建筑節(jié)能設(shè)計(jì)在工業(yè)建筑設(shè)計(jì)中的運(yùn)用分析

李永忠

（甘肅省水利水電勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院有限責(zé)任公司，蘭州 730000）

1 引言

建筑工程是我國(guó)經(jīng)濟(jì)的重要支柱產(chǎn)業(yè)，與人民群眾生活息息相關(guān)。但長(zhǎng)久以來，建筑行業(yè)在施工過程中的資源浪費(fèi)問題卻難以得到有效解決，為了積極響應(yīng)國(guó)家節(jié)能減排政策，在此提出的節(jié)能設(shè)計(jì)技術(shù)可改善現(xiàn)階段工業(yè)建筑設(shè)計(jì)中的能源浪費(fèi)、材料利用率不高等問題，達(dá)到降低損耗、節(jié)約成本的目的。

2 建筑節(jié)能設(shè)計(jì)工程項(xiàng)目可行性分析

2016 年12 月，國(guó)務(wù)院發(fā)布《國(guó)務(wù)院關(guān)于印發(fā)“十三五”節(jié)能減排綜合工作方案的通知》（國(guó)發(fā)〔2016〕74 號(hào)），為遵循國(guó)家節(jié)能減排規(guī)劃，于2018 年的敦煌市秦家灣片區(qū)西南角的創(chuàng)意文化風(fēng)貌區(qū)內(nèi)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(xiàng)目，該項(xiàng)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(jià)約為1.2 億元，屬于甘肅省工業(yè)建筑節(jié)能技術(shù)的代表建筑，它通過綠色建材、綠色運(yùn)營(yíng)等多種先進(jìn)理念進(jìn)行施工設(shè)計(jì)，表現(xiàn)在降低能耗、水耗、土地消耗等，最大限度地使用風(fēng)能與太陽(yáng)能。

該項(xiàng)目所運(yùn)用的節(jié)能理念，從宏觀上來看，是通過各類技術(shù)手段對(duì)所運(yùn)用的能源損耗加以控制，強(qiáng)化資源利用率，為我國(guó)建筑事業(yè)持續(xù)發(fā)展提供幫助，推動(dòng)經(jīng)濟(jì)與資源的再循環(huán)。從微觀上看，則是運(yùn)用節(jié)能技術(shù)，更為科學(xué)地調(diào)節(jié)建筑通風(fēng)系統(tǒng)，凈化水土資源，推動(dòng)建筑土木學(xué)、材料學(xué)、信息工程等領(lǐng)域的不斷進(jìn)步，在確保建筑質(zhì)量的同時(shí)提高建筑企業(yè)收益。因此，該項(xiàng)目應(yīng)積極運(yùn)用各類新型節(jié)能技術(shù)。

3 建筑節(jié)能設(shè)計(jì)在工業(yè)建筑設(shè)計(jì)中的運(yùn)用表現(xiàn)

3.1 水資源節(jié)約

現(xiàn)階段建筑中存在著較為嚴(yán)重的水資源浪費(fèi)現(xiàn)象，如混凝土拌和、調(diào)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(yùn)用大量的水資源。

水資源的浪費(fèi)與利用率低，不僅會(huì)導(dǎo)致降低施工效益，同時(shí)還會(huì)對(duì)周邊環(huán)境產(chǎn)生影響。因此，可通過相關(guān)節(jié)約水資源技術(shù)，對(duì)施工中耗水量較大的工程進(jìn)行工藝改進(jìn)，例如，在耗水量較大的樁基施工中，可建立集水池進(jìn)行水源監(jiān)控，或是在降雨、降雪時(shí)回收水資源，做好水循環(huán)；還可以在第一時(shí)間發(fā)現(xiàn)管路泄漏情況，解決水資源浪費(fèi)問題。

