工業建筑節能設計優化的探討

王 玥

（中鋼集團工程設計研究院有限公司大連焦化分院，遼寧 大連 116000）

0 引言

節能設計在工業建筑設計中的運用在一定程度上關系到企業的生產效率、管理質量等，如果設計不夠合理就會增加企業的運行費用。優質的工業建筑要結合建筑具體的生產服務特點，對每一個環節做好優化設計工作，在具體設計中需要堅持安全性強、建設經費合理、結構質量較好的原則，然后依照我國相關標準要求，開展系統化設計和創新工作，進而減少工業建筑的能耗，降低企業的生產費用和成本。本文分析了工業建筑節能設計的基本情況及建筑設計要點，從建筑物的通風、采光和保暖等節能設計入手，根據工業建筑節能設計與改造要素，制定工業建筑設計節能優化措施，更好地將節能環保理念落實到工業建筑中。

1 工業建筑節能設計現狀

工業建筑主要為保障生產服務和工業生產而建設的工業廠房等建筑物，其設計方案需要符合工業機械設備和工業生產流程的要求。工業建筑具備顯著的特點，就是建設主要是為了滿足各類生產需要，工業建筑里面需要足夠的空間面積，因此具有較大的能耗和較高的環境控制要求，同時工業建筑投入使用后會配備大量生產設備和復雜的配套設施，運行時具有較多的熱量散發，在日常生產使用時容易出現能源損耗現象，特別是隨著工業規模的逐漸增大，這種現象越來越明顯。因此，工業建筑企業要做好節能設計工作，有效地運用各種資源，減少能源的損耗，提高工作效率。但目前很多工業建筑工程企業容易忽略節能設計工作，在工業建筑節能設計的認識方面有不足之處，且在實際工作中對建筑節能設計落實難度較大，主要表現為：

（1）未能全面準確把握工業建筑的節能設計要點，不能有效解決能源損耗問題。部分工業建筑節能設計關注點落在建筑本身的圍護結構上，通過對圍護結構進行保溫處理以減少建筑的采暖能耗。但工業建筑的節能是一個系統的、復雜的過程，不能僅局限于圍護結構的保溫處理上，應全面分析國情、地理氣候特點和建筑內的耗能系統等對工業建筑節能設計進行細化，在確保滿足工業生產需求的基礎上達到節能環保的效果。

（2）工業建筑節能設計標準更新相對滯后于與工業生產的發展速度，使許多項目難以滿足最新的生產需求，許多設計者在設計中遇到的許多新問題和新挑戰未能得到及時有效地解決。由于節能技術的原因，很多工業建筑在節能施工和安裝技術上不能實現預期效果，與設計要求相差較大。同時隨著節能環保材料研發水平的不斷提升，節能材料被廣泛運用建筑工程中，但在工業建筑中卻并沒有充分運用節能材料；

（3）在工業建筑工程的節能設計中，政府、能源公司、建筑企業和相關部門沒有形成一個完整建筑節能管控體系，這就會阻礙工業建筑節能工作的開展和推廣。

2 工業建筑節能設計要點及分析

2.1 建筑布局及選址節能設計

工業建筑布局及選址是影響工業建筑建造的主要因素，工業建筑外部環境以及工業耗能量的多少也由其決定，影響著工業建筑的能源消耗，所以工業建筑在施工前期要勘查當地的自然環境、氣候條件和地理特點等，做好工業建筑的布局和選址工作。一是應充分地了解建設地段的地質外貌、自然環境、氣候類型以及水文特點，一切從實際出發，使建筑選址方案與能耗節能緊密聯系在一起，科學、合理地選址，這也是工業建筑節能工作的首要步驟。二是剖析工業建筑的外形和空間結構，科學驗算建筑布局的節能效果。建筑物外部周圍大氣和建筑物外表面接觸的面積為外墻接觸面，外墻接觸面與其包圍環繞形成的工業建筑空間體積的比值，稱為工業建筑體形系數。體形系數越小，工業建筑與外部環境進行能量交換的面積就少，單位時間能源耗散相應較小，工業建筑布局在節能效果方面就越合理。因此，在工業建筑節能設計過程中應盡量降低其體形系數并使建筑施工各方面要求得到完善，是實現工業建筑的節能效果的要點。

2.2 通風節能設計

通風質量關系到工業建筑生產服務是否能夠順利開展，優質的通風節能設計能夠更好地服務工業生產，節約能源。開展建筑通風節能工作，可以改善工業建筑中的空氣質量，同時降低通風過程中的噪聲污染和能源消耗量，通過對工業建筑進行優化設計，可以有效降低電力損耗。工業建筑通風節能設計一是應合理地使用空氣流動引起的氣壓和溫度差，從而更好地實現建筑物的通風；二是在規劃建筑高度的時候，如果建筑物的高度不一樣，需要錯列進行排列，從而更好地實現通風的順暢；三是工業建筑要結合所在地區的氣候情況做好綜合分析和運算，依照不同季節、風向以及風量，合理地使用信息技術和手段，監測室外通風參數，更好地調節建筑通風裝置，有效地控制工業建筑物的空氣交換次數和交換量。四是工業建筑設計時要依照居住建筑節能設計標準中的相關參數，如果建筑物結構比較復雜，那么就要使用機械通風的方式，并輔之以自然風，這兩種通風形式的配合就可以更好地達成節能降耗的目標[1-4]。

