工業(yè)建筑綠色節(jié)能減碳措施分析

孫樸誠

從當前情況來看，我國建筑行業(yè)中大部分工業(yè)建筑屬于典型的高能耗，每年都會造成巨大的能源浪費，碳排放量更是不容小覷。綠色節(jié)能減碳設(shè)計理念與現(xiàn)階段我國的可持續(xù)發(fā)展理念及“雙碳”目標契合，在驅(qū)動我國建筑行業(yè)高速發(fā)展的同時，也能實現(xiàn)節(jié)約能源和環(huán)境保護的目標[1]。因此，在開展工業(yè)建筑設(shè)計的過程中，需要采取必要的綠色節(jié)能減碳措施，從而建設(shè)出與現(xiàn)代社會發(fā)展需求相符合的項目。

1 工業(yè)建筑節(jié)能減碳現(xiàn)狀

工業(yè)建筑是指為了保障生產(chǎn)服務(wù)及工業(yè)生產(chǎn)而興建的廠房等建筑物，此類建筑物設(shè)計時需要綜合考量工業(yè)機械設(shè)備、生產(chǎn)流程以及人員活動空間等實際要求。工業(yè)建筑自身有著顯著的特征，建造時需滿足各種生產(chǎn)需要，留足室內(nèi)空間面積，因此能源消耗一般較大且對環(huán)境控制要求較高。此外，工業(yè)建筑正式投用后，會有很多生產(chǎn)設(shè)備及配套設(shè)施進場，運行過程中也會散發(fā)大量熱量，日常生產(chǎn)中極易出現(xiàn)能源損耗現(xiàn)象。隨著工業(yè)規(guī)模的日漸擴大，這一情況愈發(fā)明顯。因此，工業(yè)建筑設(shè)計需要重視節(jié)能減碳，高效利用各類資源，降低能耗，提高效率。

目前，很多工業(yè)建筑設(shè)計中都忽略了節(jié)能減碳工作，對這方面的認識略顯不足，導致綠色節(jié)能減碳設(shè)計落實不到位，具體表現(xiàn)為如下幾個方面。

第一，沒有完全把握工業(yè)建筑的綠色節(jié)能減碳設(shè)計要點，導致能耗、減排問題無法有效解決。多數(shù)工業(yè)建筑設(shè)計更多關(guān)注建筑本身的圍護結(jié)構(gòu)，為了降低建筑采暖的能源消耗量，通常通過加強圍護結(jié)構(gòu)的保溫來實現(xiàn)。但是工業(yè)建筑的節(jié)能減排工作具有系統(tǒng)性與復(fù)雜性特點，并不只體現(xiàn)在圍護結(jié)構(gòu)的保溫效果方面，還要分析生產(chǎn)實情、氣候特點以及耗能系統(tǒng)等真實情況，針對性開展工業(yè)建筑的節(jié)能減碳設(shè)計，在保證生產(chǎn)需要的基礎(chǔ)上實現(xiàn)預(yù)期的節(jié)能減碳效果。

第二，設(shè)計標準更新遲緩，與快速發(fā)展的工業(yè)規(guī)模不相符，致使很多項目無法滿足最新節(jié)能減排的生產(chǎn)需求，設(shè)計人員在設(shè)計過程中遇到的各種新問題也無法第一時間妥善解決。由于節(jié)能技術(shù)的緣故，很多工業(yè)建筑雖然重視節(jié)能施工，但是效果達不到預(yù)期，與設(shè)計要求存在巨大差距。此外，隨著節(jié)能減碳環(huán)保材料的研發(fā)工作逐漸受到重視，相關(guān)材料也被廣泛應(yīng)用到建筑行業(yè)，但是在工業(yè)建筑中并未得到充分體現(xiàn)[2]。

2 工業(yè)建筑綠色節(jié)能減碳的設(shè)計原則

2.1 整體性原則

一般來講，一個建筑工程往往由多個子項目組成，只有保證所有子項目完整組合，才能全面發(fā)揮供電、供水、供熱等功能，從而提高項目的整體資源利用效率。因此，在對工業(yè)建筑進行綠色節(jié)能減碳設(shè)計時，需要重點關(guān)注建筑工程的整體性，從整體著手融入綠色低碳理念[3]。此外，整體性還體現(xiàn)在工業(yè)建筑與周邊環(huán)境方面。在建設(shè)與使用工業(yè)建筑時，應(yīng)避免對周圍環(huán)境造成污染，確保工業(yè)建筑與環(huán)境能夠和諧發(fā)展。

