建筑节能设计在工业建筑设计中的运用分析

李永忠

（甘肃省水利水电勘测设计研究院有限责任公司，兰州 730000）

1 引言

建筑工程是我国经济的重要支柱产业，与人民群众生活息息相关。但长久以来，建筑行业在施工过程中的资源浪费问题却难以得到有效解决，为了积极响应国家节能减排政策，在此提出的节能设计技术可改善现阶段工业建筑设计中的能源浪费、材料利用率不高等问题，达到降低损耗、节约成本的目的。

2 建筑节能设计工程项目可行性分析

2016 年12 月，国务院发布《国务院关于印发“十三五”节能减排综合工作方案的通知》（国发〔2016〕74 号），为遵循国家节能减排规划，于2018 年的敦煌市秦家湾片区西南角的创意文化风貌区内兴建了敦煌市沙枣墩水厂，为敦煌市城市地下水源地置换工程的子项目，该项目总用地面积34 963.85 m2，总建筑面积为8 711.64 m2，日处理水量8 万m3，总造价约为1.2 亿元，属于甘肃省工业建筑节能技术的代表建筑，它通过绿色建材、绿色运营等多种先进理念进行施工设计，表现在降低能耗、水耗、土地消耗等，最大限度地使用风能与太阳能。

该项目所运用的节能理念，从宏观上来看，是通过各类技术手段对所运用的能源损耗加以控制，强化资源利用率，为我国建筑事业持续发展提供帮助，推动经济与资源的再循环。从微观上看，则是运用节能技术，更为科学地调节建筑通风系统，净化水土资源，推动建筑土木学、材料学、信息工程等领域的不断进步，在确保建筑质量的同时提高建筑企业收益。因此，该项目应积极运用各类新型节能技术。

3 建筑节能设计在工业建筑设计中的运用表现

3.1 水资源节约

现阶段建筑中存在着较为严重的水资源浪费现象，如混凝土拌和、调配、砂浆原料制备、桩基施工等都需要水资源，但水资源利用率难以提升，特别是在桩基施工中，需要运用大量的水资源。

水资源的浪费与利用率低，不仅会导致降低施工效益，同时还会对周边环境产生影响。因此，可通过相关节约水资源技术，对施工中耗水量较大的工程进行工艺改进，例如，在耗水量较大的桩基施工中，可建立集水池进行水源监控，或是在降雨、降雪时回收水资源，做好水循环；还可以在第一时间发现管路泄漏情况，解决水资源浪费问题。

3.2 土地资源节约

土地资源是社会基础资源，在建筑过程中就需要合理规划土地资源。但现阶段很多建筑施工都不注重土地资源节约，造成大量的土地资源浪费。例如，盲目运用红土砖进行建筑施工，使得高质量土壤在建筑运用中不断被消耗；或是在边坡挖掘、基坑施工等过程中，出现大量的土地资源浪费行为，增加了水土流失、山体坍塌等现象的发生概率，影响建筑施工周边区域的环境。因此，在建筑设计中，就要积极运用节能技术，做好土地资源规划。在设计初期，划定土地资源面积，优化土方工程施工方案，可采用土钉墙支护的方式进行土体挖掘，稳定土体，防止土地闲置现象，同时还可以重新规划施工现场中的作业棚、材料仓库等位置，并减少临时道路对土地资源的损害。这种方式不仅可以节约土地资源，合理分配设计空间，还可以有效优化材料运输线路，提升施工效率与施工质量。

3.3 材料节约

目前，我国很多建筑工程在施工过程中都运用了绿色无污染材料，例如高质量钢材、碳材料等，合理运用可以降低施工成本，还可以产生节能降耗的效果，缩减建筑施工设计中的材料损耗。材料方面的节约并不意味着为缩减材料投入，不保证工程质量，而是要加强对物资材料的管理，提高对计量器具的控制，并且应做好施工场地的材料验收与存放管理工作，降低人为因素、环境因素造成的材料损失。此外，还可设立搅拌站或分拣站等，杜绝水泥、砂石等材料的浪费情况，并对各类建材杂物进行回收处理，再结合施工场地的实际情况，制定有关节约的奖惩措施，确保工程设计的材料得到有效利用。

3.4 保温节能设计

随着建筑行业的不断发展与完善，建筑行业已然成为当前能耗的主要产业之一，特别是在冬季供暖后。在冬季保温结构设计中，建筑节能设计一般会凸显在屋面保温、墙体保温等方面。在对外墙进行保温设计的过程中，设计人员会充分利用好保温建材，如聚苯乙烯泡沫板、岩棉板以及聚苯乙烯挤塑板等，在对工业建筑墙体进行保温设计师，一般可以分为两种设计模式，分别为内墙保温设计以及外墙保温设计。其中，外墙保温设计可以借助蒸压加气混凝土砌块结合泡沫聚氨酯板进行设计，该种设计的节能率可高达75%。针对内墙设计而言，可以借助煤矸石多孔砖结合PUR 板进行设计，这种设计的节能率可达到45%。而屋面保温节能设计则需要借助泡沫保温建材。

