工业建筑节能设计优化的探讨

王 玥

（中钢集团工程设计研究院有限公司大连焦化分院，辽宁 大连 116000）

0 引言

节能设计在工业建筑设计中的运用在一定程度上关系到企业的生产效率、管理质量等，如果设计不够合理就会增加企业的运行费用。优质的工业建筑要结合建筑具体的生产服务特点，对每一个环节做好优化设计工作，在具体设计中需要坚持安全性强、建设经费合理、结构质量较好的原则，然后依照我国相关标准要求，开展系统化设计和创新工作，进而减少工业建筑的能耗，降低企业的生产费用和成本。本文分析了工业建筑节能设计的基本情况及建筑设计要点，从建筑物的通风、采光和保暖等节能设计入手，根据工业建筑节能设计与改造要素，制定工业建筑设计节能优化措施，更好地将节能环保理念落实到工业建筑中。

1 工业建筑节能设计现状

工业建筑主要为保障生产服务和工业生产而建设的工业厂房等建筑物，其设计方案需要符合工业机械设备和工业生产流程的要求。工业建筑具备显著的特点，就是建设主要是为了满足各类生产需要，工业建筑里面需要足够的空间面积，因此具有较大的能耗和较高的环境控制要求，同时工业建筑投入使用后会配备大量生产设备和复杂的配套设施，运行时具有较多的热量散发，在日常生产使用时容易出现能源损耗现象，特别是随着工业规模的逐渐增大，这种现象越来越明显。因此，工业建筑企业要做好节能设计工作，有效地运用各种资源，减少能源的损耗，提高工作效率。但目前很多工业建筑工程企业容易忽略节能设计工作，在工业建筑节能设计的认识方面有不足之处，且在实际工作中对建筑节能设计落实难度较大，主要表现为：

（1）未能全面准确把握工业建筑的节能设计要点，不能有效解决能源损耗问题。部分工业建筑节能设计关注点落在建筑本身的围护结构上，通过对围护结构进行保温处理以减少建筑的采暖能耗。但工业建筑的节能是一个系统的、复杂的过程，不能仅局限于围护结构的保温处理上，应全面分析国情、地理气候特点和建筑内的耗能系统等对工业建筑节能设计进行细化，在确保满足工业生产需求的基础上达到节能环保的效果。

（2）工业建筑节能设计标准更新相对滞后于与工业生产的发展速度，使许多项目难以满足最新的生产需求，许多设计者在设计中遇到的许多新问题和新挑战未能得到及时有效地解决。由于节能技术的原因，很多工业建筑在节能施工和安装技术上不能实现预期效果，与设计要求相差较大。同时随着节能环保材料研发水平的不断提升，节能材料被广泛运用建筑工程中，但在工业建筑中却并没有充分运用节能材料；

（3）在工业建筑工程的节能设计中，政府、能源公司、建筑企业和相关部门没有形成一个完整建筑节能管控体系，这就会阻碍工业建筑节能工作的开展和推广。

2 工业建筑节能设计要点及分析

2.1 建筑布局及选址节能设计

工业建筑布局及选址是影响工业建筑建造的主要因素，工业建筑外部环境以及工业耗能量的多少也由其决定，影响着工业建筑的能源消耗，所以工业建筑在施工前期要勘查当地的自然环境、气候条件和地理特点等，做好工业建筑的布局和选址工作。一是应充分地了解建设地段的地质外貌、自然环境、气候类型以及水文特点，一切从实际出发，使建筑选址方案与能耗节能紧密联系在一起，科学、合理地选址，这也是工业建筑节能工作的首要步骤。二是剖析工业建筑的外形和空间结构，科学验算建筑布局的节能效果。建筑物外部周围大气和建筑物外表面接触的面积为外墙接触面，外墙接触面与其包围环绕形成的工业建筑空间体积的比值，称为工业建筑体形系数。体形系数越小，工业建筑与外部环境进行能量交换的面积就少，单位时间能源耗散相应较小，工业建筑布局在节能效果方面就越合理。因此，在工业建筑节能设计过程中应尽量降低其体形系数并使建筑施工各方面要求得到完善，是实现工业建筑的节能效果的要点。

2.2 通风节能设计

通风质量关系到工业建筑生产服务是否能够顺利开展，优质的通风节能设计能够更好地服务工业生产，节约能源。开展建筑通风节能工作，可以改善工业建筑中的空气质量，同时降低通风过程中的噪声污染和能源消耗量，通过对工业建筑进行优化设计，可以有效降低电力损耗。工业建筑通风节能设计一是应合理地使用空气流动引起的气压和温度差，从而更好地实现建筑物的通风；二是在规划建筑高度的时候，如果建筑物的高度不一样，需要错列进行排列，从而更好地实现通风的顺畅；三是工业建筑要结合所在地区的气候情况做好综合分析和运算，依照不同季节、风向以及风量，合理地使用信息技术和手段，监测室外通风参数，更好地调节建筑通风装置，有效地控制工业建筑物的空气交换次数和交换量。四是工业建筑设计时要依照居住建筑节能设计标准中的相关参数，如果建筑物结构比较复杂，那么就要使用机械通风的方式，并辅之以自然风，这两种通风形式的配合就可以更好地达成节能降耗的目标[1-4]。

