林玉聰

（中國(guó)市政工程?hào)|北設(shè)計(jì)研究總院有限公司，長(zhǎng)春 130000）

1 工業(yè)建筑節(jié)能設(shè)計(jì)現(xiàn)狀

當(dāng)前，工業(yè)建筑的節(jié)能設(shè)計(jì)并無(wú)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范，大多依賴工業(yè)建筑設(shè)計(jì)師的主觀認(rèn)知與項(xiàng)目經(jīng)驗(yàn)，工業(yè)建筑節(jié)能設(shè)計(jì)存在如下問(wèn)題。

1）工業(yè)建筑節(jié)能設(shè)計(jì)更側(cè)重于施工階段的節(jié)能材料與施工工藝的設(shè)計(jì)與實(shí)施，而忽視了工業(yè)建筑投產(chǎn)運(yùn)營(yíng)階段的長(zhǎng)期性能耗問(wèn)題。

2）以大規(guī)模工業(yè)廠房為研究對(duì)象，對(duì)其開展節(jié)能設(shè)計(jì)最早起源于西方發(fā)達(dá)國(guó)家，受到現(xiàn)代統(tǒng)計(jì)學(xué)理念的影響，西方國(guó)家對(duì)工業(yè)建筑的節(jié)能設(shè)計(jì)多建立在大量的建筑能耗實(shí)測(cè)、量化、統(tǒng)計(jì)、分析基礎(chǔ)上，并結(jié)合具體的節(jié)能指標(biāo)對(duì)工業(yè)建筑的水、電、暖通等環(huán)節(jié)加以優(yōu)化設(shè)計(jì)。節(jié)能設(shè)計(jì)方案高度契合了工業(yè)建筑個(gè)體的建筑外環(huán)境、建筑體形、建筑空間以及生產(chǎn)工藝實(shí)施要求。而當(dāng)前我國(guó)對(duì)工業(yè)建筑實(shí)施與運(yùn)營(yíng)階段的個(gè)性化能耗數(shù)據(jù)量化與統(tǒng)計(jì)精度不高，節(jié)能方案設(shè)計(jì)缺少翔實(shí)、精準(zhǔn)的數(shù)據(jù)支撐。

3）近年來(lái)，綠色設(shè)計(jì)理念在建筑領(lǐng)域的滲透使得民用建筑的節(jié)能環(huán)保性能顯著提升。一般情況下通常利用節(jié)能環(huán)保材料對(duì)民用建筑的內(nèi)外墻進(jìn)行堆砌填充，以提高民用建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)的隔熱性能；或是采用能耗更低、性能更優(yōu)的暖通設(shè)備設(shè)施，以降低民用建筑在實(shí)際運(yùn)營(yíng)過(guò)程中的熱工消耗。而對(duì)于以工業(yè)化大規(guī)模生產(chǎn)為建筑功能的廠房，在有限建設(shè)成本的約束下，節(jié)能環(huán)保材料的運(yùn)用普遍較少。

2 工業(yè)建筑節(jié)能設(shè)計(jì)理念

工業(yè)建筑的節(jié)能設(shè)計(jì)旨在利用建筑空間、體形、功能布局的合理科學(xué)設(shè)計(jì)優(yōu)化工業(yè)廠房的節(jié)能環(huán)保方案，最大限度地降低工業(yè)廠房的能耗。但與結(jié)構(gòu)規(guī)整、分布集中、功能單一的民用建筑不同，工業(yè)建筑結(jié)構(gòu)復(fù)雜、各分區(qū)性質(zhì)與功能各異，因而對(duì)建筑節(jié)能減排、降低能耗的需求也有所差異。如在工業(yè)建筑中，某些常規(guī)性生產(chǎn)車間僅需提高建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)的隔熱性能，降低建筑的熱工消耗；而對(duì)于某些化工類生產(chǎn)作業(yè)場(chǎng)所則需要設(shè)計(jì)專業(yè)的污水、廢氣凈化系統(tǒng)，減少化工生產(chǎn)廢棄物排放造成的環(huán)境污染。鑒于工業(yè)建筑結(jié)構(gòu)復(fù)雜、功能多樣，工業(yè)建筑的節(jié)能設(shè)計(jì)方案應(yīng)充分考慮各功能分區(qū)節(jié)能降耗的個(gè)性化特質(zhì)，在合理布局、科學(xué)分區(qū)的基礎(chǔ)上，抓好建筑供暖、排風(fēng)、污染物凈化等建筑節(jié)能要點(diǎn)，切實(shí)滿足工業(yè)建筑的工業(yè)生產(chǎn)與節(jié)能減排要求[1]。