2.3 采光節能設計

工業建筑的采光在建筑節能設計中也是十分重要，如果樓棟間距呈現出不合理的態勢，將嚴重影響建筑室內的采光效果。隨著各種新型技術的推廣和使用，不僅要保證樓道間的距離，還要結合光反射原理，有序地開展節能設計。采光節能設計時，一是提升自然光的使用效率，建筑設計的時候要考慮室內的光亮程度，合理地增設室內的反射光板結構，重復利用自然光，減少照明和采光能源的浪費；二是建筑結構可以增加過堂結構，提升自然光的覆蓋面積，從而更好地運用自然光；三是落實開源節流的理念，充分地運用太陽能等綠色能源。例如使用太陽能來進行長廊路燈等戶外建筑照明，使用太陽能板來運行照明系統，將更好地減少建筑能源的消耗。

2.4 保溫節能設計

工業建筑的規模越來越大，能源消耗也越來越大，特別是冬季供暖之后，能源的消耗就很明顯，節能設計也體現在冬季保溫結構中，例如外墻體的保溫，屋面的保溫等。外墻體保溫需要借助有關的保溫節能材料，具體分為巖棉板、聚苯乙烯泡沫塑料板、聚苯乙烯擠塑板和硬質泡沫聚氨酯板等，外墻保暖節能設計主要分為內墻和外墻兩種形式，外墻采用蒸壓加氣混凝土砌塊與硬質泡沫聚氨酯板進行施工能夠有效實現節能目的，內墻采用硬質泡沫聚氨酯板和燒結煤矸石多孔磚的融合，節能和保溫效果更好。屋面保溫節能設計的原材料有泡沫玻璃板、蒸壓混凝土、憎水膨脹珍珠巖板等，以上材料通過實現對屋面的保溫處理，可以有效實現工業建筑的節能[5-10]。

2.5 智能建筑節能設計

智能建筑節能是全世界流行的大潮流和發展的大趨勢，從可持續發展的角度看，建筑節能的重點在于提高能量利用效率，因此，不管是制定建筑節能標準或是進行工業建筑項目的設計，都應立足于提高工業建筑的能量利用效率。智能化工業建筑著眼于提高建筑能量利用效率而進行創新實踐，智能化工業建筑在實現高度現代化、生產效率高、高度舒適的生產環境的同時，還很大程度上減少工業建筑能源消耗，實現降低工業營運成本和生產成本的目的。智能化工業建筑可以創造出一個集效率、舒適、節能于一體的人性化工業生產環境，主要有智能化照明控制與管理系統、空調系統檢測和智能化控制系統、給排水消防和工業再生水檢測與智能控制系統、工藝生產與運輸系統智能化控制系統等等。

3 工業建筑設計優化的對策

3.1 優化建筑設計隊伍

工業建筑設計的優化，首先需要建立專業、優秀的設計隊伍。一般來說，優化設計隊伍應從以下幾方面考慮：一是要有專業的設計工作人員，做好建筑節能的分析與設計工作，這就要求全社會都應重視工業建筑節能設計人才的培養。工業建筑節能技術涉及多學科領域的交叉，要掌握的知識點較多，在人才培養上要注重人才培養模式的多樣化道路，培養熟練掌握節能法律法規、節能建筑材料設備、節能建筑構造設計、建筑節能施工、節能檢測與評價等專業基礎扎實的復合型人才；二是要有專門的工藝技術人員，做好工藝技術文件的專業解讀工作，判斷方案是否可行，落實好工藝布局與流程；三是建筑節能是一項復雜系統，不僅涉及建筑本身供暖、通風等，與能源、環境有關的各種機械設備關系也很密切，因此要配置好相應的機械設備，合理地使用各種設備，確保設備更加安全和合理地運行。

3.2 完善模型與設計方案

工業建筑的優化設計需要從基礎結構、圍護結構與屋蓋系統等方面完善建筑模型，做好建筑模型的優化與分析,合理地選擇材料型號，做好結構受力分析，優化資金的投入，還要合理地選擇參數，確定施工方式，進而優化建筑工程的結構，從而實現經濟適用、安全高效節能的目標。同時注重對節能技術的應用，例如門窗占據工業建筑外圍一半的熱能源消耗量，是工業建筑節能設計應用中重點關注的內容。外部光源是從建筑物門窗進入，密封性較好的門窗可以更好地優化建筑節能效果，結合工業建筑的使用要求，使用科學的門窗樣式，適當地減少建筑物外部的窗戶數量，降低建筑能源的消耗。

3.3 建立優化設計的管理體系

在優化工業建筑設計之前要建立相對完整的管理體系，如果優化過程中出現問題，就要迅速鎖定問題，分析原因并及時地解決和處理。然后進一步完善管理體系，根據管理體系使用相應的管理方式，進一步完善工作內容，實現對工業建筑設計質量的優化，提升工業建筑的優化設計質量和使用效果。同時政府相關機構也應從制度上加強對工業建筑節能設計的重視，及時更新建筑節能設計規范，制定節能技術強制標準，頒布相關的法律法規，從國家制度層面有力保障工業建筑節能設計的有效貫徹，為實現國家“碳達峰、碳中和”目標貢獻力量。

4 結束語

工業建筑的設計在一定程度上關系到企業的生產效率、管理質量等，隨著我們國家工業化發展速度不斷提高，工業建筑工程的規模也不斷增大，全新的工業園區對工業建筑也有著嚴格的要求和規定，如果設計不夠節能就會增加企業的能耗和運行費用。考慮工業建筑的復雜與特殊，只有高度重視工業建筑優化設計工作，研究工業建筑設計優化對策，制定優化設計方案，不斷降低工業建筑的能源消耗，才能達到節約成本和減少能耗，不斷促進工業建筑企業更好發展。