基于綠色建筑設(shè)計理念的工業(yè)建筑設(shè)計探討

【摘要】綠色建筑設(shè)計理念是解決目前建筑業(yè)高能耗和高污染問題的有效途徑，工業(yè)建筑體量大，采取綠色節(jié)能設(shè)計可以有效減少資源消耗，對節(jié)能環(huán)保具有積極意義。文章基于綠色建筑設(shè)計理念，分析了其在工業(yè)建筑設(shè)計中的特性，從整體與單體兩方面提出設(shè)計策略，并提出具體節(jié)能設(shè)計與質(zhì)量管控方法，期望能夠為相關(guān)工作者提供參考與幫助。

【關(guān)鍵詞】綠色建筑；工業(yè)建筑；建筑設(shè)計

【中圖分類號】TU201.5 【文獻(xiàn)標(biāo)志碼】A 【文章編號】1673-6028（2024）11-0069-03

0 引言

工業(yè)建筑能源消耗較大，同時部分生產(chǎn)內(nèi)容還會造成環(huán)境污染，在建筑業(yè)越來越重視環(huán)境保護(hù)與可持續(xù)發(fā)展的背景下，制定一套科學(xué)、可行的綠色設(shè)計方案對推動建筑行業(yè)綠色發(fā)展具有重要現(xiàn)實意義。在工業(yè)建筑設(shè)計中應(yīng)用綠色理念，通過優(yōu)化建筑布局，采用節(jié)能環(huán)保材料，提高能源利用率，有助于實現(xiàn)工業(yè)建筑的綠色轉(zhuǎn)型，推動工業(yè)建筑向綠色、環(huán)保和高效方向發(fā)展。

1 綠色建筑設(shè)計理念分析

建筑行業(yè)在國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展中占有重要地位，但其能源消耗量巨大，導(dǎo)致建筑能耗過大，建筑成本不斷上升，環(huán)境污染嚴(yán)重，與可持續(xù)發(fā)展理念相悖，也降低了建設(shè)項目經(jīng)濟(jì)效益[1]。從節(jié)能、節(jié)約土地和材料等環(huán)保觀點來看，綠色建筑符合國家倡導(dǎo)的綠色發(fā)展理念，在綠色建筑理念下開展建筑設(shè)計能夠有效降低資源浪費。從節(jié)約能源、順應(yīng)可持續(xù)發(fā)展的角度出發(fā)，當(dāng)代建筑的設(shè)計需要落實節(jié)能減排的方針，提升建筑經(jīng)濟(jì)與社會價值，防止資源浪費。在降低工業(yè)建筑項目對生態(tài)環(huán)境造成破壞的基礎(chǔ)上，為建筑使用者提供良好工作條件，推動建筑業(yè)可持續(xù)發(fā)展。

2 綠色建筑設(shè)計理念在工業(yè)建筑設(shè)計中的特性

2.1 能源高效利用

在工業(yè)建筑設(shè)計中，綠色建筑設(shè)計理念強調(diào)合理分配資源，有效節(jié)約資源，減少建筑施工過程中不需要的廢棄物，選用可再生、可循環(huán)利用的建材，經(jīng)過優(yōu)化設(shè)計，使工業(yè)建筑在整個生命周期內(nèi)最小化資源消耗。通過合理使用太陽能、風(fēng)能等可再生能源，降低建筑對化石能源的依賴，如設(shè)計合理的太陽能光伏板安裝位置，為工業(yè)建筑提供綠色電能，利用節(jié)能的采暖、通風(fēng)及空調(diào)系統(tǒng)，減少建筑能耗。

2.2 建筑環(huán)境保護(hù)

