浅谈工业建筑节能设计

来源：职称驿站所属分类：建筑设计论文
发布时间：2012-11-29浏览：25次

　　摘要：现阶段，我国工业建筑能耗消耗大，且总量和占社会总能耗的比例持续提高。影响工业建筑能耗的因素复杂，虽然近年来我国在节能技术的使用和推广上取得了一定的成绩，但是对比发达国家仍有显著差距。我们迫切需要针对工业建筑制定国家标准，逐步提高和加强技术措施，使工业建筑节能得到普遍和高质量的实施。

　　关键词：工业建筑,节能,规范,技术

　　1. 研究工业建筑节能的现实意义

　　1.1我国建筑能耗现状

　　中国是一个能源消耗大国，其中建筑能耗(包括建造能耗、生活能耗、采暖空调等)占全社会总能耗的30%以上，如果再加上建材生产过程中耗掉的能源(占全社会总能耗的16.7%)，则建筑相关的能耗将占到社会总能耗的46.7%。

　　随着我国工业化程度的不断提高，建筑能耗的比例将继续提高。按目前的趋势发展，到2020年，我国建筑能耗将达到10.9亿吨标准煤。

　　1.2我国工业建筑能耗现状

　　目前，我国的工业建筑处于持续增长阶段，调查表明，我国每年完成的建筑工程投资额中，工业建筑占了多半。

　　以东莞地区为例，该地区是我国制造业名城，工业企业数量庞大。2011年工业企业用电量接近450亿千瓦时。各类型企业所占的比重及构成见(图1)。

　　根据近年东莞地区工业用电占总用电量的变化曲线图(图2)可以看出，以2005年耗电量比例为基础，5年来，工业耗电量占总用电量的比例依次为12.3%、13.7%、31.3%、19.3%、30.2%，工业耗电量占总用电量的平均增长率为21.3%，工业建筑的能耗比例增长很大。

　　由此可见，提高工业建筑节能意识，降低工业建筑能耗，是当前建筑节能的重要领域，是需要迫切解决和深入研究的问题。

　　2. 我国工业建筑的能耗构成及特点

　　我国工业建筑的采暖、空调能耗相当可观，单位面积能耗是发达国家的几倍。且目前对工业建筑的节能没有相关的法律法规，可能建设中强调一次性投资的节省，忽略了维护结构的节能效果，因此在运行中产生大量能耗。

　　2.1建筑能耗大

　　工业建筑的跨度及层高大大超过民用建筑，体形系数较大，随着厂房类型、功能和采光通风的要求不同，多数情况下窗墙比大于普通民用建筑，这也势必增加厂房的运行能耗。

　　2.2环境控制要求高

　　有些工业建筑为了满足机器设备运行环境或者工艺要求，采暖空调系统需要采用恒温恒湿控制，与居住和公用建筑相比，环境设备消耗很大。

　　2.3设备发热量高

　　工业建筑中常有一些发热量大的设备，其产生的热量及对流和热辐射的方式传递到室内空气和围护结构，形成冷负荷，因而加大空调设备的能耗。

　　2.4 能耗影响因素复杂

　　在工业建筑所耗用的能量，除了取决于建筑物本身围护结构由于室内外温差传热所形成的能耗外，还包括空调、照明、通风换气和以及生产过程中产热所形成的能耗。由于生产工艺流程和操作特点不同对建筑耗能有很大的影响，并与设备运行时间和工作班次等因素密切相关。

　　从调查统计结果可以分析得出：

　　(1) 生产工艺对湿热环境要求高的建筑(1.2.3)，空调能耗所占的比例在50%以上;对湿热环境要求一般的厂房(4.5.6)，空调能耗在30%以上。可见，降低空调能耗在工业建筑节能中有重要地位。

　　(2) 车间照明所消耗的能量占有相当大的比例，故照明系统节能有很大改进空间。

　　(3) 由于厂方使用时间、热湿环境要求不同，其单位面积折算能耗差别较大。生产精密产品、特殊工艺等对湿热环境要求较高的厂方耗能指数高于一般环境要求的厂房。

　　3. 节能技术的使用

　　目前一些工业建筑使用了较先进的节能技术，但对比我国大量的工业建筑，仍然是一小部分。

　　3.1 呼吸幕墙

　　呼吸幕墙采用双层幕墙结构，在阳光照射、热辐射以及热传导等性能方面都优于传统的单层玻璃幕墙。据德国有关资料表明：呼吸幕墙与传统的单层玻璃幕墙的能源消耗相比，采暖时可节约能源42% ~ 52%，制冷时可节约能源38% ~ 60%。由此可见，呼吸幕墙具有非常优异的节能性能。此外，其隔声效果也非常显著，用于厂区内的办公楼，可以大大改善相应的办公条件。

　　现阶段我国使用的呼吸幕墙产品以德国技术为主，其中一些主要五金附件和关键材料需要从德国进口。考虑到建筑成本，计算和实践表明，这种幕墙在使用6年之后，其造价相当于普通中空玻璃幕墙;使用10年经济效益明显。