3.2 土地資源節(jié)約

土地資源是社會(huì)基礎(chǔ)資源，在建筑過程中就需要合理規(guī)劃土地資源。但現(xiàn)階段很多建筑施工都不注重土地資源節(jié)約，造成大量的土地資源浪費(fèi)。例如，盲目運(yùn)用紅土磚進(jìn)行建筑施工，使得高質(zhì)量土壤在建筑運(yùn)用中不斷被消耗；或是在邊坡挖掘、基坑施工等過程中，出現(xiàn)大量的土地資源浪費(fèi)行為，增加了水土流失、山體坍塌等現(xiàn)象的發(fā)生概率，影響建筑施工周邊區(qū)域的環(huán)境。因此，在建筑設(shè)計(jì)中，就要積極運(yùn)用節(jié)能技術(shù)，做好土地資源規(guī)劃。在設(shè)計(jì)初期，劃定土地資源面積，優(yōu)化土方工程施工方案，可采用土釘墻支護(hù)的方式進(jìn)行土體挖掘，穩(wěn)定土體，防止土地閑置現(xiàn)象，同時(shí)還可以重新規(guī)劃施工現(xiàn)場(chǎng)中的作業(yè)棚、材料倉(cāng)庫(kù)等位置，并減少臨時(shí)道路對(duì)土地資源的損害。這種方式不僅可以節(jié)約土地資源，合理分配設(shè)計(jì)空間，還可以有效優(yōu)化材料運(yùn)輸線路，提升施工效率與施工質(zhì)量。

3.3 材料節(jié)約

目前，我國(guó)很多建筑工程在施工過程中都運(yùn)用了綠色無污染材料，例如高質(zhì)量鋼材、碳材料等，合理運(yùn)用可以降低施工成本，還可以產(chǎn)生節(jié)能降耗的效果，縮減建筑施工設(shè)計(jì)中的材料損耗。材料方面的節(jié)約并不意味著為縮減材料投入，不保證工程質(zhì)量，而是要加強(qiáng)對(duì)物資材料的管理，提高對(duì)計(jì)量器具的控制，并且應(yīng)做好施工場(chǎng)地的材料驗(yàn)收與存放管理工作，降低人為因素、環(huán)境因素造成的材料損失。此外，還可設(shè)立攪拌站或分揀站等，杜絕水泥、砂石等材料的浪費(fèi)情況，并對(duì)各類建材雜物進(jìn)行回收處理，再結(jié)合施工場(chǎng)地的實(shí)際情況，制定有關(guān)節(jié)約的獎(jiǎng)懲措施，確保工程設(shè)計(jì)的材料得到有效利用。

3.4 保溫節(jié)能設(shè)計(jì)

隨著建筑行業(yè)的不斷發(fā)展與完善，建筑行業(yè)已然成為當(dāng)前能耗的主要產(chǎn)業(yè)之一，特別是在冬季供暖后。在冬季保溫結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，建筑節(jié)能設(shè)計(jì)一般會(huì)凸顯在屋面保溫、墻體保溫等方面。在對(duì)外墻進(jìn)行保溫設(shè)計(jì)的過程中，設(shè)計(jì)人員會(huì)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(duì)工業(yè)建筑墻體進(jìn)行保溫設(shè)計(jì)師，一般可以分為兩種設(shè)計(jì)模式，分別為內(nèi)墻保溫設(shè)計(jì)以及外墻保溫設(shè)計(jì)。其中，外墻保溫設(shè)計(jì)可以借助蒸壓加氣混凝土砌塊結(jié)合泡沫聚氨酯板進(jìn)行設(shè)計(jì)，該種設(shè)計(jì)的節(jié)能率可高達(dá)75%。針對(duì)內(nèi)墻設(shè)計(jì)而言，可以借助煤矸石多孔磚結(jié)合PUR 板進(jìn)行設(shè)計(jì)，這種設(shè)計(jì)的節(jié)能率可達(dá)到45%。而屋面保溫節(jié)能設(shè)計(jì)則需要借助泡沫保溫建材。

