節(jié)能設(shè)計應(yīng)用中重點關(guān)注的內(nèi)容。外部光源是從建筑物門窗進(jìn)入，密封性較好的門窗可以更好地優(yōu)化建筑節(jié)能效果，結(jié)合工業(yè)建筑的使用要求，使用科學(xué)的門窗樣式，適當(dāng)?shù)販p少建筑物外部的窗戶數(shù)量，降低建筑能源的消耗。

3.3 建立優(yōu)化設(shè)計的管理體系

在優(yōu)化工業(yè)建筑設(shè)計之前要建立相對完整的管理體系，如果優(yōu)化過程中出現(xiàn)問題，就要迅速鎖定問題，分析原因并及時地解決和處理。然后進(jìn)一步完善管理體系，根據(jù)管理體系使用相應(yīng)的管理方式，進(jìn)一步完善工作內(nèi)容，實現(xiàn)對工業(yè)建筑設(shè)計質(zhì)量的優(yōu)化，提升工業(yè)建筑的優(yōu)化設(shè)計質(zhì)量和使用效果。同時政府相關(guān)機(jī)構(gòu)也應(yīng)從制度上加強(qiáng)對工業(yè)建筑節(jié)能設(shè)計的重視，及時更新建筑節(jié)能設(shè)計規(guī)范，制定節(jié)能技術(shù)強(qiáng)制標(biāo)準(zhǔn)，頒布相關(guān)的法律法規(guī)，從國家制度層面有力保障工業(yè)建筑節(jié)能設(shè)計的有效貫徹，為實現(xiàn)國家“碳達(dá)峰、碳中和”目標(biāo)貢獻(xiàn)力量。

4 結(jié)束語

工業(yè)建筑的設(shè)計在一定程度上關(guān)系到企業(yè)的生產(chǎn)效率、管理質(zhì)量等，隨著我們國家工業(yè)化發(fā)展速度不斷提高，工業(yè)建筑工程的規(guī)模也不斷增大，全新的工業(yè)園區(qū)對工業(yè)建筑也有著嚴(yán)格的要求和規(guī)定，如果設(shè)計不夠節(jié)能就會增加企業(yè)的能耗和運行費用?？紤]工業(yè)建筑的復(fù)雜與特殊，只有高度重視工業(yè)建筑優(yōu)化設(shè)計工作，研究工業(yè)建筑設(shè)計優(yōu)化對策，制定優(yōu)化設(shè)計方案，不斷降低工業(yè)建筑的能源消耗，才能達(dá)到節(jié)約成本和減少能耗，不斷促進(jìn)工業(yè)建筑企業(yè)更好發(fā)展。