工业建筑节能设计方法与节能措施

2022-10-21何梦瑶

工程建设与设计 2022年18期

何梦瑶

（华陆工程科技有限责任公司，西安 710065）

1 工业建筑的节能设计概述

工业建筑种类繁多，有人员操作密集型，也有以机械化生产为主的工业厂房；就室内环境而言，有对室内环境温度、湿度有要求的精密实验厂房及空间开敞的高大空间厂房建筑，也有设备散热量大，需要考虑通风的工业建筑，还有对室内采暖有要求的工业建筑。在设计时应兼顾节能和厂区实际两方面。

工业建筑节能设计主要有两个难点，一是工业建筑不仅需考虑常规设计因素，还要考虑减排、工业企业卫生标准、环保、绿色、可持续发展、可再生能源利用、节地、节水、节材及气候异常影响等；二是无法明确节能设计能否达到节能目标。

2 工业建筑节能设计要点

1）热工设计分区及分类。按照我国气候条件来划分，可将工业建筑所在地区划分为：温和地区、夏热冬冷地区、夏热冬暖地区、寒冷地区、严寒地区。根据工业建筑的环境控制及能耗方式可以分为一类工业建筑和二类工业建筑。

2）建筑的外部环境。工业建筑的布置以及朝向大多时候受到生产工艺、生产流程的影响，所以，建筑工程设计人员应在一开始充分了解项目建设地的地理条件，例如，有大量热量散发的设备则周围应避免设计建筑，从而造成能耗增加。

3）建筑外形。降低建筑的体形系数，会对建筑围护结构的热工性能产生较大影响。

4）建筑外墙。工业建筑能源消耗的主要部分来自建筑物外墙的热消耗。工业建筑物隔热性如果较差，会带来一定程度的能源消耗。

5）建筑屋面。屋面保温层最好不要选择吸水性好的材料，原因是保温层吸入大量水分会降低保温效果，并导致材料冻胀进而失去保温作用。传热系数大以及密度高的材料也不适合建筑屋面，会增加屋面重量。

6）建筑门窗。窗户的导热系数因其材质高出墙体和屋面许多，夏天的太阳辐射以及冬天的冷风和雨雪主要从门窗进入，密封性能优秀的门窗可以有效提升建筑的节能效果。

3 工业建筑节能设计实例

3.1 建筑基本情况

该建筑为一厂房。项目所在地区建筑热工分类属于严寒C区，建筑内部有供暖空调设备，属于一类工业建筑。结构体系为钢排架结构加钢筋混凝土结构。体形系数为0.11，窗墙比0.5，满足规范规定。

首先在节能软件中建模，该建筑有两个结构体系，且两部分室内外高差为100 mm。所以，在模型建造过程中不能按实际楼层，需将建筑分解为5个平面。第一个楼层高为100 mm，向上依次为900 mm、4 500 mm、5 600 mm及7 500 mm。

3.2 围护结构参数

该建筑钢结构部分外墙为厚100 mm的岩棉夹芯板，其下为1 000 mm高、300 mm厚的蒸压加气混凝土砌块墙，屋面为120 mm厚玻璃丝绵夹芯板。钢筋混凝土结构部分的外墙和内墙均选择蒸压加气混凝土砌块，厚度分别为300 mm、200 mm，屋面设计的是钢筋混凝土现浇屋面板。外墙砌体保温层为厚聚苯板，厚度在20 mm，屋面保温层为挤塑聚苯板，厚度在50 mm。该建筑窗户较多，外窗采用间层12 mm、玻璃厚度为6 mm的双层中空玻璃。周边地面垫层下铺设厚500 mm、1∶6的水泥焦砟。钢结构屋面热工性能、钢筋混凝土屋面热工性能、屋顶平均热工性能、岩棉夹芯板墙体热工性能、蒸压加气混凝土砌块墙体热工性能分别如，见表1～表5。

表1 钢结构屋面热工性能

表5 蒸压加气混凝土砌块墙体热工性能

该建筑规定性指标满足一类工业建筑节能设计要求，故不需要做权衡判断。如果建筑物的某项规定性指标不符合规范，必须科学评估其总体热工性能。

3.3 工业建筑节能措施

1）外墙。具体措施包括使用高效保温材料或利用岩棉夹芯板外墙来提高墙体的保温性能，其在工业建筑中应用广泛，不仅安装便携，还易于拆除改造。材料的保温性能不同，应选择最满足经济与节能双重标准的保温材料。从隔热考虑，可以采用浅色外饰面；可采用通风墙、干挂通风幕墙；在墙面做垂直绿化，不仅使立面丰富，也可起到隔热作用。

表2 钢筋混凝土屋面热工性能

表3 屋顶平均热工性能

表4 岩棉夹芯板墙体热工性能

2）屋面。采用种植屋面或将屋面改造成为蓄水屋面，这对于保证厂房室内恒温恒湿有显著效果。实际使用中可用草毯种植代替土壤种植，其质量轻、蓄水力强、施工方便。

3）门窗。如今，门窗的能量损失约占建筑能耗的1/2，其中，通过玻璃的能量损失占门窗能耗的4/5[1]。减小门窗所占围护结构的比例、加强门窗密封性能、采用弹性密闭材料及多腔封闭式的框料、采用保温效果强门窗、根据所在地区有利朝向以及主导风向进行合理设计、向阳面的门窗及采光顶应设置遮阳措施，都可以提高节能性能。