3.5 自然環(huán)境利用

建筑的節(jié)能設(shè)計(jì)還應(yīng)做到對(duì)自然環(huán)境的利用，可通過風(fēng)能代替空調(diào)，保證房屋通風(fēng)，或是通過太陽(yáng)能，結(jié)合專業(yè)設(shè)計(jì)的房屋頂板，加強(qiáng)室內(nèi)采光效果，這種方式具有極高的便捷性與經(jīng)濟(jì)性，還可以降低電力損耗。可見強(qiáng)調(diào)對(duì)自然環(huán)境資源的利用也是我國(guó)的節(jié)能降耗的重要舉措。而在本工程施工中，室內(nèi)采光便運(yùn)用了太陽(yáng)能，集中加設(shè)太陽(yáng)能發(fā)電系統(tǒng)，可收集日照光能量，并為各類設(shè)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(duì)采光節(jié)能量進(jìn)行分析和核算。

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

通過式（1）和式（2）可以測(cè)算出對(duì)自然環(huán)境的利用情況[1]。

4 建筑節(jié)能設(shè)計(jì)在工業(yè)建筑設(shè)計(jì)中的運(yùn)用途徑

4.1 切實(shí)做好工業(yè)建筑設(shè)計(jì)布局

將建筑節(jié)能設(shè)計(jì)在工業(yè)建筑設(shè)計(jì)中進(jìn)行充分應(yīng)用，可以幫助工業(yè)建筑設(shè)計(jì)人員科學(xué)合理地進(jìn)行建筑選址，切實(shí)做好工業(yè)建筑設(shè)計(jì)布局。設(shè)計(jì)人員在對(duì)工業(yè)建筑進(jìn)行設(shè)計(jì)之前，需要對(duì)設(shè)計(jì)方案進(jìn)行科學(xué)合理的調(diào)整。同時(shí)設(shè)計(jì)人員需要前往現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行實(shí)勘，對(duì)周圍的環(huán)境以及水文地質(zhì)條件進(jìn)行探查，可以選擇一些避風(fēng)向陽(yáng)的場(chǎng)地作為工業(yè)建筑地址。在場(chǎng)地確定后，設(shè)計(jì)人員需要根據(jù)場(chǎng)地中的風(fēng)向?qū)S房位置進(jìn)行明確。

除此之外，在工業(yè)建筑設(shè)計(jì)過程中，平面布局設(shè)計(jì)是其中最為關(guān)鍵的內(nèi)容，其不僅能夠提升整個(gè)建筑空間的利用率，還能減少能源的消耗，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)能源的有效利用。首先，工業(yè)建筑設(shè)計(jì)過程中要考慮到自身功能需求和氣候特點(diǎn)，在此基礎(chǔ)上對(duì)建筑平面進(jìn)行合理的布局設(shè)計(jì)，從而為人們提供一個(gè)較為舒適的工作與居住環(huán)境。其次，在對(duì)工業(yè)建筑進(jìn)行平面布局設(shè)計(jì)過程中要充分考慮到其朝向問題，從而保證建筑內(nèi)部采光充足。此外，還需要在滿足工業(yè)建筑基本功能需求的前提下降低建筑內(nèi)部能耗。最后，要根據(jù)不同地區(qū)的氣候特點(diǎn)制訂出科學(xué)合理的工業(yè)建筑平面布局方案，并將其應(yīng)用到實(shí)際工程中，從而為我國(guó)工業(yè)建筑節(jié)能設(shè)計(jì)水平提升奠定良好基礎(chǔ)。

4.2 房區(qū)設(shè)計(jì)中的節(jié)能

4.2.1 屋頂節(jié)能降耗設(shè)計(jì)

本工程各建筑環(huán)節(jié)均設(shè)計(jì)保溫屋面，以污脫機(jī)房為例，建筑占地面積為228.66 m2，設(shè)計(jì)工作年限為50 年，要求具備抗震、防火、抗風(fēng)等基本能力，因此，要嚴(yán)格遵循設(shè)計(jì)圖紙要求，同時(shí)為了凸顯綠色節(jié)約理念，應(yīng)確保建筑的自然通風(fēng)與照明，這就要求建筑單位在屋頂設(shè)計(jì)中使用環(huán)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(yáng)能。同時(shí)，這種新型材料的運(yùn)用還可以確保屋頂?shù)恼诠庑Ч嵘菝娓魺嵝阅?，進(jìn)一步提升建筑的美觀性，降低熱量損耗，達(dá)到節(jié)能降耗的目的[2]。

