工業(yè)建筑綠色節(jié)能設(shè)計理念及應(yīng)用

宋海英

（中國美術(shù)學(xué)院風(fēng)景建筑設(shè)計研究總院有限公司）

1 引言

雙碳目標(biāo)的提出使工業(yè)建筑的節(jié)能減碳成為熱點(diǎn)、難點(diǎn)、重點(diǎn)。工業(yè)生產(chǎn)中產(chǎn)生的能量消耗與污染現(xiàn)象較嚴(yán)重，建筑自身的節(jié)能也是亟待解決。工業(yè)建筑的節(jié)能設(shè)計是新常態(tài)、新要求下的全新理念和技術(shù)方法。根據(jù)當(dāng)前的建筑節(jié)能要求對工業(yè)建筑進(jìn)行節(jié)能設(shè)計施工是保證工業(yè)建筑安全、提高生產(chǎn)效率、減少能源消耗的關(guān)鍵所在。在工業(yè)建筑建設(shè)過程中要求嚴(yán)格執(zhí)行《工業(yè)建筑節(jié)能設(shè)計統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)》，嚴(yán)格執(zhí)行“綠色建筑”的相關(guān)規(guī)定。在建筑設(shè)計中貫徹綠色節(jié)能方針，將符合節(jié)能和可再生原則的建筑技術(shù)、建筑材料、能源利用方式相結(jié)合，這是工業(yè)建筑節(jié)能設(shè)計的重要內(nèi)容之一[1]。

2 綠色節(jié)能工業(yè)建筑設(shè)計的關(guān)鍵要素及其影響因素

工業(yè)建筑是實(shí)現(xiàn)工業(yè)化的前提，對工業(yè)建筑進(jìn)行節(jié)能設(shè)計不僅對全社會的節(jié)能減排有較大促進(jìn)作用，而且在很大程度上還提高了建筑內(nèi)部的空間利用率和工作環(huán)境質(zhì)量，因此必須加強(qiáng)綠色節(jié)能工業(yè)建筑的設(shè)計。

2.1 外部環(huán)境

環(huán)境對工業(yè)建筑設(shè)計有著非常重要的影響，設(shè)計時，應(yīng)充分考慮周圍環(huán)境狀況，考慮其對建筑整體美觀和綜合環(huán)境的影響。通常來說，溫度會對工業(yè)建筑內(nèi)部運(yùn)行能耗產(chǎn)生直接影響。例如，夏季，太陽輻射能量過強(qiáng)會使工業(yè)建筑內(nèi)部溫度升高，各種設(shè)備運(yùn)行負(fù)荷加大，建筑整體能耗也相應(yīng)升高，為了維持工業(yè)建筑生產(chǎn)活動平穩(wěn)有序的進(jìn)行，必須對建筑本身進(jìn)行有效的節(jié)能設(shè)計與控制。除了考慮外部環(huán)境因素外，工業(yè)建筑還需要考慮周圍的生態(tài)環(huán)境，建筑風(fēng)格要與城市相協(xié)調(diào)，并且滿足工業(yè)建筑自身所需要求。根據(jù)具體情況，結(jié)合周圍環(huán)境采取相應(yīng)措施提高環(huán)境質(zhì)量。同時應(yīng)注意周邊自然條件，尤其是工業(yè)地區(qū)中建筑物建造條件是否適合作為廠房使用等。廠房選址應(yīng)盡可能根據(jù)自身生產(chǎn)特點(diǎn)選擇相應(yīng)符合要求的建設(shè)地點(diǎn)，減少排水、排氣或者噪音等污染源對周邊環(huán)境和人的影響。