2.1 工業(yè)建筑選址

工業(yè)建筑的選址與建筑節(jié)能成效息息相關(guān)，例如，對(duì)于需要大量服務(wù)器集成運(yùn)行的云計(jì)算部署環(huán)境或數(shù)據(jù)中心，考慮到服務(wù)器運(yùn)行會(huì)產(chǎn)生過(guò)高的溫度，可將其選址在低溫、恒溫地區(qū)，以降低空調(diào)制冷與恒溫調(diào)控帶來(lái)的能耗。微軟公司就將企業(yè)數(shù)據(jù)中心的服務(wù)器云環(huán)境搭建在海底，利用海底的低溫洋流對(duì)數(shù)據(jù)中心的環(huán)境溫度進(jìn)行冷卻與調(diào)控，極大地減少了數(shù)據(jù)中心運(yùn)行的制冷能耗。因此，在工業(yè)建筑選址時(shí)，需要充分考慮工業(yè)生產(chǎn)工藝對(duì)場(chǎng)所或環(huán)境的特殊性需求，結(jié)合當(dāng)?shù)氐牡匦蔚孛病夂蛩牡茸匀画h(huán)境條件綜合選址，以更好地匹配工業(yè)建筑的環(huán)境需求、建筑技術(shù)。

2.2 整體節(jié)能布置

工業(yè)建筑的節(jié)能設(shè)計(jì)需從全局整體視角加以謀劃，在綜合考慮工業(yè)建筑不同功能分區(qū)的節(jié)能降耗需求以及工業(yè)建筑本身體形與空間結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，對(duì)工業(yè)建筑的空間布局、空間朝向等加以設(shè)計(jì)，例如，加劇建筑內(nèi)外環(huán)境的自然氣流交互，以降低工業(yè)建筑內(nèi)的溫度；或減少工業(yè)建筑與外空氣接觸的結(jié)構(gòu)體積，以減小工業(yè)建筑的體形系數(shù)，降低工業(yè)建筑夏季制冷與冬季供暖保溫的能耗[2]；或設(shè)計(jì)特殊的工業(yè)建筑空間布局，對(duì)于有恒濕生產(chǎn)作業(yè)要求的工業(yè)場(chǎng)所設(shè)計(jì)高層、南向空間，充分利用太陽(yáng)輻射的熱量，避免前方高層建筑對(duì)日光的遮擋與阻隔，提高恒溫設(shè)備運(yùn)行的效率。

2.3 節(jié)能材料與節(jié)能設(shè)備

節(jié)能材料與節(jié)能設(shè)備是工業(yè)建筑節(jié)能設(shè)計(jì)方案落地與實(shí)施的重要工具。在工業(yè)建筑節(jié)能設(shè)計(jì)中，應(yīng)將適宜的節(jié)能材料和設(shè)備與科學(xué)合理的建筑技術(shù)和空間布局巧妙地組合起來(lái)，滿足工業(yè)生產(chǎn)與工業(yè)實(shí)施的節(jié)能要求。例如，可在工業(yè)建筑墻體中鋪設(shè)堆砌保溫材料，為工業(yè)建筑安裝阻熱型門窗，提高工業(yè)建筑的恒溫性能，從源頭上控制室內(nèi)恒溫恒濕的能耗。在鋪設(shè)節(jié)能材料或采購(gòu)節(jié)能設(shè)備時(shí)，節(jié)能設(shè)計(jì)師需精確計(jì)算工業(yè)建筑不同分區(qū)的室內(nèi)面積，采集與測(cè)量室內(nèi)溫度濕度在不同時(shí)期的演變數(shù)據(jù)，利用數(shù)據(jù)模型模擬一定空間面積下節(jié)能材料與設(shè)備的可行性，從而科學(xué)設(shè)計(jì)和選擇適宜的節(jié)能材料與相應(yīng)規(guī)格的節(jié)能設(shè)備。

3 工業(yè)建筑節(jié)能設(shè)計(jì)要點(diǎn)

3.1 通風(fēng)節(jié)能設(shè)計(jì)

工業(yè)建筑良好的通風(fēng)設(shè)計(jì)可提高工業(yè)廠房?jī)?nèi)空氣的流通性，保障工業(yè)生產(chǎn)工藝作業(yè)時(shí)機(jī)械設(shè)施的穩(wěn)定運(yùn)行，提高工作人員的作業(yè)舒適度。在對(duì)工業(yè)建筑的通風(fēng)節(jié)能進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)充分利用自然通風(fēng)的優(yōu)勢(shì)，在符合當(dāng)?shù)刈匀伙L(fēng)力與風(fēng)向的標(biāo)準(zhǔn)下設(shè)計(jì)通風(fēng)口的位置、朝向與大小，以良好的進(jìn)氣與排氣交換達(dá)到更強(qiáng)通風(fēng)換氣的目的。此外，建筑通風(fēng)節(jié)能設(shè)計(jì)也應(yīng)充分借助通風(fēng)輔助設(shè)備，結(jié)合當(dāng)?shù)匦夂蛱卣?、氣流走向與氣團(tuán)分布，以及工業(yè)建筑周邊建筑層高與空間分布等布設(shè)通風(fēng)設(shè)備，使得通風(fēng)設(shè)備的風(fēng)道走向與工業(yè)廠房局部區(qū)域的風(fēng)向一致，減小因風(fēng)向相逆給通風(fēng)設(shè)備帶來(lái)的負(fù)載壓力，降低通風(fēng)輔助設(shè)備的運(yùn)行能耗。

