冶金工業(yè)建筑設(shè)計(jì)中綠色節(jié)能技術(shù)應(yīng)用研究

文_盧飛 江西銅業(yè)集團(tuán)建設(shè)有限公司

1 冶金工業(yè)建筑設(shè)計(jì)的綠色理念和技術(shù)要求

隨著我國冶金工業(yè)的快速發(fā)展和企業(yè)規(guī)模的不斷擴(kuò)大，廠區(qū)建筑改造和新建項(xiàng)目不斷增多，在綠色發(fā)展理念的推動(dòng)下，更多地關(guān)注建筑與人的關(guān)系、建筑與環(huán)境的關(guān)系、建筑與生態(tài)的關(guān)系成為其建筑設(shè)計(jì)的核心內(nèi)容。

在低碳、節(jié)能的綠色建筑理念下，冶金工業(yè)建筑設(shè)計(jì)無論是生產(chǎn)作業(yè)的廠房建筑還是辦公、生活的配套建筑設(shè)計(jì)，都需要遵循資源節(jié)約、適用性和經(jīng)濟(jì)性的原則，新型的建筑節(jié)能技術(shù)、節(jié)能環(huán)保建筑材料的應(yīng)用等都是建筑設(shè)計(jì)時(shí)的關(guān)鍵技術(shù)要素。此外，冶金工業(yè)生產(chǎn)作業(yè)及其建筑特點(diǎn)決定了其綠色建筑技術(shù)的應(yīng)用是一項(xiàng)系統(tǒng)性的設(shè)計(jì)工作，環(huán)境規(guī)劃、新材料、新技術(shù)的應(yīng)用等要統(tǒng)籌考慮建筑的功能性、藝術(shù)性以及節(jié)能環(huán)保等要求，尋求建筑與自然生態(tài)保護(hù)的平衡、功能滿足與節(jié)能環(huán)保的平衡等是其建筑設(shè)計(jì)的核心任務(wù)。

2 冶金工業(yè)建筑設(shè)計(jì)中的低碳節(jié)能技術(shù)應(yīng)用

2.1 建筑節(jié)能材料的應(yīng)用

冶金工業(yè)建筑的能耗主要分為建筑能耗和使用能耗。建筑能耗是指在工業(yè)建筑建設(shè)過程中使用各類建筑材料所產(chǎn)生的能耗，而使用能耗則是在建筑使用過程中為滿足環(huán)境控制要求而產(chǎn)生的能源消耗。因此，在建筑設(shè)計(jì)中采用新型的建筑節(jié)能材料，最大可能降低建筑能耗是建筑節(jié)能的重要舉措。

冶金工業(yè)建筑根據(jù)作業(yè)環(huán)境可分為冷、熱車間。由于不同作業(yè)條件下對(duì)建筑空間的熱環(huán)境控制要求有所不同，冶金工業(yè)建筑對(duì)建筑空間的熱環(huán)境調(diào)節(jié)無法采取傳統(tǒng)的空調(diào)設(shè)備來實(shí)現(xiàn)，因此采用新型的節(jié)能環(huán)保保溫隔熱材料成為建筑節(jié)能設(shè)計(jì)的重要內(nèi)容。目前，主流的建筑外墻保溫技術(shù)分為外墻內(nèi)保溫和外保溫，工業(yè)建筑由于室內(nèi)作業(yè)等因素的考慮，大多采用外保溫技術(shù)，同時(shí)外保溫技術(shù)也具有技術(shù)成熟、保溫效果好和維護(hù)方便等優(yōu)點(diǎn)。在外墻外保溫材料的選擇上，硬泡聚氨酯保溫材料是一種新型的節(jié)能材料，廣泛應(yīng)用于建筑保溫體系，同時(shí)也屬于一種新型的建筑節(jié)能結(jié)構(gòu)材料，具有阻燃性能好、施工方便，能夠兼容各種不同類型建筑類型，但較高的造價(jià)在一定程度上對(duì)其大范圍應(yīng)用形成制約；聚苯顆粒保溫料漿是一種廢棄塑料資源回收再利用的保溫材料，其將廢棄的聚苯乙烯塑料加工成微細(xì)顆粒與其它材料按比例混合配置成聚苯顆粒保溫漿，具有施工簡單、保溫效果好且成本低廉等特點(diǎn)，在工業(yè)建筑外墻保溫中具有良好的應(yīng)用效果。此外，聚苯乙烯泡沫塑料、聚氨酯泡沫塑料以及玻璃棉等也是在工業(yè)建筑外墻保溫中應(yīng)用較多的節(jié)能材料，其中玻璃棉制品是一種具有良好隔熱和隔絕震動(dòng)的非金屬無機(jī)保溫材料，且多孔結(jié)構(gòu)還使其具備了良好的隔音效果，在工業(yè)建筑上常被用做建筑空間降噪材料。