2.2 工業(yè)生產(chǎn)工藝設(shè)備及相關(guān)原材料

無論是工業(yè)建筑的設(shè)計還是使用，其最終目的都是保障產(chǎn)品的質(zhì)量、縮短生產(chǎn)周期、提高生產(chǎn)效率。因此，需要對工業(yè)生產(chǎn)工藝設(shè)備進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計，在滿足其使用功能的情況下盡量減少二氧化碳排放。從建筑使用來看，隨著科學(xué)技術(shù)水平的不斷發(fā)展和提高，工業(yè)建筑越來越注重對環(huán)境方面的保護(hù)和設(shè)計。工業(yè)建筑節(jié)能設(shè)計通常以綠色節(jié)能為主，但考慮到不同環(huán)境因素對人體健康帶來的不同影響，也應(yīng)加強(qiáng)對工業(yè)生產(chǎn)工藝設(shè)備及相關(guān)原材料對環(huán)境影響作用的機(jī)理研究，從而達(dá)到最大限度地節(jié)約能源、資源和減少環(huán)境污染。對于綠色節(jié)能工業(yè)建筑來講，材料是其主要保障環(huán)節(jié)之一[2]。

2.3 以人為本

當(dāng)前，很多工業(yè)建筑都存在不同程度的能源浪費(fèi)現(xiàn)象，導(dǎo)致能源消耗過高。針對這種情況，工業(yè)建筑進(jìn)行建筑設(shè)計時，在滿足生產(chǎn)要求的同時，應(yīng)采用多種形式對工業(yè)建筑內(nèi)部環(huán)境進(jìn)行合理設(shè)計，例如選擇合理的體形系數(shù)，減少為標(biāo)新立異而追求怪異或曲折的造型、合理布局各個功能房間的位置、優(yōu)化通風(fēng)和采光等相關(guān)技術(shù)和設(shè)備等。這些措施一定程度能從根源上降低工業(yè)建筑的被動能源消耗水平，同時在技術(shù)上也能進(jìn)一步完善我國工業(yè)建筑標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計和生產(chǎn)工藝體系。工業(yè)建筑的節(jié)能設(shè)計應(yīng)該通過科學(xué)合理的手段實(shí)現(xiàn)節(jié)能效果，同時還應(yīng)該增強(qiáng)能源利用率，降低碳排放，最大限度地發(fā)揮工業(yè)建筑的節(jié)能效果和作用。

2.4 提升設(shè)計水平

在工業(yè)建筑技術(shù)發(fā)展中，需要加強(qiáng)對綠色建筑概念的理解，同時積極加強(qiáng)工業(yè)建筑技術(shù)與綠色工程的結(jié)合。傳統(tǒng)的工業(yè)建筑設(shè)計思維在整個設(shè)計過程中主要是圍繞著建筑進(jìn)行，設(shè)計理念比較單一，無法滿足當(dāng)前國家關(guān)于綠色節(jié)能建筑方面的相關(guān)要求。只有對工業(yè)建筑技術(shù)以及綠色節(jié)能方面的理論知識進(jìn)行系統(tǒng)創(chuàng)新思考以及總結(jié)分析，才能保證我國工業(yè)建筑能夠?qū)崿F(xiàn)持續(xù)節(jié)能效果。通過合理設(shè)計工業(yè)建筑技術(shù)方案提高自身對于未來能源消耗量水平的了解能力以及節(jié)能改造效率。

3 工業(yè)建筑的綠色節(jié)能應(yīng)用

3.1 能源優(yōu)化措施

工業(yè)建筑在建筑能耗中的消耗占比是比較大的，在能源利用過程中進(jìn)行合理選擇可再生能源十分重要，比如天然氣、水能等。天然氣和風(fēng)能是目前比較受歡迎的一種清潔能源。天然氣與石油相比具有較低的價格，是較好的替代能源。利用這一優(yōu)勢，可從源頭上減少能源損耗及環(huán)境污染。目前國內(nèi)在建筑能源方面存在浪費(fèi)現(xiàn)象，如在辦公區(qū)域使用傳統(tǒng)空調(diào)進(jìn)行供暖與制冷，而采用制冷系統(tǒng)與傳統(tǒng)能源發(fā)電方式進(jìn)行能源補(bǔ)給，這樣既不節(jié)能又浪費(fèi)資源，還會帶來一些安全隱患，而且對環(huán)境造成污染。因此，應(yīng)該盡量減少空調(diào)能耗等因素，使節(jié)能技術(shù)融入工業(yè)建筑中去。在工業(yè)建筑中應(yīng)該制定各種節(jié)能管理制度，并嚴(yán)格執(zhí)行；通過合理規(guī)劃實(shí)現(xiàn)能源資源節(jié)約使用；同時嚴(yán)格要求企業(yè)員工使用符合標(biāo)準(zhǔn)的產(chǎn)品和服務(wù)，實(shí)現(xiàn)綠色生產(chǎn)和消費(fèi)。