3.2 采光節(jié)能設(shè)計(jì)

工業(yè)建筑通常規(guī)模較大、人員密集，高精密的生產(chǎn)作業(yè)與設(shè)備操作對(duì)室內(nèi)采光要求嚴(yán)格，因此，在對(duì)工業(yè)建筑進(jìn)行采光節(jié)能設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)充分利用自然光輔助，與室內(nèi)照明設(shè)施相結(jié)合，減少室內(nèi)照明的電力消耗。例如，考慮到工業(yè)建筑的頂部通常較平坦且規(guī)整，可在頂部安裝反射光板，引入自然光提高室內(nèi)采光度；也可在工業(yè)建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)引入過(guò)堂結(jié)構(gòu)，從而更高效率地將自然光引入室內(nèi)，增加廠區(qū)的采光率。同時(shí)，也可在工業(yè)建筑的室內(nèi)使用節(jié)能型照明系統(tǒng)，或利用工業(yè)建筑頂部鋪設(shè)太陽(yáng)能光伏板發(fā)電，為廠區(qū)室內(nèi)照明提供清潔型能源[3]。

3.3 保溫節(jié)能設(shè)計(jì)

建筑保溫節(jié)能設(shè)計(jì)是工業(yè)建筑節(jié)能設(shè)計(jì)的重要內(nèi)容，尤其是對(duì)于我國(guó)北方區(qū)域的工業(yè)建筑，在進(jìn)入秋冬季節(jié)后建筑在供暖保溫方面的能耗急劇增加。當(dāng)前民用類建筑多采用巖棉板、聚苯乙烯泡沫塑料等節(jié)能材料作為建筑墻體與屋頂?shù)亩哑霾牧?，利用材料的保溫性能減少建筑的熱工消耗。在工業(yè)建筑保溫節(jié)能設(shè)計(jì)時(shí)，考慮到節(jié)能材料的成本與工業(yè)建筑的施工造價(jià)，通常在工業(yè)建筑外墻采用中空型混凝土磚融合隔熱性能較好的聚苯乙烯泡沫，可以有效阻隔建筑外的冷空氣進(jìn)入；在工業(yè)建筑內(nèi)墻采用燒結(jié)煤矸石多孔磚融合隔熱材料，可以有效阻隔室內(nèi)暖空氣溢出，降低工業(yè)建筑室內(nèi)供暖的能耗。屋面的保溫材料可采用常見的中空水泥板、泡沫玻璃板等，以泡沫玻璃板為例，利用其絕熱特性實(shí)現(xiàn)工業(yè)建筑的保冷、保溫，提高工業(yè)建筑整體保溫性能。當(dāng)前，各類保溫材料已成為建筑節(jié)能保溫設(shè)計(jì)的首要選擇，工業(yè)建筑可利用各種保溫材料附著在建筑外墻、內(nèi)墻、屋面上，可有效阻隔室內(nèi)暖空氣流失與室外冷空氣侵襲；通過(guò)保溫層與墻體、屋面形成多層空氣層，可有效降低墻體與屋面的熱傳導(dǎo)效應(yīng)。

3.4 其他節(jié)能設(shè)計(jì)

工業(yè)建筑的節(jié)能設(shè)計(jì)涉及建筑前期選址、整體規(guī)劃布局、功能分區(qū)設(shè)計(jì)、節(jié)能材料與節(jié)能設(shè)備的使用等。在工業(yè)建筑選址規(guī)劃時(shí)，節(jié)能設(shè)計(jì)人員通常需要反復(fù)踏勘現(xiàn)場(chǎng)，詳細(xì)測(cè)量現(xiàn)場(chǎng)的自然環(huán)境演變數(shù)據(jù)，并融合選址現(xiàn)場(chǎng)的自然地理特征，對(duì)工業(yè)建筑的空間布局與空間結(jié)構(gòu)進(jìn)行節(jié)能化設(shè)計(jì)。在對(duì)工業(yè)建筑的通風(fēng)、采光、保溫等環(huán)節(jié)進(jìn)行節(jié)能設(shè)計(jì)后，需通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)勘察與實(shí)測(cè)分析工業(yè)建筑中的各類能量損耗情況，例如，在工業(yè)建筑設(shè)計(jì)模擬實(shí)測(cè)后，發(fā)現(xiàn)廠房的門窗是影響工業(yè)建筑保溫性能的關(guān)鍵，出于通行與室內(nèi)采光的需要，工業(yè)廠房通常會(huì)布設(shè)眾多門窗，但門窗四周部位的密封性不高會(huì)導(dǎo)致室內(nèi)保溫性能降低，因此，工業(yè)建筑節(jié)能設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)綜合考慮采光與保溫要求，盡可能減少門窗數(shù)量，或采用具有良好密封性的門窗，以減少室內(nèi)熱量外泄，降低熱工消耗。