綠色建筑設(shè)計理念注重降低工業(yè)建筑在生產(chǎn)和使用過程中所產(chǎn)生的對周圍環(huán)境的污染，優(yōu)化生產(chǎn)工藝和流程，降低有害物質(zhì)的排放量，凈化排出的廢水和廢氣，保證符合環(huán)境標(biāo)準(zhǔn)。工業(yè)建筑設(shè)計要注重與周邊自然環(huán)境的協(xié)調(diào)，維護(hù)生態(tài)系統(tǒng)的完整與穩(wěn)定，如在廠區(qū)周邊種植綠化帶，增加植被覆蓋率，提高空氣品質(zhì)，合理規(guī)劃建筑物布局，減少對自然景觀的破壞。

2.3 可持續(xù)性發(fā)展

綠色建筑設(shè)計理念重視工業(yè)建筑可持續(xù)性發(fā)展，通過使用環(huán)境友好的材料、節(jié)能技術(shù)以及智能化的管理方法，減少建筑的壽命周期費用，提升建筑的耐久性和維護(hù)性。綠色建筑設(shè)計的核心思想是為使用者創(chuàng)造一個健康舒適的工作環(huán)境，通過改善室內(nèi)空氣品質(zhì)、調(diào)節(jié)室內(nèi)溫度、增加自然采光與通風(fēng)來提高工作人員的工作效率和生活品質(zhì)[2]。在工業(yè)建筑設(shè)計中，要正確選用新型環(huán)保材料，對建成內(nèi)部工程展開徹底檢測，確保所使用的材質(zhì)達(dá)到綠色環(huán)保要求，避免甲醛等有毒物質(zhì)對人體造成傷害，確保建筑內(nèi)生產(chǎn)環(huán)境安全可靠。

3 基于綠色建筑設(shè)計理念的工業(yè)建筑設(shè)計

新型能源用薄膜電容器技改四期項目基地地勢較平坦、視野開闊，建設(shè)用地平整到位，周邊無高層建筑，基地范圍內(nèi)無古樹名木、文物古跡。項目總用地面積為90 883.89 m2，建筑分類為夏熱冬暖南區(qū)公共建筑。本項目建筑設(shè)計在保持兩期建筑物風(fēng)格統(tǒng)一的前提下，突出現(xiàn)代化、國際范的企業(yè)視野，人性化、規(guī)范化的企業(yè)氛圍，并體現(xiàn)嚴(yán)謹(jǐn)、務(wù)實、高效的行業(yè)精神。

3.1 綠色整體設(shè)計

在綠色建筑設(shè)計理念指導(dǎo)下，工業(yè)建筑設(shè)計應(yīng)充分開發(fā)和利用各類能源與材料，滿足節(jié)能環(huán)保要求。一方面，要加強設(shè)計師的職業(yè)素質(zhì)和環(huán)境保護(hù)意識，做好室內(nèi)構(gòu)造和材質(zhì)的節(jié)能設(shè)計，把綠色建筑理念貫徹到整個建設(shè)過程中，以此來提高建筑節(jié)能效益。另一方面，還要完善建設(shè)計劃與建設(shè)流程，強化建設(shè)全流程管理，實現(xiàn)廢物達(dá)標(biāo)排放與重復(fù)使用，緩解高能耗等問題，提高工業(yè)建筑節(jié)能指標(biāo)[3]。本項目整體采用高效率的現(xiàn)代造型表達(dá)方式，創(chuàng)造比例協(xié)調(diào)、優(yōu)美的建筑體量，設(shè)計采用了易實施的成熟工藝，配以耐候性好、區(qū)域附近易得的裝飾材料。

本項目總平面規(guī)劃充分利用當(dāng)?shù)爻Ｄ觑L(fēng)向，在主體建筑布局中留出通風(fēng)廊道，以利于建筑單體的通風(fēng)，減少能耗。建筑單體充分利用自然通風(fēng)，減少空調(diào)使用?；诰G色整體設(shè)計，本項目注重工業(yè)建筑與周邊環(huán)境的和諧共生，保護(hù)生物多樣性，促進(jìn)綠色生態(tài)網(wǎng)絡(luò)建設(shè)，室內(nèi)外景觀采取樹木、花園、水體等綠化措施，可改造局部小氣候。在設(shè)計初期融入生態(tài)思維，通過優(yōu)化建筑布局、采用自然采光與通風(fēng)策略等方式實現(xiàn)節(jié)能目的，因此本項目中建筑構(gòu)件結(jié)合造型，加強了遮陽構(gòu)件的作用，既符合氣候特點、又具有技術(shù)美感。