3.2 采用節(jié)能設(shè)備

在能源利用方面，要對設(shè)備進(jìn)行科學(xué)規(guī)劃，充分利用有限的資源，采用最先進(jìn)的設(shè)備與系統(tǒng)降低能源消耗，保證生產(chǎn)高效運(yùn)行。工業(yè)建筑節(jié)能工作的重點(diǎn)應(yīng)該放在節(jié)能上。對重點(diǎn)用能設(shè)備實(shí)行定期檢修，降低能耗水平的同時，對其進(jìn)行節(jié)能改造。對于鍋爐、風(fēng)機(jī)、空壓機(jī)、壓縮機(jī)等設(shè)備可以采取節(jié)能改造措施提高能源利用效率。同時要采用高效的能源與環(huán)境友好型技術(shù)設(shè)備降低用能污染，提高環(huán)境效益。對于不適宜用于生產(chǎn)使用的設(shè)備進(jìn)行改造或更換，要充分考慮其節(jié)能效果，減少能耗與污染排放，有效降低能源消耗。

3.3 運(yùn)行維護(hù)

在實(shí)際的工作中，要從細(xì)節(jié)入手，不斷優(yōu)化能源系統(tǒng)，降低能源消耗，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)工業(yè)建筑的綠色節(jié)能。第一，在實(shí)際日常運(yùn)行中要有完善的應(yīng)急預(yù)案保證其安全可靠。對于一些設(shè)備故障及突發(fā)情況應(yīng)立即采取措施使其恢復(fù)正常運(yùn)行狀態(tài)后，進(jìn)行維護(hù)或維修，以保證其性能，繼續(xù)發(fā)揮作用并減少能耗損耗。第二，要在設(shè)備運(yùn)行過程中定期測量設(shè)備各項參數(shù)，及時進(jìn)行更新，保證設(shè)備性能符合相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)要求。第三，保證各個管道排水暢通，要加強(qiáng)對建筑物內(nèi)各種管道及閥門等設(shè)備之間的檢修，避免發(fā)生不必要的故障。第四，采用清潔消毒處理技術(shù)，以保證建筑空氣潔凈度、水質(zhì)、溫度、濕度等環(huán)境因素。第五，對使用過程中產(chǎn)生的有害物質(zhì)，如廢機(jī)油等有害物質(zhì)進(jìn)行及時收集處理，并定期進(jìn)行排廢，降低對環(huán)境和資源的壓力。

3.4 提高用水效率

工業(yè)建筑大多是承擔(dān)重復(fù)性工作，勞動強(qiáng)度大，在此過程中耗能較多。要想提高用水效率就必須將水資源充分利用起來。工業(yè)用水是人類生產(chǎn)生活中一項重要而又不可缺少之物，為了提高其效率，工業(yè)用水必須有科學(xué)合理的管理措施，提高建筑水資源利用效率。①設(shè)置循環(huán)水泵抽水系統(tǒng)；②在廠房內(nèi)設(shè)置集水井或蓄水池；③通過管道接入室外供水系統(tǒng)；④在建筑室內(nèi)加裝供水設(shè)備；⑤改造循環(huán)水泵，將其設(shè)置在建筑物內(nèi)，增加水循環(huán)面積；⑥安裝節(jié)水型器具或設(shè)備，對節(jié)水型器具進(jìn)行升級改造；⑦加強(qiáng)用水設(shè)備維護(hù)保養(yǎng)[3]。