3.5 自然环境利用

建筑的节能设计还应做到对自然环境的利用，可通过风能代替空调，保证房屋通风，或是通过太阳能，结合专业设计的房屋顶板，加强室内采光效果，这种方式具有极高的便捷性与经济性，还可以降低电力损耗。可见强调对自然环境资源的利用也是我国的节能降耗的重要举措。而在本工程施工中，室内采光便运用了太阳能，集中加设太阳能发电系统，可收集日照光能量，并为各类设备提供电力资源，降低了能源损耗。施工单位可通过采光模拟公式对采光节能量进行分析和核算。

式中，Ue为单位面积节省照明用电，kW•h/m2；We为共节省照明用电量，kW•h；A为照明总面积，m2；Pn为室内照明总功率，W；Td为天然采光时间，h；Fd为自然采光系数；T*d为部分区域天然采光时间，h；F*d为部分区域自然采光系数。

通过式（1）和式（2）可以测算出对自然环境的利用情况[1]。

4 建筑节能设计在工业建筑设计中的运用途径

4.1 切实做好工业建筑设计布局

将建筑节能设计在工业建筑设计中进行充分应用，可以帮助工业建筑设计人员科学合理地进行建筑选址，切实做好工业建筑设计布局。设计人员在对工业建筑进行设计之前，需要对设计方案进行科学合理的调整。同时设计人员需要前往现场进行实勘，对周围的环境以及水文地质条件进行探查，可以选择一些避风向阳的场地作为工业建筑地址。在场地确定后，设计人员需要根据场地中的风向对厂房位置进行明确。

除此之外，在工业建筑设计过程中，平面布局设计是其中最为关键的内容，其不仅能够提升整个建筑空间的利用率，还能减少能源的消耗，从而实现对能源的有效利用。首先，工业建筑设计过程中要考虑到自身功能需求和气候特点，在此基础上对建筑平面进行合理的布局设计，从而为人们提供一个较为舒适的工作与居住环境。其次，在对工业建筑进行平面布局设计过程中要充分考虑到其朝向问题，从而保证建筑内部采光充足。此外，还需要在满足工业建筑基本功能需求的前提下降低建筑内部能耗。最后，要根据不同地区的气候特点制订出科学合理的工业建筑平面布局方案，并将其应用到实际工程中，从而为我国工业建筑节能设计水平提升奠定良好基础。

4.2 房区设计中的节能

4.2.1 屋顶节能降耗设计

本工程各建筑环节均设计保温屋面，以污脱机房为例，建筑占地面积为228.66 m2，设计工作年限为50 年，要求具备抗震、防火、抗风等基本能力，因此，要严格遵循设计图纸要求，同时为了凸显绿色节约理念，应确保建筑的自然通风与照明，这就要求建筑单位在屋顶设计中使用环保且保温性能较高的材料，如热固性改性聚苯保温板（见表1），既可以隔热，又可以充分利用太阳能。同时，这种新型材料的运用还可以确保屋顶的遮光效果，提升屋面隔热性能，进一步提升建筑的美观性，降低热量损耗，达到节能降耗的目的[2]。

表1 屋顶绿色材料

4.2.2 地面节能降耗设计

在机房总体结构设计过程中，设计人员需要对地面保温层以及保护层进行精心设计，并对防潮层以及减震层结构进行完善，以此来全面提高机房整体结构质量。同时，设计人员需要对各结构层中所应用的建材规格进行设计，从而最大限度地保证设计质量。同时，为行之有效地保证地面平整性，设计人员需要保证地基与各结构之间的贴合性。除此之外，设计人员需要对隔热层以及保温层之间的缝隙问题进行妥善处理。为更好地凸显节能设计理念，设计人员还可以对雨水井及沉淀池进行设计，进而节约水资源，充分发挥节能设计价值，提高工业建筑节能设计效能，雨水井效果图如图1 所示。

图1 雨水井效果图

4.2.3 屋面节能设计

工业建筑屋面节能设计质量直接关系到整个工业建筑节能效果，所以，设计人员在对工业建筑屋面进行设计的过程中，务必将建筑节能设计理念进行全面应用[3]。屋面设计需要高品质的保温建材对其进行支撑，保温建材的使用也将影响节能设计质量。一般情况下，保温建材共有两种铺设方式，分别为正铺和倒铺，通常情况下工业厂房为正铺，层数比较多的厂房需要倒铺。本次施工设计中，设计人员选用了沥青防水卷材、热固性改性聚苯保温板等保温建材，可以极大地提高屋面节能设计效能。本工程采用正铺法进行施工，由于正铺施工难度相对较大，所以，设计人员需要切实做好精细化设计，进而从设计角度降低施工难度。

5 结语

总而言之，建筑节能设计在工业建筑设计中具有较大的优势，充分降低各类建筑的能耗，本工程中将水资源节约、材料节约、能耗节约等措施运用到了工业设计中，在施工准备阶段进行了优化处理，能够运用各类新材料，充分保证房屋顶面设计、地面设计、幕墙设计等方面满足国家节能减排需求，对传统工业建筑中的高能耗、高损失、高成本进行了系统优化，可以为建筑企业带来经济收益，最终遵循国家长久发展核心理念，能够满足各类建筑的设计需求。