除上述建筑節(jié)能材料外，新型玻璃材料在冶金工業(yè)建筑中也有著廣泛的應(yīng)用，各種不同類型的玻璃材料在透光、遮陽和傳熱系數(shù)方面各有不同，根據(jù)其特性在建筑空間散熱和隔熱保溫等方面各有應(yīng)用優(yōu)勢(shì)。

2.2 冶金工業(yè)建筑通風(fēng)和采光的節(jié)能設(shè)計(jì)

冶金工業(yè)建筑具有大空間、大跨度和大進(jìn)深的特點(diǎn)，再加上其生產(chǎn)作業(yè)對(duì)空間環(huán)境的要求，良好的通風(fēng)和采光是重要的技術(shù)指標(biāo)。為了達(dá)到建筑空間環(huán)境舒適度和安全性的要求，冶金工業(yè)車間大多會(huì)安裝一定數(shù)量的通風(fēng)設(shè)備和照明燈具，長時(shí)間的使用必然會(huì)造成建筑使用能耗的大量增加。因此，在建筑設(shè)計(jì)時(shí)采用必要的建筑手段來進(jìn)行節(jié)能設(shè)計(jì)，是降低建筑使用能耗的重要方式。

在通風(fēng)節(jié)能設(shè)計(jì)方面，盡可能地利用自然風(fēng)來調(diào)節(jié)室內(nèi)的溫、濕度是建筑節(jié)能設(shè)計(jì)的核心思想。一是根據(jù)廠區(qū)風(fēng)向條件來規(guī)劃設(shè)計(jì)建筑朝向，充分利用穿堂自然風(fēng)來達(dá)到良好的建筑空間通風(fēng)效果。如，在滿足生產(chǎn)工藝要求的情況下，建筑朝向盡可能選擇南北向，如有一定程度的偏離，應(yīng)控制建筑朝向與風(fēng)向的夾角在30°和60°之間。二是建筑之間的間距控制要設(shè)計(jì)合理，建筑通風(fēng)的間距控制一般是根據(jù)風(fēng)向和建筑形體來確定，以前排建筑的長寬比為依據(jù)，建筑的通風(fēng)間距為前排建筑高度的2.2到3.5倍為宜。三是合理設(shè)置建筑的通風(fēng)口位置以及選擇合適的窗型以更好地利用自然通風(fēng)原理來增強(qiáng)建筑通風(fēng)效果。四是在不具備良好自然通風(fēng)條件的情況下，以人工通風(fēng)為主或是作為輔助通風(fēng)加強(qiáng)通風(fēng)效果，通風(fēng)設(shè)備的選擇和配置就成為通風(fēng)節(jié)能設(shè)計(jì)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。目前，動(dòng)葉可調(diào)式通風(fēng)機(jī)是一種節(jié)能效果比較理想的節(jié)能型通風(fēng)機(jī)，其通過機(jī)械設(shè)計(jì)使通風(fēng)機(jī)的葉片角度可調(diào)節(jié)，利用空氣作用于葉片阻力面大小的變化來調(diào)節(jié)風(fēng)量，從而達(dá)到節(jié)能的目的；通過變頻控制器來對(duì)通風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)速進(jìn)行調(diào)節(jié)，從而達(dá)到根據(jù)工況來調(diào)節(jié)風(fēng)量的目的，也是一種比較有效的通風(fēng)機(jī)節(jié)能手段，而且利用傳感器對(duì)建筑空間溫度、濕度進(jìn)行實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)采集，可以實(shí)現(xiàn)通風(fēng)機(jī)風(fēng)量的自動(dòng)控制和調(diào)節(jié)，在保障通風(fēng)效果的同時(shí)節(jié)能效益更為顯著。

在采光節(jié)能設(shè)計(jì)方面，主要通過加強(qiáng)自然采光設(shè)計(jì)來盡可能減少電光源的使用數(shù)量和使用時(shí)長，從而達(dá)到節(jié)能的目的，尤其是對(duì)于大進(jìn)深設(shè)計(jì)的建筑結(jié)構(gòu)，采光節(jié)能設(shè)計(jì)尤為重要。具體設(shè)計(jì)策略：一是根據(jù)車間進(jìn)深、空間面積等來設(shè)置合理的側(cè)窗數(shù)量和位置，可以采用高、低側(cè)窗相結(jié)合的方式增大采光面，為了使大進(jìn)深處獲得更為充足的自然采光，可以適當(dāng)抬高高側(cè)窗的位置。二是在確保建筑保溫隔熱要求的前提下，適當(dāng)增大側(cè)窗的采光面積，在側(cè)窗采光面積無法調(diào)整而采光效果又不理想的情況下，可以通過在室內(nèi)設(shè)置反射鏡面或是采用漫散射玻璃的方式來提高自然采光率和光照覆蓋的均勻性。三是采用新型的節(jié)能光源來達(dá)到照明節(jié)能的目的。在很多情況下，單純依靠自然采光往往難以達(dá)到工業(yè)建筑的采光要求，采用電光源作為自然采光的補(bǔ)充及夜間照明的光源是必不可少的。目前，適用于工業(yè)建筑的節(jié)能型照明光源種類較多，LED節(jié)能燈節(jié)能效果最好，大功率LED節(jié)能燈在各項(xiàng)技術(shù)性能指標(biāo)上已經(jīng)完全能夠滿足工業(yè)建設(shè)的照明需求，具有亮度高、能耗小、使用壽命長等特點(diǎn)，結(jié)合智能照明控制系統(tǒng)，還能夠根據(jù)工業(yè)車間的光照情況實(shí)現(xiàn)亮度的自動(dòng)調(diào)節(jié)。