2.2 舒適性原則

工業(yè)建筑作為生產(chǎn)工作的主要空間，需要確保建筑物的舒適性，以便能夠為人們提供更加優(yōu)質(zhì)、便捷的服務(wù)，進而提高建筑的使用性能。例如，可通過促進人與自然的和諧共處、增強室內(nèi)空氣流動性能以及增加自然采光面積等方式，給人們帶來舒適感。

2.3 高效性原則

選用更多綠色環(huán)保材料，降低材料對環(huán)境的破壞，減少碳排放量。同時，還要合理配置材料，最大程度發(fā)揮材料的價值，為工業(yè)建筑建設(shè)奠定堅實的基礎(chǔ)。總平面圖是建設(shè)的基礎(chǔ)，當工業(yè)建筑選址完成后，應(yīng)基于高效性原則確定各廠房的功能，保證廠區(qū)建筑布局合理且高效，滿足消防、生產(chǎn)、環(huán)保等各方面要求，從而提高土地利用率。

3 工業(yè)建筑綠色節(jié)能減碳的設(shè)計重點

3.1 建筑選址布局設(shè)計

選址與布局設(shè)計對于工業(yè)建筑設(shè)計而言屬于關(guān)鍵的影響因素，其外部環(huán)境、能源消耗量以及碳排放量等均會受其影響，直接或間接決定著工業(yè)建筑的節(jié)能減碳實效。

因此，設(shè)計階段一定要詳細勘察所在地的自然環(huán)境、氣候條件與地理特征等因素，做好選址布局工作。一方面，要把握清楚所建地段的地貌、自然環(huán)境、水文以及氣候等特征，從實際著手綜合考慮建筑選址與節(jié)能減碳方案。

另一方面，對工業(yè)建筑的外形及空間結(jié)構(gòu)展開深入分析，對布局的節(jié)能減碳效果進行多輪商討和核算。盡可能降低建筑的體型系數(shù)，保障工業(yè)建筑的各項功能健全，是實現(xiàn)工業(yè)建筑節(jié)能減碳效果的關(guān)鍵點[4]。

3.2 通風設(shè)計

通風質(zhì)量會直接影響工業(yè)生產(chǎn)服務(wù)能否有序進行，良好的通風設(shè)計質(zhì)量不僅能夠保障工業(yè)生產(chǎn)順利進行，而且能實現(xiàn)縮減能源消耗量、減少碳排放的效果。做好工業(yè)建筑的通風設(shè)計工作，能優(yōu)化空氣質(zhì)量，減輕通風系統(tǒng)工作時產(chǎn)生的噪聲污染，降低能源消耗量。具體來講，在工業(yè)建筑的通風設(shè)計中，首先要合理運用空氣流動引起的氣壓差與溫度差，實現(xiàn)良好的建筑物通風。其次，在規(guī)劃建筑物高度時，若建筑高度不一致，則要做好錯序排列設(shè)計方案，進而實現(xiàn)順暢通風。再次，要根據(jù)所在地氣候條件展開綜合性分析，按照不同季節(jié)、風向、風量等參數(shù)，借助信息技術(shù)與手段監(jiān)測室外通風參數(shù)，調(diào)節(jié)建筑通風裝置，把控建筑的空氣交換量與交換次數(shù)。最后，工業(yè)建筑設(shè)計還應(yīng)參照住房建筑節(jié)能標準中的一系列參數(shù)。若建筑物結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，則可選用機械式通風設(shè)計，并重視自然風的輔助作用，在兩者的配合作用下達到節(jié)能減碳的效果。

3.3 采光設(shè)計

采光設(shè)計在工業(yè)建筑的綠色節(jié)能減碳設(shè)計中非常關(guān)鍵，若樓棟間的距離布局不合理，則會影響工業(yè)建筑室內(nèi)的采光效果。同時，隨著各類新技術(shù)的廣泛應(yīng)用，除了要確保樓棟間的距離，還要綜合考量光反射給樓棟帶來的光線影響，科學開展設(shè)計。第一，要提高自然光的利用效率。在設(shè)計時要充分考慮室內(nèi)的光照程度，適當增加室內(nèi)反射光板的結(jié)構(gòu)面積，盡可能重復(fù)利用自然光，減少電力與自然光源的浪費[5]。第二，對工業(yè)建筑要適當增加過堂結(jié)構(gòu)，提高自然光的滲透面積，實現(xiàn)自然光的良好運用。第三，科學利用太陽能、風能等綠色清潔能源。例如，借助太陽能輔助路燈等照明設(shè)備，采用太陽能板驅(qū)動照明系統(tǒng)，能夠減少工業(yè)建筑的能耗量。