3.5 采取節(jié)能技術(shù)與手段

工業(yè)建筑節(jié)能存在一定的技術(shù)問題，因此需要開展科學(xué)研究，引進(jìn)先進(jìn)的施工工藝與裝備，采取先進(jìn)的技術(shù)與手段，加強(qiáng)工業(yè)建筑節(jié)能改造力度。要根據(jù)自身使用特點(diǎn)及實(shí)際情況確定具體節(jié)能措施，加強(qiáng)與外部專業(yè)機(jī)構(gòu)之間的合作，在生產(chǎn)技術(shù)方面積極探索實(shí)現(xiàn)工廠設(shè)備的節(jié)能。目前最普遍采用“三廢”（廢水、廢氣、廢渣）處理技術(shù)，生產(chǎn)過程中，要注重環(huán)保、可持續(xù)發(fā)展理念，并將其融入生產(chǎn)中去，提高能源利用率，從而減少環(huán)境污染，實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展模式，達(dá)到減少污染物排放和環(huán)境友好型建筑的目的。通過不斷改進(jìn)，實(shí)現(xiàn)建筑物節(jié)能的目標(biāo)，同時還可以提高建筑整體質(zhì)量、使用年限及運(yùn)行效率，降低能耗損失和減少環(huán)境污染等目標(biāo)。

3.6 提高建筑物整體性能

由于工業(yè)建筑通常是利用高溫、高壓、高濕、高寒等條件進(jìn)行生產(chǎn)，因此工業(yè)企業(yè)為了提高建筑物的整體性能，需要在建筑物外部設(shè)置大量的保溫隔熱材料或者對設(shè)備外殼進(jìn)行合理設(shè)計。此外，為進(jìn)一步降低建筑物整體耗能水平，還需要對建筑物整體結(jié)構(gòu)、能耗指標(biāo)等方面給予優(yōu)化和提升。為了實(shí)現(xiàn)對建筑物能耗降低以及耗值提升的目標(biāo)，需要優(yōu)化建筑物結(jié)構(gòu)方案、對能源設(shè)施進(jìn)行合理配置、調(diào)整建筑物內(nèi)部設(shè)備位置、加強(qiáng)外墻保溫技術(shù)以及控制室內(nèi)溫度等。對于工業(yè)建筑來說，這些技術(shù)和措施能夠有效減少能源浪費(fèi)問題，而且可以使能源效率得到大幅提升，同時還能夠通過對能耗數(shù)據(jù)監(jiān)測以及對節(jié)能改造技術(shù)等方面進(jìn)行有效優(yōu)化，為建筑物整體性能做出有效改善。以制冷系統(tǒng)為例，通過對建筑空調(diào)系統(tǒng)升級改造能夠?qū)崿F(xiàn)對整個建筑物制冷系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化，并使整個空間都能夠?qū)崿F(xiàn)自然制冷模式。

3.7 綠色建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計

工業(yè)建筑的綠色節(jié)能設(shè)計還要對建筑結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化，通過優(yōu)化結(jié)構(gòu)設(shè)計達(dá)到更好的節(jié)能效果。①采用先進(jìn)的材料，增強(qiáng)房屋的抗沖擊性能；②合理布置采光與通風(fēng)裝置；③選擇合理結(jié)構(gòu)體系，優(yōu)化結(jié)構(gòu)設(shè)計，在滿足規(guī)范和計算要求的基礎(chǔ)上盡量減少鋼筋、混凝土等傳統(tǒng)建筑材料的使用，減少對建筑物的破壞，使建筑物達(dá)到可持續(xù)發(fā)展的要求。在對整個建筑進(jìn)行設(shè)計時應(yīng)采用各種節(jié)能環(huán)保材質(zhì)作為材料，同時還要考慮自身建筑結(jié)構(gòu)及使用功能的綜合需求，盡可能降低能源消耗。充分利用建筑中結(jié)構(gòu)材料本身所具有的自然屬性以及建筑所具有的特性達(dá)到節(jié)能效果，降低建筑能耗，符合環(huán)保相關(guān)要求。

4 結(jié)語

隨著我國經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，對工業(yè)建筑的設(shè)計工作應(yīng)根據(jù)國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平相應(yīng)提高和細(xì)化。與此同時，國內(nèi)工業(yè)產(chǎn)品產(chǎn)量逐年增加，能源消耗也相應(yīng)增加，因此，節(jié)能應(yīng)該成為我國工業(yè)建筑設(shè)計必須遵循的一個重要原則。在我國現(xiàn)階段，必須大力發(fā)展工業(yè)，做到資源節(jié)約、環(huán)境友好型生產(chǎn)、生活，提高產(chǎn)品質(zhì)量和競爭力。