建筑節能設計在工業建筑設計中的運用分析

李永忠

（甘肅省水利水電勘測設計研究院有限責任公司，蘭州 730000）

1 引言

建筑工程是我國經濟的重要支柱產業，與人民群眾生活息息相關。但長久以來，建筑行業在施工過程中的資源浪費問題卻難以得到有效解決，為了積極響應國家節能減排政策，在此提出的節能設計技術可改善現階段工業建筑設計中的能源浪費、材料利用率不高等問題，達到降低損耗、節約成本的目的。

2 建筑節能設計工程項目可行性分析

2016 年12 月，國務院發布《國務院關于印發“十三五”節能減排綜合工作方案的通知》（國發〔2016〕74 號），為遵循國家節能減排規劃，于2018 年的敦煌市秦家灣片區西南角的創意文化風貌區內興建了敦煌市沙棗墩水廠，為敦煌市城市地下水源地置換工程的子項目，該項目總用地面積34 963.85 m2，總建筑面積為8 711.64 m2，日處理水量8 萬m3，總造價約為1.2 億元，屬于甘肅省工業建筑節能技術的代表建筑，它通過綠色建材、綠色運營等多種先進理念進行施工設計，表現在降低能耗、水耗、土地消耗等，最大限度地使用風能與太陽能。

該項目所運用的節能理念，從宏觀上來看，是通過各類技術手段對所運用的能源損耗加以控制，強化資源利用率，為我國建筑事業持續發展提供幫助，推動經濟與資源的再循環。從微觀上看，則是運用節能技術，更為科學地調節建筑通風系統，凈化水土資源，推動建筑土木學、材料學、信息工程等領域的不斷進步，在確保建筑質量的同時提高建筑企業收益。因此，該項目應積極運用各類新型節能技術。

3 建筑節能設計在工業建筑設計中的運用表現

3.1 水資源節約

現階段建筑中存在著較為嚴重的水資源浪費現象，如混凝土拌和、調配、砂漿原料制備、樁基施工等都需要水資源，但水資源利用率難以提升，特別是在樁基施工中，需要運用大量的水資源。

水資源的浪費與利用率低，不僅會導致降低施工效益，同時還會對周邊環境產生影響。因此，可通過相關節約水資源技術，對施工中耗水量較大的工程進行工藝改進，例如，在耗水量較大的樁基施工中，可建立集水池進行水源監控，或是在降雨、降雪時回收水資源，做好水循環；還可以在第一時間發現管路泄漏情況，解決水資源浪費問題。

3.2 土地資源節約

土地資源是社會基礎資源，在建筑過程中就需要合理規劃土地資源。但現階段很多建筑施工都不注重土地資源節約，造成大量的土地資源浪費。例如，盲目運用紅土磚進行建筑施工，使得高質量土壤在建筑運用中不斷被消耗；或是在邊坡挖掘、基坑施工等過程中，出現大量的土地資源浪費行為，增加了水土流失、山體坍塌等現象的發生概率，影響建筑施工周邊區域的環境。因此，在建筑設計中，就要積極運用節能技術，做好土地資源規劃。在設計初期，劃定土地資源面積，優化土方工程施工方案，可采用土釘墻支護的方式進行土體挖掘，穩定土體，防止土地閑置現象，同時還可以重新規劃施工現場中的作業棚、材料倉庫等位置，并減少臨時道路對土地資源的損害。這種方式不僅可以節約土地資源，合理分配設計空間，還可以有效優化材料運輸線路，提升施工效率與施工質量。

3.3 材料節約

目前，我國很多建筑工程在施工過程中都運用了綠色無污染材料，例如高質量鋼材、碳材料等，合理運用可以降低施工成本，還可以產生節能降耗的效果，縮減建筑施工設計中的材料損耗。材料方面的節約并不意味著為縮減材料投入，不保證工程質量，而是要加強對物資材料的管理，提高對計量器具的控制，并且應做好施工場地的材料驗收與存放管理工作，降低人為因素、環境因素造成的材料損失。此外，還可設立攪拌站或分揀站等，杜絕水泥、砂石等材料的浪費情況，并對各類建材雜物進行回收處理，再結合施工場地的實際情況，制定有關節約的獎懲措施，確保工程設計的材料得到有效利用。

3.4 保溫節能設計

隨著建筑行業的不斷發展與完善，建筑行業已然成為當前能耗的主要產業之一，特別是在冬季供暖后。在冬季保溫結構設計中，建筑節能設計一般會凸顯在屋面保溫、墻體保溫等方面。在對外墻進行保溫設計的過程中，設計人員會充分利用好保溫建材，如聚苯乙烯泡沫板、巖棉板以及聚苯乙烯擠塑板等，在對工業建筑墻體進行保溫設計師，一般可以分為兩種設計模式，分別為內墻保溫設計以及外墻保溫設計。其中，外墻保溫設計可以借助蒸壓加氣混凝土砌塊結合泡沫聚氨酯板進行設計，該種設計的節能率可高達75%。針對內墻設計而言，可以借助煤矸石多孔磚結合PUR 板進行設計，這種設計的節能率可達到45%。而屋面保溫節能設計則需要借助泡沫保溫建材。