為了實現(xiàn)綠色資源高效利用，本項目中大面積屋頂用來放置光熱發(fā)電設(shè)備，可作為園區(qū)補充能源。將光伏發(fā)電系統(tǒng)應(yīng)用在建筑屋頂上，不僅可以隔絕太陽輻射，還可以將太陽能轉(zhuǎn)化為電能，供應(yīng)建筑內(nèi)部的照明系統(tǒng)，減少外部墻體溫度，降低室內(nèi)空調(diào)負(fù)荷。

3.2 綠色單體設(shè)計

在不同的工業(yè)建筑空間內(nèi)，各種設(shè)備運行采用不同生產(chǎn)流程，完成多種生產(chǎn)任務(wù)，工序之間存在著多種能量轉(zhuǎn)換，并會產(chǎn)生相應(yīng)廢棄物。能量的循環(huán)利用是制造行業(yè)追求的理想生產(chǎn)目標(biāo)，然而在實際生產(chǎn)中無法完全回收，提高可回收能量的比例，已成為現(xiàn)代綠色建筑理念下工業(yè)建筑設(shè)計的重要方向。在總體規(guī)劃方案下，針對工業(yè)生產(chǎn)過程中能耗、機械散熱、環(huán)境保護(hù)等方面的問題，有針對性地采取節(jié)能措施，對不同建筑空間的窗戶、屋頂、墻壁在采光、材料、通風(fēng)，甚至是吸收熱量等方面都采取單獨設(shè)計。在工業(yè)建筑設(shè)計中，通過合理單體化設(shè)計，能夠最大限度提高生產(chǎn)效率，滿足生產(chǎn)需求，同時還要重視建筑本身的熱量交換系統(tǒng)與生產(chǎn)布置之間的能量、材料運輸?shù)葐栴}，把工業(yè)建筑中的各部分進(jìn)行有機整合，在保證生產(chǎn)流程要求的前提下，盡量減少能耗，提高資源利用效率。

3.3 綠色節(jié)能設(shè)計

3.3.1 通風(fēng)采光與照明設(shè)計

在通風(fēng)方面，需綜合考慮自然通風(fēng)與機械通風(fēng)的結(jié)合。自然通風(fēng)通過合理布局窗戶和天窗，利用風(fēng)壓和熱壓原理實現(xiàn)空氣對流，減少能耗。機械通風(fēng)則通過安裝排氣扇、通風(fēng)機等設(shè)備，確保室內(nèi)空氣質(zhì)量。設(shè)計時，可引入智能控制系統(tǒng)，根據(jù)室內(nèi)溫濕度自動調(diào)節(jié)通風(fēng)設(shè)備，實現(xiàn)節(jié)能效果，也可以利用太陽能、風(fēng)能等可再生能源為通風(fēng)系統(tǒng)供電，進(jìn)一步推動綠色低碳設(shè)計。節(jié)能設(shè)計采用被動式通風(fēng)，合理布局工業(yè)建筑中窗戶與天窗位置，利用風(fēng)向和溫差形成自然對流，減少機械通風(fēng)的依賴。

在采光方面，工業(yè)建筑窗戶可使用百葉窗或其他遮陽裝置，平衡采光與遮陽需求，避免陽光直射室內(nèi)溫度快速升高。在建筑節(jié)能設(shè)計方案中融入遮陽技術(shù)，采用鋁合金百葉窗和滾動式百葉窗作為外遮陽構(gòu)造，采用雙層玻璃作為中間遮陽結(jié)構(gòu)來降低太陽直射，并結(jié)合室外遮陽的方法來維持房間的適宜溫度。使用空心百葉窗的內(nèi)遮陽能夠阻擋80%以上的太陽紅外輻射，并且不會對工業(yè)建筑室內(nèi)照明造成干擾，能夠保持室內(nèi)溫度平衡，基本能使室內(nèi)溫度指標(biāo)下降4～6 ℃ ，工業(yè)建筑可節(jié)省大約30%的空調(diào)能耗。

