基于绿色设计理念的工业建筑设计探讨

2022-07-27邵康

智能建筑与智慧城市 2022年7期

邵康

（中国建筑第二工程局有限公司华南分公司）

1 引言

当今，我国建筑行业中的大多数建筑都是高能源消耗的，我国现在拥有建筑面积约400亿㎡，每年造成的能源浪费是巨大的[1]。现代绿色建筑设计理念符合当前我国可持续发展的要求，在推动我国建筑领域快速发展的同时，加强对能源节约和环境保护，使人与社会、自然能够和谐发展。因此，在进行现代工业建筑设计时，应对绿色设计理念提高重视，并将其有效融入建筑设计当中，以开发出符合现代社会发展需求的绿色建筑。

2 绿色设计理念概述

2.1 绿色设计理念内涵

所谓的绿色工业建筑设计特点指的是工业建筑的设计既要考虑建筑全寿命周期内保证建筑功能符合工业生产要求，也要考虑生产时最大限度的节约资源、保护环境、减少污染。从本质上来说，绿色工业建筑设计主要包含三个方面内容（见图1）。

图1 绿色设计理念因素饼分图

1）清洁能源的应用

通过加强自然通风系统、屋面增加太阳能集中供热系统、室外雨水回收利用系统等再生能源的应用，可减少建筑工程传统煤炭能源的需求量，在保证建筑工程正常建设与使用的同时，减少了有害气体的排放。

2）节约资源

在工程建设时，注重材料选择与工艺的设计，在条件允许情况下，尽量采用可再生资源，以保证资源的二次使用[2]。

3）自然回归

在进行建筑外部设计时，应与周围环境保持统一，能够与整个环境构成一个整体，在具有良好的观赏效果的同时，减少对环境的污染。

2.2 绿色建筑设计原则

绿色建筑设计时，应遵循几方面的原则。

1）整体化原则

一个建筑工程通常有很多项目构成，只有确保所有子项目组合在一起时，才能集中共享供电、供水、供热等功能，才可提升整个工程的资源利用。所以，在进行绿色工业建筑设计时，应注重工程的整体性，项目在建设时，要融入绿色理念，只有这样，才会设计出真正的绿色工业建筑。与此同时，整体性还体现在建筑与周围环境上，在建筑建设与使用的同时，不能对周围环境造成较大破坏，使建筑与环境保持和谐发展。

2）舒适性原则

工业建筑是人类日常工作的主要场所，保证建筑具有较高的舒适性，可向人们提供更加良好的服务，使人产生愉悦的心情。

3）高效发展原则

一方面，应采用清洁环保的材料，减少材料对环境的破坏；另一方面，合理对材料进行配置，使有限的材料发挥出最大的价值，为工程建设打下基础。

3 绿色设计理念在工业建筑中的应用

3.1 建筑外围护体系节能设计

建筑外围护体系具有承担荷载、遮挡风雨、采光通风等作用，直接关系到建筑的能源消耗情况。通过对我国建筑进行调查可以发现，在所有建筑外围护体系当中，外墙所消耗的能源最高，在建筑总能耗的50%左右，所以说，对绿色建筑设计时，应对外墙产生更高的重视程度，通过对外墙的绿色设计，降低建筑能耗量，达到节能环保的目的。在我国，建筑外墙设计时，通常选择单一的材料，如空心砖等，相对以往的实心砖来说，空心砖质量更轻，且导热性更好，但随着社会的发展，社会各界对建筑节能降耗提出了更高要求，空心砖已无法满足这一要求。设计人员应转变理念，采用复合墙体设立方案，即在空心砖外墙的基础上，加装相应的保温材料，以进一步提升外墙的导热性，防止热量流出，从而减少建筑的能耗量[3]。与此同时，对于该墙体结构来说，要在确保墙体承载力符合规定标准的基础上，显著提升外墙的保温能力，尤其是在外界温度变化较大的情况下，该墙体的保温性能更加显著（见表1）。

表1 某项目建筑外围护体系节能设计参数表

3.2 工业建筑内部空间设计

绿色工业建筑不仅指的是减少对环境的破坏，而且还包括为用户提供更加舒适、良好的环境。所以，建筑设计时，还应加强对内部空间的设计，通过弹性化的设计方法，构建出舒适、和谐的内部空间环境。具体来说，就是可根据实际工业生产需求、特点等因素，对内部空间进行适当的调整，以使建筑空间体现出最大的价值。工业建筑主要由两部分构成，一个为生产车间，另一个为办公区域，两者在功能方面有不同要求，其中，前者需要注重楼板的承重力，以对各种大型器械设备进行稳定支撑。同时，在室内空间当中，要设计出一定的伸展空间，预留出合理的物流通道，以确保生产工作顺利进行[3]。后者主要为人员办公提供场所，在一个办公部门当中，人员数量有多有少，当部门调整时，室内空间所承载的人员数量会出现变化，所以，办公区域空间设计时，应确保人员数量出现较大变化后，只需要简单的调整即可正常开展工作。此外，在水、电、网络等方面，也需要留有一定的调整空间，当建筑内部空间出现变化后，可对水、电、网络进行合理调整（见图2）。

图2 内部空间设计功能分区图

3.3 工业建筑节能与智能化设计

工业建筑节能设计应根据当地的气候条件，在保证室内环境参数的条件下，改善围护结构保温隔热性能，提高建筑设备及系统的能源利用效率，利用可再生能源，降低建筑暖通空、给水排水及电气系统的能耗[4]。因此，工业建筑设计时，不仅要注重外墙与室内空间的设计，还要加强对节能与智能化方面的设计，只有这样，才会真正达到绿色工业建筑的标准。其中，在节能设计方面，主要是在材料选择方面，保证工业建筑质量符合标准，选择对环境破坏较小的可再生资源或清洁能源，防止工程对环境造成较大破坏。在智能化设计方面，应加强对物联网技术的应用，如智能化管控，准确掌握办公室用电设备的应用情况，可远程控制用电设备关闭；一键情景模式，开展会议之前，可对会议的温湿度进行调整，准备会议所需的材料等，为会议的开展打下良好基础；物联数据可视化，通过对办公区域信息的采集，绘制出温度、能耗等图标，使管理人员能够准确了解建筑能耗情况，有利于建筑能耗的控制等（见图3）。

图3 建筑节能与智能化应用图

3.4 工业建筑的整体设计

1）建筑布局与间距

设计出合理的建筑布局，选择最佳的建筑间距，可加强对风能与太阳能的应用，以减少建筑对电力能源的需求量，从而达到节能降耗的目的。在建筑布局方面，相对于北端的建筑来说，南端的建筑应略低与略小一些，这样在夏季，可减少对南风的遮挡，使其顺利进入到北端的建筑内，而在冬季，北端的建筑又会对西北风进行遮挡，防止西北风进入到南端的建筑内；在间距方面，应在两侧建筑均可得到充分日照的基础上，略微增大一些，使建筑间具有良好的通风性，提升建筑与外部空间的热交换能力，从而达到自然降温的目的。

2）建筑体型系数

建筑物与室外大气接触的外表面积与其所包围的体积的比值为建筑体型系数，该系数越大，建筑的能耗会越高。所以，建筑设计时，应少涉及凹凸面，尽量采用平面，以减少体型系数，减少能源消耗。