表1 屋頂綠色材料

4.2.2 地面節(jié)能降耗設(shè)計(jì)

在機(jī)房總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過程中，設(shè)計(jì)人員需要對(duì)地面保溫層以及保護(hù)層進(jìn)行精心設(shè)計(jì)，并對(duì)防潮層以及減震層結(jié)構(gòu)進(jìn)行完善，以此來全面提高機(jī)房整體結(jié)構(gòu)質(zhì)量。同時(shí)，設(shè)計(jì)人員需要對(duì)各結(jié)構(gòu)層中所應(yīng)用的建材規(guī)格進(jìn)行設(shè)計(jì)，從而最大限度地保證設(shè)計(jì)質(zhì)量。同時(shí)，為行之有效地保證地面平整性，設(shè)計(jì)人員需要保證地基與各結(jié)構(gòu)之間的貼合性。除此之外，設(shè)計(jì)人員需要對(duì)隔熱層以及保溫層之間的縫隙問題進(jìn)行妥善處理。為更好地凸顯節(jié)能設(shè)計(jì)理念，設(shè)計(jì)人員還可以對(duì)雨水井及沉淀池進(jìn)行設(shè)計(jì)，進(jìn)而節(jié)約水資源，充分發(fā)揮節(jié)能設(shè)計(jì)價(jià)值，提高工業(yè)建筑節(jié)能設(shè)計(jì)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(jié)能設(shè)計(jì)

工業(yè)建筑屋面節(jié)能設(shè)計(jì)質(zhì)量直接關(guān)系到整個(gè)工業(yè)建筑節(jié)能效果，所以，設(shè)計(jì)人員在對(duì)工業(yè)建筑屋面進(jìn)行設(shè)計(jì)的過程中，務(wù)必將建筑節(jié)能設(shè)計(jì)理念進(jìn)行全面應(yīng)用[3]。屋面設(shè)計(jì)需要高品質(zhì)的保溫建材對(duì)其進(jìn)行支撐，保溫建材的使用也將影響節(jié)能設(shè)計(jì)質(zhì)量。一般情況下，保溫建材共有兩種鋪設(shè)方式，分別為正鋪和倒鋪，通常情況下工業(yè)廠房為正鋪，層數(shù)比較多的廠房需要倒鋪。本次施工設(shè)計(jì)中，設(shè)計(jì)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(jié)能設(shè)計(jì)效能。本工程采用正鋪法進(jìn)行施工，由于正鋪施工難度相對(duì)較大，所以，設(shè)計(jì)人員需要切實(shí)做好精細(xì)化設(shè)計(jì)，進(jìn)而從設(shè)計(jì)角度降低施工難度。

5 結(jié)語(yǔ)

總而言之，建筑節(jié)能設(shè)計(jì)在工業(yè)建筑設(shè)計(jì)中具有較大的優(yōu)勢(shì)，充分降低各類建筑的能耗，本工程中將水資源節(jié)約、材料節(jié)約、能耗節(jié)約等措施運(yùn)用到了工業(yè)設(shè)計(jì)中，在施工準(zhǔn)備階段進(jìn)行了優(yōu)化處理，能夠運(yùn)用各類新材料，充分保證房屋頂面設(shè)計(jì)、地面設(shè)計(jì)、幕墻設(shè)計(jì)等方面滿足國(guó)家節(jié)能減排需求，對(duì)傳統(tǒng)工業(yè)建筑中的高能耗、高損失、高成本進(jìn)行了系統(tǒng)優(yōu)化，可以為建筑企業(yè)帶來經(jīng)濟(jì)收益，最終遵循國(guó)家長(zhǎng)久發(fā)展核心理念，能夠滿足各類建筑的設(shè)計(jì)需求。