傳統(tǒng)建筑照明節(jié)能設(shè)計主要是通過調(diào)節(jié)系統(tǒng)運行負(fù)荷、減少開燈數(shù)量以及加裝節(jié)能燈等方式實現(xiàn)，但局限性較大。通過調(diào)整工業(yè)建筑的朝向和布局，增加墻體門窗比例，采用高透光門窗并減少密閉隔層數(shù)目，不僅可以縮短建筑物照明系統(tǒng)使用時間，而且可以提高建筑物采光強度。根據(jù)工業(yè)建筑具體生產(chǎn)安排，將需要照明的區(qū)域有序劃分，明確照明時段與強度，也可以根據(jù)建筑使用需求在特定時刻開啟照明系統(tǒng)。在進(jìn)行設(shè)計時，要盡可能地選用高能效燈具，并滿足建筑物使用要求以及使用者對于光源質(zhì)量的要求，綜合比較不同光源功率、照明度、燈具成本，經(jīng)過全面評估后，選出具有較高性能價格比的照明方案。例如，將一般的鎢絲燈換成高壓鈉燈，不僅可以提高燈具的亮度，還可以節(jié)約能耗和成本。應(yīng)用聲音控制和感應(yīng)控制燈具可以在無須照明時自動關(guān)閉燈具，減輕電能消耗。

3.3.2 建筑墻體保溫設(shè)計

以往工業(yè)建筑多以水泥、水泥砂漿、磚塊等為主要墻體結(jié)構(gòu)，但近年來，隨著對保溫、節(jié)能等要求的提高，新型有機建筑材料正在逐漸替代原來的無機建筑材料。傳統(tǒng)的無機隔熱材料隔熱效果較差，且拆卸后的建筑廢料不可重復(fù)使用，已不能滿足建筑行業(yè)對節(jié)能環(huán)保綠色設(shè)計的需求，一些有機化合物具有良好的隔熱和生物降解性能，可以很好地滿足隔熱和節(jié)能的需要。工業(yè)建筑可以在墻體外涂覆無機材料，形成新型復(fù)合隔熱墻，在承載、隔聲等方面具有優(yōu)異的效果，并具有良好的保溫性能[4]。

工業(yè)建筑可以使用鋁合金門窗，在外墻和節(jié)能框架之間填充防水砂漿，且防水砂漿厚度不能超出外墻外框厚度。在防水砂漿完全干透、驗收合格后，才能安裝鋁合金主體框架，在它和附框之間用聚氨酯發(fā)泡劑填充縫隙，收口處采用中性密封膠，以確保工業(yè)建筑氣密性。門窗可采用熱反射鍍膜玻璃、中空玻璃等節(jié)能保溫材料，加強門窗遮光能力，同時對門窗做一定程度密封，從而實現(xiàn)隔熱保溫，在降溫同時也能減少工業(yè)建筑熱量損失，應(yīng)盡量避免使用吸水性強的保溫材料。雙層玻璃幕墻保溫效果相對較好，是一種性能價格比較高的新型幕墻，要降低窗戶和窗戶玻璃的散熱，需要從原材料、加工工藝等方面進(jìn)行調(diào)整，例如Low-E玻璃傳熱系數(shù)和遮陽系數(shù)較小，能夠?qū)崿F(xiàn)綠色建筑設(shè)計理念。