3.4 保溫設(shè)計

隨著工業(yè)建筑規(guī)模的日漸擴大，能源消耗與環(huán)境破壞愈發(fā)嚴重，尤其是冬季供暖之后，能源消耗量明顯升高，對環(huán)境的破壞也日漸嚴重。因此，綠色節(jié)能減碳設(shè)計也要體現(xiàn)在保溫結(jié)構(gòu)中，高度重視工業(yè)建筑的外墻體保溫及屋面保溫等。首先，外墻體要優(yōu)選保溫材料，一般采用巖棉板、聚苯乙烯泡沫塑料板等材料。其次，外墻保溫節(jié)能設(shè)計要根據(jù)內(nèi)墻和外墻的不同區(qū)別設(shè)計。其中，外墻可采取蒸壓加氣混凝土砌塊與硬質(zhì)泡沫聚氨酯板，而內(nèi)墻則可組合使用硬質(zhì)泡沫聚氨酯板與燒結(jié)煤矸石多孔磚。最后，屋面保溫設(shè)計通常選用泡沫玻璃板、蒸壓加氣混凝土板以及膨脹珍珠巖板等材料，均能發(fā)揮良好的保溫效果。

4 綠色節(jié)能減碳措施在工業(yè)建筑中的運用

4.1 外圍護體系的綠色節(jié)能減碳措施

工業(yè)建筑的外圍護體系具有遮風擋雨、采光、通風等功能，與工業(yè)建筑的能源消耗、碳排放密切相關(guān)。經(jīng)過大量調(diào)研發(fā)現(xiàn)，在我國所有的工業(yè)建筑外圍護體系中，外墻的能源消耗量最大，占據(jù)工業(yè)建筑總能耗的一半左右。因此，在對工業(yè)建筑進行綠色節(jié)能減碳設(shè)計時，需要重視外墻設(shè)計，通過科學設(shè)計降低建筑能耗，實現(xiàn)節(jié)能減碳的效果。

通常情況下，我國工業(yè)建筑外墻設(shè)計會選擇空心磚之類的單一材料。相較于過去的實心磚，這類材料雖然質(zhì)量更輕且導熱性能更佳，但是隨著社會的發(fā)展以及“雙碳”目標的提出，對建筑的節(jié)能減碳提出更高要求，單一的空心磚將逐漸被淘汰。因此，設(shè)計人員需要及時改變觀念，實施復(fù)合型墻體方案，即將保溫材料加裝在空心磚外墻上，從而全面提高外墻的導熱性能，避免熱量散發(fā)，減少建筑的能源消耗量。此外，針對墻體結(jié)構(gòu)而言，需要在保障墻體承載能力達到標準的前提下，大幅提高外墻的保溫能力，特別是外界溫度起伏較大時，墻體的保溫性能更加明顯[6]。

4.2 內(nèi)部空間的綠色節(jié)能減碳措施

在工業(yè)建筑建設(shè)中運用綠色節(jié)能減碳措施，并非僅僅通過建筑設(shè)計減少對環(huán)境的破壞，節(jié)約能源，同時也要為工業(yè)生產(chǎn)提供更加舒適、安全的空間環(huán)境。因此，在工業(yè)建筑設(shè)計過程中還要重視內(nèi)部空間的設(shè)計，采取彈性化設(shè)計，打造舒適、和諧的空間環(huán)境。具體來講，就是立足工業(yè)生產(chǎn)特征和需求等現(xiàn)實因素，合理調(diào)整內(nèi)部空間，確保工業(yè)建筑空間能呈現(xiàn)出最大的使用價值。通常情況下，工業(yè)建筑主要由生產(chǎn)車間和辦公區(qū)域兩部分組成，兩者有著不同的功能表現(xiàn)。生產(chǎn)車間更為看重樓板的承重能力及各種大型機械設(shè)備的穩(wěn)定支撐等，在設(shè)計室內(nèi)空間時，需要留足夠后期的操作空間和暢通的物流通道，保障生產(chǎn)工作不受影響；辦公區(qū)域主要是人員辦公的場所，該區(qū)域內(nèi)的人員數(shù)量不定，因此在空間設(shè)計時，要留足冗余的承載量。另外，水、電及網(wǎng)絡(luò)等方面同樣要預(yù)留一定的調(diào)整空間，確保工業(yè)建筑內(nèi)部空間發(fā)生變化后，使用功能不受影響。