4 工業(yè)建筑節(jié)能改造要點(diǎn)

4.1 建筑信息與耗能數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)

建筑信息與耗能數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析可為工業(yè)建筑節(jié)能設(shè)計(jì)與改造提供量化數(shù)據(jù)支撐，也可為工業(yè)建筑節(jié)能設(shè)計(jì)確定能耗較高的環(huán)節(jié)，準(zhǔn)確定位節(jié)能優(yōu)化內(nèi)容。以工業(yè)建筑墻體保溫節(jié)能研究為例，可采用數(shù)值模擬、實(shí)驗(yàn)室測(cè)試、定期采樣實(shí)測(cè)等方法研究外墻系統(tǒng)某構(gòu)造層的溫度、濕度變化及影響因素。當(dāng)前，國(guó)內(nèi)建筑領(lǐng)域?qū)ㄖ牧纤魵鉂B透系數(shù)的認(rèn)知和重視程度不夠，缺少對(duì)高保溫、低能耗墻體濕熱參數(shù)長(zhǎng)期實(shí)測(cè)、跟蹤，無(wú)法確定建成的低能耗外墻是否能夠有效地實(shí)現(xiàn)室內(nèi)防水隔氣和室外防水透氣的功能。在對(duì)工業(yè)建筑墻體的保溫性能進(jìn)行定量研究時(shí)，可在工業(yè)建筑墻體的東、南、西和北4個(gè)方向的外墻內(nèi)預(yù)埋溫濕度傳感器，同時(shí)在被測(cè)試墻體的室內(nèi)、外側(cè)分別安裝溫濕度傳感器，實(shí)測(cè)被測(cè)試墻體室內(nèi)外側(cè)空氣和墻體內(nèi)部空腔內(nèi)濕空氣的溫度t和相對(duì)濕度φ，長(zhǎng)期實(shí)測(cè)外墻內(nèi)部的不同位置的溫度和濕度數(shù)據(jù)，分析墻體內(nèi)部溫度、濕度變化規(guī)律和墻體構(gòu)造的合理性，為工業(yè)建筑保溫節(jié)能相關(guān)領(lǐng)域研究提供數(shù)據(jù)支持[4]。

4.2 節(jié)能材料的推廣應(yīng)用

工業(yè)建筑的節(jié)能設(shè)計(jì)有賴于節(jié)能材料的科學(xué)合理應(yīng)用。在選擇節(jié)能材料時(shí)，節(jié)能設(shè)計(jì)人員應(yīng)當(dāng)充分考慮工業(yè)建筑所在區(qū)域的氣候條件、地形地貌、周邊建筑等，實(shí)測(cè)出該區(qū)域的日照、溫度、濕度、風(fēng)速、風(fēng)向，基于以上因素選擇適宜的節(jié)能材料。此外，工業(yè)建筑節(jié)能設(shè)計(jì)也應(yīng)當(dāng)注重新型節(jié)能技術(shù)的引入與運(yùn)用，例如，工業(yè)建筑中采用LOW-E玻璃這一節(jié)能材料替代普通玻璃；在工業(yè)建筑的通風(fēng)設(shè)備中添加SCR催化劑，及時(shí)有效地處理工業(yè)廠房作業(yè)環(huán)境內(nèi)的有毒氣體，可減少有毒氣體處理流程與處理能耗，降低有毒氣體的排放量，進(jìn)一步落實(shí)工業(yè)建筑的節(jié)能降耗。

5 結(jié)語(yǔ)

節(jié)能設(shè)計(jì)是現(xiàn)階段實(shí)現(xiàn)工業(yè)領(lǐng)域可持續(xù)發(fā)展的重點(diǎn)。隨著工業(yè)產(chǎn)業(yè)的規(guī)?；l(fā)展，大量企業(yè)在逐步推進(jìn)建筑節(jié)能理念的應(yīng)用，同時(shí)對(duì)現(xiàn)有老舊的工業(yè)建筑進(jìn)行大規(guī)模的節(jié)能改造。因此，技術(shù)人員應(yīng)積極關(guān)注節(jié)能建筑的設(shè)計(jì)選址、節(jié)能技術(shù)材料的應(yīng)用，最大限度地發(fā)揮節(jié)能設(shè)計(jì)方案的能耗控制效果。