工業建筑節能設計方法與節能措施

何夢瑤

（華陸工程科技有限責任公司，西安 710065）

1 工業建筑的節能設計概述

工業建筑種類繁多，有人員操作密集型，也有以機械化生產為主的工業廠房；就室內環境而言，有對室內環境溫度、濕度有要求的精密實驗廠房及空間開敞的高大空間廠房建筑，也有設備散熱量大，需要考慮通風的工業建筑，還有對室內采暖有要求的工業建筑。在設計時應兼顧節能和廠區實際兩方面。

工業建筑節能設計主要有兩個難點，一是工業建筑不僅需考慮常規設計因素，還要考慮減排、工業企業衛生標準、環保、綠色、可持續發展、可再生能源利用、節地、節水、節材及氣候異常影響等；二是無法明確節能設計能否達到節能目標。

2 工業建筑節能設計要點

1）熱工設計分區及分類。按照我國氣候條件來劃分，可將工業建筑所在地區劃分為：溫和地區、夏熱冬冷地區、夏熱冬暖地區、寒冷地區、嚴寒地區。根據工業建筑的環境控制及能耗方式可以分為一類工業建筑和二類工業建筑。

2）建筑的外部環境。工業建筑的布置以及朝向大多時候受到生產工藝、生產流程的影響，所以，建筑工程設計人員應在一開始充分了解項目建設地的地理條件，例如，有大量熱量散發的設備則周圍應避免設計建筑，從而造成能耗增加。

3）建筑外形。降低建筑的體形系數，會對建筑圍護結構的熱工性能產生較大影響。

4）建筑外墻。工業建筑能源消耗的主要部分來自建筑物外墻的熱消耗。工業建筑物隔熱性如果較差，會帶來一定程度的能源消耗。

5）建筑屋面。屋面保溫層最好不要選擇吸水性好的材料，原因是保溫層吸入大量水分會降低保溫效果，并導致材料凍脹進而失去保溫作用。傳熱系數大以及密度高的材料也不適合建筑屋面，會增加屋面重量。

6）建筑門窗。窗戶的導熱系數因其材質高出墻體和屋面許多，夏天的太陽輻射以及冬天的冷風和雨雪主要從門窗進入，密封性能優秀的門窗可以有效提升建筑的節能效果。

3 工業建筑節能設計實例

3.1 建筑基本情況

該建筑為一廠房。項目所在地區建筑熱工分類屬于嚴寒C區，建筑內部有供暖空調設備，屬于一類工業建筑。結構體系為鋼排架結構加鋼筋混凝土結構。體形系數為0.11，窗墻比0.5，滿足規范規定。

首先在節能軟件中建模，該建筑有兩個結構體系，且兩部分室內外高差為100 mm。所以，在模型建造過程中不能按實際樓層，需將建筑分解為5個平面。第一個樓層高為100 mm，向上依次為900 mm、4 500 mm、5 600 mm及7 500 mm。

3.2 圍護結構參數

該建筑鋼結構部分外墻為厚100 mm的巖棉夾芯板，其下為1 000 mm高、300 mm厚的蒸壓加氣混凝土砌塊墻，屋面為120 mm厚玻璃絲綿夾芯板。鋼筋混凝土結構部分的外墻和內墻均選擇蒸壓加氣混凝土砌塊，厚度分別為300 mm、200 mm，屋面設計的是鋼筋混凝土現澆屋面板。外墻砌體保溫層為厚聚苯板，厚度在20 mm，屋面保溫層為擠塑聚苯板，厚度在50 mm。該建筑窗戶較多，外窗采用間層12 mm、玻璃厚度為6 mm的雙層中空玻璃。周邊地面墊層下鋪設厚500 mm、1∶6的水泥焦砟。鋼結構屋面熱工性能、鋼筋混凝土屋面熱工性能、屋頂平均熱工性能、巖棉夾芯板墻體熱工性能、蒸壓加氣混凝土砌塊墻體熱工性能分別如，見表1～表5。

表1 鋼結構屋面熱工性能

表5 蒸壓加氣混凝土砌塊墻體熱工性能

該建筑規定性指標滿足一類工業建筑節能設計要求，故不需要做權衡判斷。如果建筑物的某項規定性指標不符合規范，必須科學評估其總體熱工性能。

3.3 工業建筑節能措施

1）外墻。具體措施包括使用高效保溫材料或利用巖棉夾芯板外墻來提高墻體的保溫性能，其在工業建筑中應用廣泛，不僅安裝便攜，還易于拆除改造。材料的保溫性能不同，應選擇最滿足經濟與節能雙重標準的保溫材料。從隔熱考慮，可以采用淺色外飾面；可采用通風墻、干掛通風幕墻；在墻面做垂直綠化，不僅使立面豐富，也可起到隔熱作用。

表2 鋼筋混凝土屋面熱工性能

表3 屋頂平均熱工性能

表4 巖棉夾芯板墻體熱工性能

2）屋面。采用種植屋面或將屋面改造成為蓄水屋面，這對于保證廠房室內恒溫恒濕有顯著效果。實際使用中可用草毯種植代替土壤種植，其質量輕、蓄水力強、施工方便。

3）門窗。如今，門窗的能量損失約占建筑能耗的1/2，其中，通過玻璃的能量損失占門窗能耗的4/5[1]。減小門窗所占圍護結構的比例、加強門窗密封性能、采用彈性密閉材料及多腔封閉式的框料、采用保溫效果強門窗、根據所在地區有利朝向以及主導風向進行合理設計、向陽面的門窗及采光頂應設置遮陽措施，都可以提高節能性能。

4 結語

經濟的高速發展，使得工業建筑設施的投入在飛速增長的同時，工業能源消耗量也在急劇增加。在這樣的情況下，節能設計人員應根據項目所在熱工分區的傳熱系數要求、項目屬性及當地材料便捷性的因素進行墻體、屋面、門窗等熱工性能設計，設計出自然優美、經濟環保的工業建筑，使我國在工業建筑節能這一領域取得顯著突破。