3.5 自然環境利用

建筑的節能設計還應做到對自然環境的利用，可通過風能代替空調，保證房屋通風，或是通過太陽能，結合專業設計的房屋頂板，加強室內采光效果，這種方式具有極高的便捷性與經濟性，還可以降低電力損耗?？梢姀娬{對自然環境資源的利用也是我國的節能降耗的重要舉措。而在本工程施工中，室內采光便運用了太陽能，集中加設太陽能發電系統，可收集日照光能量，并為各類設備提供電力資源，降低了能源損耗。施工單位可通過采光模擬公式對采光節能量進行分析和核算。

式中，Ue為單位面積節省照明用電，kW?h/m2；We為共節省照明用電量，kW?h；A為照明總面積，m2；Pn為室內照明總功率，W；Td為天然采光時間，h；Fd為自然采光系數；T*d為部分區域天然采光時間，h；F*d為部分區域自然采光系數。

通過式（1）和式（2）可以測算出對自然環境的利用情況[1]。

4 建筑節能設計在工業建筑設計中的運用途徑

4.1 切實做好工業建筑設計布局

將建筑節能設計在工業建筑設計中進行充分應用，可以幫助工業建筑設計人員科學合理地進行建筑選址，切實做好工業建筑設計布局。設計人員在對工業建筑進行設計之前，需要對設計方案進行科學合理的調整。同時設計人員需要前往現場進行實勘，對周圍的環境以及水文地質條件進行探查，可以選擇一些避風向陽的場地作為工業建筑地址。在場地確定后，設計人員需要根據場地中的風向對廠房位置進行明確。

除此之外，在工業建筑設計過程中，平面布局設計是其中最為關鍵的內容，其不僅能夠提升整個建筑空間的利用率，還能減少能源的消耗，從而實現對能源的有效利用。首先，工業建筑設計過程中要考慮到自身功能需求和氣候特點，在此基礎上對建筑平面進行合理的布局設計，從而為人們提供一個較為舒適的工作與居住環境。其次，在對工業建筑進行平面布局設計過程中要充分考慮到其朝向問題，從而保證建筑內部采光充足。此外，還需要在滿足工業建筑基本功能需求的前提下降低建筑內部能耗。最后，要根據不同地區的氣候特點制訂出科學合理的工業建筑平面布局方案，并將其應用到實際工程中，從而為我國工業建筑節能設計水平提升奠定良好基礎。

4.2 房區設計中的節能

4.2.1 屋頂節能降耗設計

本工程各建筑環節均設計保溫屋面，以污脫機房為例，建筑占地面積為228.66 m2，設計工作年限為50 年，要求具備抗震、防火、抗風等基本能力，因此，要嚴格遵循設計圖紙要求，同時為了凸顯綠色節約理念，應確保建筑的自然通風與照明，這就要求建筑單位在屋頂設計中使用環保且保溫性能較高的材料，如熱固性改性聚苯保溫板（見表1），既可以隔熱，又可以充分利用太陽能。同時，這種新型材料的運用還可以確保屋頂的遮光效果，提升屋面隔熱性能，進一步提升建筑的美觀性，降低熱量損耗，達到節能降耗的目的[2]。

表1 屋頂綠色材料

4.2.2 地面節能降耗設計

在機房總體結構設計過程中，設計人員需要對地面保溫層以及保護層進行精心設計，并對防潮層以及減震層結構進行完善，以此來全面提高機房整體結構質量。同時，設計人員需要對各結構層中所應用的建材規格進行設計，從而最大限度地保證設計質量。同時，為行之有效地保證地面平整性，設計人員需要保證地基與各結構之間的貼合性。除此之外，設計人員需要對隔熱層以及保溫層之間的縫隙問題進行妥善處理。為更好地凸顯節能設計理念，設計人員還可以對雨水井及沉淀池進行設計，進而節約水資源，充分發揮節能設計價值，提高工業建筑節能設計效能，雨水井效果圖如圖1 所示。

圖1 雨水井效果圖

4.2.3 屋面節能設計

工業建筑屋面節能設計質量直接關系到整個工業建筑節能效果，所以，設計人員在對工業建筑屋面進行設計的過程中，務必將建筑節能設計理念進行全面應用[3]。屋面設計需要高品質的保溫建材對其進行支撐，保溫建材的使用也將影響節能設計質量。一般情況下，保溫建材共有兩種鋪設方式，分別為正鋪和倒鋪，通常情況下工業廠房為正鋪，層數比較多的廠房需要倒鋪。本次施工設計中，設計人員選用了瀝青防水卷材、熱固性改性聚苯保溫板等保溫建材，可以極大地提高屋面節能設計效能。本工程采用正鋪法進行施工，由于正鋪施工難度相對較大，所以，設計人員需要切實做好精細化設計，進而從設計角度降低施工難度。

5 結語

總而言之，建筑節能設計在工業建筑設計中具有較大的優勢，充分降低各類建筑的能耗，本工程中將水資源節約、材料節約、能耗節約等措施運用到了工業設計中，在施工準備階段進行了優化處理，能夠運用各類新材料，充分保證房屋頂面設計、地面設計、幕墻設計等方面滿足國家節能減排需求，對傳統工業建筑中的高能耗、高損失、高成本進行了系統優化，可以為建筑企業帶來經濟收益，最終遵循國家長久發展核心理念，能夠滿足各類建筑的設計需求。