3 冶金工業(yè)建筑設(shè)計(jì)中的綠色生態(tài)技術(shù)應(yīng)用

3.1 冶金工業(yè)廠區(qū)綠化中植物的選擇

在冶金工業(yè)廠區(qū)的環(huán)境設(shè)計(jì)中，植物的利用和選擇是關(guān)鍵要素。除綠化、美化廠區(qū)環(huán)境外，植物對(duì)廠區(qū)有害氣體的吸收是主要的考慮因素。冶金作業(yè)會(huì)產(chǎn)生大量的甲醛、苯、三氯乙烯、氯氣和汞蒸汽等有害氣體，而不同的植物對(duì)這些有害氣體的吸收效果不盡相同。如長春藤、吊蘭、蘆薈、龍舌蘭、虎尾蘭等植物對(duì)甲醛的吸收效果最好；長青藤、鐵樹等能夠有效吸收苯；槐樹、蘭按能夠有效吸收氯氣；夾竹桃、棕?cái)R、桑、大葉黃楊等對(duì)汞蒸汽具有良好的吸收效果。因此，在進(jìn)行綠化設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)根據(jù)冶金工業(yè)車間的作業(yè)特點(diǎn)來進(jìn)行針對(duì)性的綠化植物選擇，在美化環(huán)境的同時(shí)達(dá)到最佳的有害氣體吸收效果。此外，在廠區(qū)環(huán)境美化設(shè)計(jì)時(shí)，要充分考慮到植物選擇對(duì)環(huán)境的適應(yīng)性，尤其是在一些污染較為嚴(yán)重的區(qū)域進(jìn)行植物綠化，植物對(duì)有害物質(zhì)的抗性是選擇的重要考量因素。

3.2 冶金工業(yè)車間聲污染的控制技術(shù)

冶金工業(yè)車間的聲污染較為嚴(yán)重，各種噪聲源在建筑空間內(nèi)的交互作用對(duì)于生產(chǎn)者的身心健康極為利，因此通過建筑技術(shù)手段來營造一個(gè)有益于人體聲覺系統(tǒng)的空間環(huán)境，是建筑設(shè)計(jì)時(shí)需要認(rèn)真考慮的問題。設(shè)計(jì)控制策略：一是通過消聲設(shè)備來降低車間作業(yè)時(shí)機(jī)器產(chǎn)生的噪聲。二是利用聲音傳播具有方向性的特點(diǎn)，通過廠區(qū)綠化種植高大、密集的樹木建立消聲屏障的方式來進(jìn)行降噪。三是通過廠區(qū)建筑整體布局設(shè)計(jì)優(yōu)化的方式來降低噪聲影響。如將噪聲較高的廠房集中布置；將對(duì)噪聲要求不高的廠房布置在靠近高噪聲的廠房附近，將要求低噪聲干擾的廠房布置在遠(yuǎn)離高噪聲廠房的區(qū)域，并在開窗等設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)上避免朝向高噪聲廠房方向；四是在建筑單體設(shè)計(jì)時(shí)利用墻體、走廊空間等的隔音、吸聲效果來降低噪聲對(duì)建筑室內(nèi)空間的影響。

4 結(jié)語

冶金工業(yè)廠區(qū)建筑設(shè)計(jì)是一項(xiàng)復(fù)雜的系統(tǒng)性工程，綠色建筑技術(shù)的應(yīng)用設(shè)計(jì)必須要滲透到建筑設(shè)計(jì)的各個(gè)環(huán)節(jié)，與其生產(chǎn)工藝、作業(yè)要求緊密結(jié)合，切實(shí)解決冶金工業(yè)生產(chǎn)、作業(yè)中的實(shí)際問題，才能使綠色建筑技術(shù)應(yīng)用取得實(shí)效。在設(shè)計(jì)過程中，要緊密結(jié)合冶金工業(yè)廠區(qū)的建筑特點(diǎn)以及綠色建筑技術(shù)的應(yīng)用適應(yīng)性，要從規(guī)劃布局、環(huán)境優(yōu)化、污染治理等多角度、多層面來統(tǒng)籌考量綠色建筑技術(shù)應(yīng)用的設(shè)計(jì)可行性，才能充分發(fā)揮綠色建筑技術(shù)在冶金工業(yè)建筑設(shè)計(jì)中的功能和作用，促進(jìn)冶金工業(yè)建筑設(shè)計(jì)的綠色發(fā)展。