　　此外，呼吸式幕墙与电子计算机系统结合在一起，发展了智能幕墙。采用智能幕墙系统的建筑其能耗只相当于传统幕墙的30%。成为节能环保幕墙发展的新的目标。

　　3.2 阳光导入照明

　　我国大量地区的平均日照率在60%以上，这对太阳能采光或照明十分有利。

　　阳光导入照明系统是根据光的反射特性，通过采光罩将阳光收集，使用导光管或导光纤维将光传入室内。其的末端是一个高透光、高扩散的漫射器，可将阳光均匀扩散。具有节能环保、安全健康、用途广泛的优点。

　　该系统可以替代普通照明灯具，单个系统每年可以节约电能500度以上。利用日光进行照明，不会产生普通灯光对于人眼视力的损伤，也不会产生火花和电弧，能够适用于需要防火防爆的特殊场所。由于自然光的不稳定，须装配人工光源作为后备。

　　此类产品使用寿命在25年以上，能够显著降低建筑物内部80%以上的照明能源和10%以上的空调制冷能耗成本回收周期3-5年。

　　3.3 太阳能光电系统

　　太阳能光电技术多年来得到政府的大力支持推广。工业厂房的屋面面积大，平屋面加装支撑或使用锯齿形高侧窗的斜面，都可以形成使用光电板的理想角度，且光电板能在平屋面上起到一定的遮阳作用。该系统成熟可靠，应用较多。

　　4. 国内外工业建筑节能设计标准对比

　　4.1 国内现行节能标准

　　针对工业建筑，目前我国尚无国家标准，但某一些行业已经编制了适用于本行业的节能设计标准。但各个规范编制组有不同的认识，掌握的尺度也有所不同。例如：

　　现行《医药工业企业合理用能设计导则》YY/T0247-1996，为行业行为规范;对主要工艺、制药生产装置、制药企业厂房建筑，及其热力系统、电力系统、给排水系统、空气系统、制冷系统的节能主要环节提出了定性要求。

　　现行《机械行业节能设计标准》JBJ14-2004，为行业规范;侧重于对生产工艺的节能要求，为对机械行业建筑物(包括维护结构以及建筑物内给排水、暖通、电气等设施)提出节能设计标准。

　　现行《水泥工厂节能设计规范》GB50443-2007，为国家标准;明确提出工艺的量化的能耗设计指标;将水泥工厂的建筑物分为四类，每类执行国家的相关标准。其中，工业厂房、仓库及其配套建筑物，只提出其围护结构参照执行《民用建筑热工设计规范》GB50176的要求。

　　4.2 国外规范

　　4.2.1 加拿大

　　国家建筑设计节能规范NECB，适用于各类公共建筑和工业建筑。该规范对建筑物的维护结构、照明、供热、通风、空调系统、生活热水、电力等均提出了节能的量化指标要求，起相关内容与我国现行《公用建筑节能设计标准》类似。

　　4.2.2 美国

　　节能模式规范，将建筑物分为住宅和非住宅两大类，要求使用认定的计算工具，对建筑物的年能耗进行分析。其中包括使用可再生能源的分析，对建筑物的围护结构、机械体统、水加热、电力与照明系统提出构建性能法或常规做法标准。

　　4.2.3 德国

　　现行节能设计规范EnEv2007，将建筑物分为居住建筑与非居住建筑两类，要求对设计的建筑物作整体节能设计与计算，通过全面的节能设计措施，计算出建筑物所需的一系列能耗值;考虑不同能源形式的能量转化系数，要求建筑物在使用期间的能耗不超过规定的限值。该规范强调正对每一栋建筑物做整体的量化计算，不局限于仅仅遵守量化条文。

　　5. 现阶段应采取的措施

　　5.1 制定节能设计标准

　　建筑规范和标准是工程技术人员进行设计的准则和依据，制定标准势在必行，这也是各个节能环节中最首要的一点。作为起步晚的国家，我们具有后发优势，现有的节能经验和措施可以直接利用。特别是现有发达国家的节能规范值得参考。

　　目前，融合现行《公共建筑节能设计标准》和现行的工业行内标准;考虑工艺生产和设备的节能标准以及建筑物维护结构和其照明、采暖、通风、空调、给排水等方面;同时逐步积累基础性参数，未来实现建筑物模型整体模拟计算比较，而不是简单的量化标准。

　　将《公共建筑节能设计标准》有选择的扩大实施，同时不断积累统计数据，将我国厂房进行分类，最后建立相应模型，进行权衡计算。

　　5.2 建立广义的节能理念

　　工业建筑与民用建筑的最大区别在于直接或间接影响能耗的因素多，既有物流运输能耗、又有工艺生产能耗、产生污染造成对环境的影响。从建筑全寿命周期来看，这些因素也是切实影响工业建筑的耗能。

　　5.3 整体设计观

　　工业节能设计的系统工程，需要各个专业的协作，在整体目标指导下制定本专业的目标及节能措施，达到整体最优，而不是盲目的追求本专业最优而影响了其他专业的节能效果。

　　5.4 利用可再生能源

　　工业建筑一般层数不多，有些是单层;且多为大柱网、高大空间、室内隔墙少，有利于充分利用天然采光，减少人工照明消耗;也利于自然通风，减少空调设备或机械通风的能耗。

　　5.5 关注各个阶段的建筑节能