3.3.3 建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計

項目圍護(hù)結(jié)構(gòu)由外墻、屋面、樓板等組成，在采用綠色建筑設(shè)計同時，要確保各結(jié)構(gòu)達(dá)到平衡，施工過程中要根據(jù)日照變化來決定墻體布置方式。同時要考慮到風(fēng)速改變等環(huán)境因素，強化建筑節(jié)能設(shè)計。外墻設(shè)計采用巖棉板、聚氨酯等保溫材料構(gòu)筑雙層砌體內(nèi)墻或組合空心砌體內(nèi)墻，再通過多層材料的組合提高外墻隔熱效果。工業(yè)建筑外墻使用彩鋼波紋板金屬幕墻，采用低導(dǎo)熱率彩鋼波紋板，與玻璃棉、巖棉等高效保溫材料相結(jié)合，在幕墻內(nèi)部構(gòu)筑隔熱層可以有效地阻隔內(nèi)外熱傳遞。采用雙層幕墻設(shè)計形成空氣間層，利用空氣層的熱阻效應(yīng)，進(jìn)一步提高隔熱效果。建筑使用特殊造型的波紋板增加太陽輻射的反射和散射，降低太陽熱能對室內(nèi)溫度的影響，還要注意幕墻接縫的密封保溫細(xì)節(jié)處理，避免產(chǎn)生熱橋效應(yīng)。

3.4 整體建筑質(zhì)量管控

整體建筑質(zhì)量管控要保證設(shè)計方案能夠充分體現(xiàn)綠色建筑思想，包括合理選址、優(yōu)化布局、采用節(jié)能高效的建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)及材料、集成可再生能源利用體系等[5]。例如，使用環(huán)境友好型防水涂料和優(yōu)質(zhì)防水卷材等綠色材料，由于其優(yōu)異的防水性，可以有效防止水分滲入建筑結(jié)構(gòu)，延長建筑物使用壽命，提高建筑物耐久性。綠色建材設(shè)計注重便捷性，便于施工和安裝操作，能夠簡化施工步驟，降低作業(yè)復(fù)雜程度，在加快建設(shè)進(jìn)程的同時還能夠提高總體工程質(zhì)量。

在工業(yè)建筑的建設(shè)過程中，要加強對質(zhì)量的控制，嚴(yán)格遵循綠色建筑的標(biāo)準(zhǔn)與施工規(guī)范，采用綠色施工技術(shù)，提高施工效率與精度，降低材料浪費，減少對環(huán)境的污染。例如，本項目在廠房倉庫屋頂光伏發(fā)電系統(tǒng)安裝施工之前，必須對其結(jié)構(gòu)及承載能力進(jìn)行分析，光伏系統(tǒng)的面板太陽能電池板和支撐結(jié)構(gòu)會給房頂帶來更大的壓力，所以要保證屋頂?shù)某休d性，根據(jù)具體情況采取加固措施或更換輕質(zhì)光伏組件。另外，還要加大資金支持力度，引進(jìn)先進(jìn)的垃圾分類處理體系，對工業(yè)建筑建造中產(chǎn)生的建筑廢物實行分類處理和回收，實現(xiàn)綠色設(shè)計目標(biāo)。在工業(yè)建筑建設(shè)完工階段，要加強項目的驗收和評價，根據(jù)綠色建筑標(biāo)準(zhǔn)以及相關(guān)法律法規(guī)，對項目進(jìn)行全面驗收與評估，保證建筑的質(zhì)量符合設(shè)計要求，達(dá)到綠色建筑評價標(biāo)準(zhǔn)。

4 結(jié)語

在工業(yè)建筑設(shè)計過程中，設(shè)計師要對建筑功能需求有全面認(rèn)知，并根據(jù)綠色建筑理念進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計，在滿足生產(chǎn)需求的同時，合理選用節(jié)能設(shè)備和綠色建筑材料，有效降低工業(yè)建筑的能耗和排放?；诰G色建筑設(shè)計理念，對工業(yè)建筑設(shè)計進(jìn)行優(yōu)化，可有效降低能源浪費，為建筑使用者提供良好生產(chǎn)工作環(huán)境，同時也能提高工業(yè)建筑的經(jīng)濟(jì)和社會效益，推動建筑業(yè)健康發(fā)展。

參考文獻(xiàn)

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