節能設計在工業建筑設計中的應用

李鑫

（山西省機電設計研究院有限公司，山西太原 030000）

經濟發展很大程度上依賴于工業的發展，為了提高工業建設的效率與質量，需要對工業建筑進行優化。結合工業建筑節能設計的內容與要求，對工業建筑進行節能設計的優化，減少能源消耗，提高能源利用率，促進工業建筑的整體性能提升，使得工業建筑具有更好的發展優勢。

1 工業建筑中的節能設計概述

在工業建筑中，建筑能耗主要包括建筑材料的生產能耗和建筑的使用能耗。其中，建筑材料的生產能耗是指生產建筑材料的過程中消耗了的水、土、石、沙等自然資源與電、氣等動力能源。建筑的使用能耗是指建筑在使用過程中為實現室內環境的穩定性，設計了空調系統、通風系統、照明系統等所消耗的水、電、氣等能源。在滿足工藝生產室內環境要求的基礎上，合理利用能源與空間，實現節能、節地、環保，節約材料生產能耗的同時實現節約建筑使用能耗，這種理念稱為工業建筑節能設計，如圖1 所示。

圖1 工業建筑中的節能設計

工業生產極大地改變了人們的生活和生產方式，改變了人類生活的環境。從事工業生產的工業建筑成為影響人類生存環境的主要因素之一。人們對傳統的工業建筑的功能要求主要是實現基本功能，降低造價同時提升價值輸出。自20 世紀以來，我國的工業生產快速發展，為實現降低造價，我國采取粗放式的生產制造，雖然一定程度上降低造價，但加劇環境污染，能源消耗問題也日益嚴峻。隨著科技水平和社會經濟的不斷發展，工業建筑越來越注重高層次的生產需求，注重減少環境污染與能源浪費。因此提出對傳統產業結構和生產模式的調整，對當下的產生體系進行升級換代。促進新型高精尖工業建筑的改造與更新，落實可持續發展戰略，推動節能與綠色設計的開展。

2 節能設計在工業建筑中的應用現狀

隨著節能減排的理念與可持續發展戰略的持續推進，對各項建筑的節能設計標準提出更高的要求，目前在民用建筑中節能設計已取得顯著效果，較發達的地區能夠實現節能指標與預期目標相符。由于民用與工業建筑存在服務群體的差異，工業建筑的節能環保功能長期得不到重視，體現在一些行業制定工業建筑中的節能設計標準，但規范性不足，可行性較差，在實際應用中，不能發揮出應有的效果，這為工業建筑的節能設計實現造成障礙。

工業建筑的節能環保標準以行業發展需求為基礎，加強與節能工藝的關聯，而不注重建筑的整體節能效果。因此，在我國推進工業建筑的節能設計工作開展時，選取的參照物不具備相應的指標，不能發揮節能的作用。受到工業建筑與民用建筑的本質差別的影響，工業建筑更注重專業的性能與健全的功能，各項指標都必須與實際發展需求相聯系，才能實現節能，達到工業建筑整體性能的提升。從我國工業建筑的節能設計現狀中不難發現，雖然我國工業生產水平不斷提升，但廠房環境跟不上工業生產水平的需求。同時考慮到建筑行業是一項耗能多的行業，必須加強工業建筑中的節能環保理念的培養，突出節能設計的重要意義，促進工業建筑設計中節能與環保理念的落實，促進我國工業的健康發展。

3 工程中節能技術的優化選擇

3.1 幕墻系統

玻璃幕墻是一種常用的立面形制，玻璃幕墻雖然具有較強的通透感，但同時產生較大的能耗損。因而在工業建筑中常采用外循環呼吸式雙層幕墻。由于采用獨特的雙層結構與中間的空氣間層，該系統具有較強的通風換氣、隔熱、隔聲的性能。高溫天氣時，遮陽百葉被放下，幕墻輻射大幅減少，幕墻內進出風口的活動閘門被打開，熱通道工作。與煙囪的拔風作用相結合，從頂部排風口排出熱空氣。而外界的冷空氣匯聚到熱通道，進一步降低內側幕墻表面溫度。寒冷天氣時，百葉收起，陽光的照射為空氣增溫。同時進出風口的活動閘門關閉，封閉在玻璃間層中的空氣被加熱，停留在熱通道內，幕墻內側的表面溫度升高。從而減少室內熱量流失，達到保溫節能的效果。