4.3 重視節(jié)能與智能化設(shè)計

在對工業(yè)建筑進行綠色節(jié)能減碳設(shè)計時，一定要結(jié)合地方氣候條件因素，在確保室內(nèi)環(huán)境參數(shù)的基礎(chǔ)上，優(yōu)化圍護結(jié)構(gòu)的保溫隔熱性能，提升工業(yè)建筑設(shè)備及系統(tǒng)的能源利用效率，并借助綠色清潔能源，降低暖通、給排水以及電氣系統(tǒng)的能源消耗。因此，在工業(yè)建筑設(shè)計過程中，除了要關(guān)注外墻與室內(nèi)空間的設(shè)計，還要重視節(jié)能與智能化方面的設(shè)計，只有這樣才能真正實現(xiàn)綠色節(jié)能減碳效果。

在綠色節(jié)能設(shè)計方面，需要聚焦于材料選擇，確保工業(yè)建筑質(zhì)量符合標準，優(yōu)選對環(huán)境污染小、碳排放少的可再生能源或綠色清潔能源，避免工業(yè)建筑建設(shè)過程中對環(huán)境造成較大破壞。而在智能化設(shè)計方面，則要重視大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)等技術(shù)的運用。如實現(xiàn)智能化管控，能夠精準把握辦公室所有電氣設(shè)備的使用情況，并進行遠程操控；實現(xiàn)一鍵化情景模式，在會議開始前能夠一鍵調(diào)整到最適宜的溫濕度，提前準備好會議需要的所有材料，提高會議的進行效率；實現(xiàn)物聯(lián)數(shù)據(jù)的可視化，能夠全面采集工業(yè)生產(chǎn)區(qū)域的信息，借助各類傳感器將溫度、能耗等信息以圖像形式表現(xiàn)出來，便于管理人員了解工業(yè)建筑的能源消耗情況與碳排放情況，從而更有針對性地控制建筑能耗[7]。

4.4 合理設(shè)計工業(yè)建筑布局

要設(shè)計出科學合理的建筑布局，就應(yīng)確定適當?shù)墓I(yè)建筑間距，增強對太陽能、風能的應(yīng)用，從而降低工業(yè)建筑對電力能源的消耗量，進而實現(xiàn)綠色節(jié)能效果。在工業(yè)建筑布局設(shè)計中，相較于北面的建筑，南面的建筑高度要相對更低一些，體型也更小一些。這是因為在夏季時，矮小的建筑能夠減少對南風的遮擋，保證其順利貫穿至北面建筑；而冬季時，北面的工業(yè)建筑也能抵擋住西北風，避免其進入南面的建筑內(nèi)部[8]。在間距設(shè)定方面，需要確保兩側(cè)的工業(yè)建筑均能得到充分的日照，提高工業(yè)建筑之間的通風性能以及工業(yè)建筑與外部空間之間的熱交換能力，進而實現(xiàn)自然降溫的效果。另外，要合理設(shè)計工業(yè)建筑的體型系數(shù)。建筑體型系數(shù)是指建筑物與室外大氣接觸的外表面同其所包圍體積的比值，系數(shù)越大則代表建筑的能源消耗越大。因此，在工業(yè)建筑設(shè)計過程中，需要盡量避免出現(xiàn)凹凸面，應(yīng)多采取平面設(shè)計，以減小體型系數(shù)，達到降低能耗的效果。

5 結(jié)語

工業(yè)建筑設(shè)計會直接影響企業(yè)的生產(chǎn)效率和管理質(zhì)量等方面，隨著我國工業(yè)發(fā)展日漸加快，工業(yè)建筑規(guī)模也在不斷擴大，各類工業(yè)園區(qū)的興建也對工業(yè)建筑提出了更高要求。

通過本文分析可知，工業(yè)建筑的綠色節(jié)能減碳設(shè)計需要遵循整體性、舒適性與高效性原則，把握好建筑選址、通風、采光以及保溫等方面的設(shè)計要點，重視建筑外圍護、內(nèi)部空間、節(jié)能與智能及工業(yè)建筑整體方面的設(shè)計，全面貫徹綠色節(jié)能減碳理念，優(yōu)化設(shè)計方案，不斷節(jié)約工業(yè)建筑的能源消耗，減少碳排放和降低污染，從而實現(xiàn)工業(yè)建筑的可持續(xù)發(fā)展。