2.3 采光节能设计

工业建筑的采光在建筑节能设计中也是十分重要，如果楼栋间距呈现出不合理的态势，将严重影响建筑室内的采光效果。随着各种新型技术的推广和使用，不仅要保证楼道间的距离，还要结合光反射原理，有序地开展节能设计。采光节能设计时，一是提升自然光的使用效率，建筑设计的时候要考虑室内的光亮程度，合理地增设室内的反射光板结构，重复利用自然光，减少照明和采光能源的浪费；二是建筑结构可以增加过堂结构，提升自然光的覆盖面积，从而更好地运用自然光；三是落实开源节流的理念，充分地运用太阳能等绿色能源。例如使用太阳能来进行长廊路灯等户外建筑照明，使用太阳能板来运行照明系统，将更好地减少建筑能源的消耗。

2.4 保温节能设计

工业建筑的规模越来越大，能源消耗也越来越大，特别是冬季供暖之后，能源的消耗就很明显，节能设计也体现在冬季保温结构中，例如外墙体的保温，屋面的保温等。外墙体保温需要借助有关的保温节能材料，具体分为岩棉板、聚苯乙烯泡沫塑料板、聚苯乙烯挤塑板和硬质泡沫聚氨酯板等，外墙保暖节能设计主要分为内墙和外墙两种形式，外墙采用蒸压加气混凝土砌块与硬质泡沫聚氨酯板进行施工能够有效实现节能目的，内墙采用硬质泡沫聚氨酯板和烧结煤矸石多孔砖的融合，节能和保温效果更好。屋面保温节能设计的原材料有泡沫玻璃板、蒸压混凝土、憎水膨胀珍珠岩板等，以上材料通过实现对屋面的保温处理，可以有效实现工业建筑的节能[5-10]。

2.5 智能建筑节能设计

智能建筑节能是全世界流行的大潮流和发展的大趋势，从可持续发展的角度看，建筑节能的重点在于提高能量利用效率，因此，不管是制定建筑节能标准或是进行工业建筑项目的设计，都应立足于提高工业建筑的能量利用效率。智能化工业建筑着眼于提高建筑能量利用效率而进行创新实践，智能化工业建筑在实现高度现代化、生产效率高、高度舒适的生产环境的同时，还很大程度上减少工业建筑能源消耗，实现降低工业营运成本和生产成本的目的。智能化工业建筑可以创造出一个集效率、舒适、节能于一体的人性化工业生产环境，主要有智能化照明控制与管理系统、空调系统检测和智能化控制系统、给排水消防和工业再生水检测与智能控制系统、工艺生产与运输系统智能化控制系统等等。

3 工业建筑设计优化的对策

3.1 优化建筑设计队伍

工业建筑设计的优化，首先需要建立专业、优秀的设计队伍。一般来说，优化设计队伍应从以下几方面考虑：一是要有专业的设计工作人员，做好建筑节能的分析与设计工作，这就要求全社会都应重视工业建筑节能设计人才的培养。工业建筑节能技术涉及多学科领域的交叉，要掌握的知识点较多，在人才培养上要注重人才培养模式的多样化道路，培养熟练掌握节能法律法规、节能建筑材料设备、节能建筑构造设计、建筑节能施工、节能检测与评价等专业基础扎实的复合型人才；二是要有专门的工艺技术人员，做好工艺技术文件的专业解读工作，判断方案是否可行，落实好工艺布局与流程；三是建筑节能是一项复杂系统，不仅涉及建筑本身供暖、通风等，与能源、环境有关的各种机械设备关系也很密切，因此要配置好相应的机械设备，合理地使用各种设备，确保设备更加安全和合理地运行。

3.2 完善模型与设计方案

工业建筑的优化设计需要从基础结构、围护结构与屋盖系统等方面完善建筑模型，做好建筑模型的优化与分析,合理地选择材料型号，做好结构受力分析，优化资金的投入，还要合理地选择参数，确定施工方式，进而优化建筑工程的结构，从而实现经济适用、安全高效节能的目标。同时注重对节能技术的应用，例如门窗占据工业建筑外围一半的热能源消耗量，是工业建筑节能设计应用中重点关注的内容。外部光源是从建筑物门窗进入，密封性较好的门窗可以更好地优化建筑节能效果，结合工业建筑的使用要求，使用科学的门窗样式，适当地减少建筑物外部的窗户数量，降低建筑能源的消耗。

3.3 建立优化设计的管理体系

在优化工业建筑设计之前要建立相对完整的管理体系，如果优化过程中出现问题，就要迅速锁定问题，分析原因并及时地解决和处理。然后进一步完善管理体系，根据管理体系使用相应的管理方式，进一步完善工作内容，实现对工业建筑设计质量的优化，提升工业建筑的优化设计质量和使用效果。同时政府相关机构也应从制度上加强对工业建筑节能设计的重视，及时更新建筑节能设计规范，制定节能技术强制标准，颁布相关的法律法规，从国家制度层面有力保障工业建筑节能设计的有效贯彻，为实现国家“碳达峰、碳中和”目标贡献力量。

4 结束语

工业建筑的设计在一定程度上关系到企业的生产效率、管理质量等，随着我们国家工业化发展速度不断提高，工业建筑工程的规模也不断增大，全新的工业园区对工业建筑也有着严格的要求和规定，如果设计不够节能就会增加企业的能耗和运行费用。考虑工业建筑的复杂与特殊，只有高度重视工业建筑优化设计工作，研究工业建筑设计优化对策，制定优化设计方案，不断降低工业建筑的能源消耗，才能达到节约成本和减少能耗，不断促进工业建筑企业更好发展。