3.2 建筑設備的節能設計

建筑設備產生的能源消耗是工業建筑節能設計需要解決的重要問題，建筑設備的節能設計主要針對空調、電梯、照明、配電等設備首先，空調系統是工業建筑中耗能最多的系統，約為工業建筑耗能的60%。為了增強空調的節能效果，需要根據設計生產需求改進空調的節能設計方案，從而在保證溫度調節效果的基礎上，降低能耗。如采用冰蓄冷與地緣熱泵類或智能數碼類多聯空調系統進行余熱回收，實現能源多次利用。

地源熱泵作為一種新型綠色技術，在世界范圍內受到大力推廣，在使用中不產生噪音、不排放有毒氣體、不污染地下水、維修成本低。不僅降低使用成本，還能夠實現節能。冰蓄冷系統與傳統的制冷系統存在工作時間的差異，在夜間的用電低谷期，采用電制冷機制冷，并將能量轉化為并儲存下來。在白天的用電高峰期，將冰的能量釋放滿足制冷需求，提高電網負荷率，有助于平衡電量，提高建筑的發電能力，實現經濟成本的節約。

3.3 注重能量回收與可再生能源利用

①在工業建筑設計過程中，要做好能量回收工作，其一般是將不能儲存或浪費掉的能量通過某種技術手段回收起來再利用，比如機械能、熱能、光能等，借助相關技術手段可以轉化為電能儲存起來。能量回收既可以提高能源的利用效率，而且還可以減少碳排放，從而達到保護生態環境的目的；②在工業建筑設計階段，要結合實際情況對可再生能源給予合理利用，最常見的是太陽能，其一般包括被動式太陽能系統和主動式太陽能利用系統。被動式太陽能系統一般是通過建筑物方位與朝向的合理布局、建筑材料的選擇以及建筑物結構和內外形貌的設計來對太陽能進行有效儲存、采集和分配。冬季可以從南面窗使太陽射入房間內部，并借助墻、設備、樓板層等材料來完成對太陽能的吸收和儲存。同時，為了減少熱損失，夜間還需要借助窗蓋板或保溫窗簾蓋在窗戶外側，這樣可以減少或消除窗玻璃內側面的凝結水。此外，還可以在工業建筑內栽種花卉，以此營造出置身大自然的室內環境，在給人們帶去溫馨、舒適的居住環境外，還可以達到節能減排的效果。主動式太陽能利用系統一般是由太陽能采熱器、散熱器、風機泵和儲熱器等集合在一起的采暖系統，其具有比較復雜的結構，而且造價較高。通常情況下，傳統太陽能主要是借助純建筑方式，這樣會投入比較大的成本。實際上，主動式太陽能技術嘗試著將遮陽、太陽能收集、散熱集于一體來構成太陽能集熱板，其既能夠達到降低熱反射和降溫的效果，而且大面積使用還能夠避免在城市中發生熱島效應。同時，在主動式太陽能利用系統中，陽光反射裝置不僅可以為工業建筑提供所需要的光照，滿足人們日常工作和生活需求，而且還可以提供一定的熱量，進而達到節能的效果。

3.4 加強對自然采光通風的應用

在工業建筑中，最好選擇自然通風和天然采光，這樣不僅可以提高室內的舒適度，而且還可以有效減少相應耗能產品的使用，從而達到節能減排的目的。對于工業建筑而言，自然采光通風一般要求根據工業建筑視覺工作特點和功能要求，對采光通風方式給予科學、合理的選擇，進一步明確窗口布置形式和采光口面積，這樣能夠有效營造良好的室內光環境，進而達到節能的效果。通常情況下，工業建筑自然采光通風設計過程中，需要按照工業建筑特點和采光通風標準進行設計，以此達到預期的采光通風效果。

3.5 預制裝配式建筑的合理運用

預制裝配式建筑一般是指在構件預制工廠生產完成建筑的全部或部分構件，并借助相應的運輸方式將其運輸至施工現場，將構件采用可靠的安裝機械和安裝方式組裝起來，成為所需要的建筑物。在工程建筑設計過程中，與現場施工進行對比可以發現，預制裝配式施工具有工程進度快、施工方便、對周圍環境影響小等優勢，而且還具有節地、節水、節材、降低噪音等諸多優點，進而達到節能的目的。

4 小結

總而言之，工業建筑的數量與產能不斷增加，對社會的發展起到重要的促進作用。同時，工業建筑的能耗加重環境負擔，如何應用節能和環保理念完善工業建筑的設計，成為工業建筑生產體系的重要課題。建筑師還需從技術層面和設計理念上進行優化，提高對生態節能和環保意識的培養，推廣和落實先進的理念。