節(jié)能減碳目標(biāo)下的工業(yè)建筑設(shè)計(jì)分析

來源：建筑設(shè)計(jì) 瀏覽：- 發(fā)布日期：2025-05-07 10:32:53

工業(yè)建筑作為高能耗領(lǐng)域，其節(jié)能減碳設(shè)計(jì)對實(shí)現(xiàn)“雙碳”目標(biāo)具有關(guān)鍵作用。傳統(tǒng)工業(yè)建筑設(shè)計(jì)模式存在能效割裂、技術(shù)堆砌等問題，難以滿足低碳化轉(zhuǎn)型需求！下面廣東建科設(shè)計(jì)的研究以整體性能優(yōu)化為導(dǎo)向，旨在形成可復(fù)制的工業(yè)建筑低碳設(shè)計(jì)方法論，希望對從事工業(yè)建筑設(shè)計(jì)的朋友有幫助。

1、通風(fēng)設(shè)計(jì)

從空間布局層面來看，建筑朝向和場地風(fēng)環(huán)境的協(xié)同設(shè)計(jì)是基礎(chǔ)性措施。筆者認(rèn)為，通過合理規(guī)劃工業(yè)建筑的朝向，使其與主導(dǎo)風(fēng)向形成適宜夾角，可有效利用穿堂風(fēng)增強(qiáng)室內(nèi)空氣流通效率！比如在冶金工業(yè)廠房設(shè)計(jì)中，建筑朝向偏離南北向時(shí)需控制與風(fēng)向的夾角在30°-60°之間，同時(shí)通過調(diào)整建筑間距（通常為前排建筑高度的2.2-3.5倍）避免氣流阻滯，從而減少機(jī)械通風(fēng)的介入頻率。對于多跨廠房，避免熱跨相鄰的布局方式可防止局部高溫區(qū)對整體通風(fēng)效率的干擾，此類設(shè)計(jì)需結(jié)合熱壓通風(fēng)原理，通過提升進(jìn)排風(fēng)口的高度差強(qiáng)化自然對流效應(yīng)！

通風(fēng)系統(tǒng)的技術(shù)路徑選擇需根據(jù)工業(yè)建筑類型的差異化實(shí)施。一類工業(yè)建筑可優(yōu)先采用自然通風(fēng)主導(dǎo)模式，通過可調(diào)節(jié)式天窗、側(cè)窗及地下風(fēng)道的組合設(shè)計(jì)，形成動(dòng)態(tài)氣流通道。當(dāng)外墻進(jìn)風(fēng)面積受限時(shí)，地下風(fēng)道可發(fā)揮預(yù)冷空氣的作用，在夏季降低進(jìn)風(fēng)溫度，減少制冷負(fù)荷。二類工業(yè)建筑因生產(chǎn)工藝可能產(chǎn)生余熱或污染物，需采用混合通風(fēng)系統(tǒng)，即在自然通風(fēng)基礎(chǔ)上設(shè)置局部機(jī)械排風(fēng)裝置。這種模式既能在非生產(chǎn)時(shí)段利用自然通風(fēng)維持基礎(chǔ)換氣，又可在污染物濃度超標(biāo)時(shí)啟動(dòng)機(jī)械系統(tǒng)定向排除，實(shí)現(xiàn)能耗的精準(zhǔn)控制。值得注意的是，通風(fēng)口的位置選擇需結(jié)合熱源分布，將進(jìn)風(fēng)口布置在熱源間斷區(qū)域可避免高溫氣流短路，同時(shí)通過設(shè)置可開關(guān)的維護(hù)裝置保障系統(tǒng)可操作性。在建筑改造項(xiàng)目中，優(yōu)先保留原有通風(fēng)結(jié)構(gòu)并對其進(jìn)行性能升級，例如將傳統(tǒng)天窗改造為智能啟閉式通風(fēng)裝置，或在地下室增設(shè)導(dǎo)流風(fēng)道提升自然通風(fēng)潛力！材料選擇方面，采用低隱含碳的預(yù)制構(gòu)件減少施工階段的碳排放，同時(shí)通過模塊化設(shè)計(jì)預(yù)留未來技術(shù)升級接口，例如預(yù)埋通風(fēng)管道加固件以適應(yīng)后期高效過濾設(shè)備的加裝。

2、采光設(shè)計(jì)

建筑朝向需結(jié)合當(dāng)?shù)毓鈿夂蛱攸c(diǎn)，優(yōu)先選擇南向布局以最大化冬季日照時(shí)長，同時(shí)通過合理控制建筑間距避免周邊環(huán)境對采光的遮擋。對于大跨度或者深進(jìn)深廠房，傳統(tǒng)的側(cè)窗采光難以滿足均勻性要求，需引入頂部天窗或?qū)Ч夤芟到y(tǒng)作為補(bǔ)充！例如冶金類廠房通過設(shè)置鋸齒形天窗，既能增加采光面積又可形成熱壓通風(fēng)通道，實(shí)現(xiàn)光熱協(xié)同設(shè)計(jì)。在空間形態(tài)處理上，過堂結(jié)構(gòu)的引入可提升自然光覆蓋范圍，通過反射光板等裝置對入射光線進(jìn)行二次分配，使縱深區(qū)域獲得更均衡的照度。

材料選擇設(shè)計(jì)方面需結(jié)合光熱比參數(shù)選用高透光率材料，在寒冷地區(qū)優(yōu)先選用光熱比大于1.2的Low-E玻璃，既能保證采光需求又可減少冬季熱損失！對于存在高溫設(shè)備的工業(yè)建筑，采用淺色外墻與智能調(diào)光玻璃的組合方案，可在夏季反射太陽輻射熱的同時(shí)調(diào)節(jié)室內(nèi)光照強(qiáng)度。導(dǎo)光管系統(tǒng)的應(yīng)用需根據(jù)廠房高度差異化設(shè)計(jì)，6米以下空間宜采用棱鏡導(dǎo)光管，而高空廠房更適合安裝反射式導(dǎo)光裝置，通過優(yōu)化導(dǎo)光路徑減少光能衰減。

3、保溫設(shè)計(jì)

對于一類工業(yè)建筑（以電子裝配及機(jī)械加工為主），外墻宜采用復(fù)合保溫系統(tǒng)，如巖棉板與蒸壓加氣混凝土砌塊的組合構(gòu)造，既能滿足A級防火要求，又能將傳熱系數(shù)控制在0.45W/（m²·K）以下。在嚴(yán)寒地區(qū)，通過增設(shè)防潮層與空氣間層可有效阻斷熱橋效應(yīng)，避免結(jié)露導(dǎo)致的保溫性能衰減。金屬圍護(hù)結(jié)構(gòu)的應(yīng)用需重點(diǎn)關(guān)注氣密性處理，采用咬合鎖邊與密封膠雙重措施，減少冷風(fēng)滲透造成的熱損失！屋面設(shè)計(jì)中，倒置式構(gòu)造通過將保溫層置于防水層之上，可降低溫度應(yīng)力對材料的影響，延長使用壽命，而坡屋面結(jié)合反射涂層的做法能減少夏季太陽輻射熱吸收。

二類工業(yè)建筑（存在高溫生產(chǎn)環(huán)節(jié)）的保溫設(shè)計(jì)需與通風(fēng)系統(tǒng)形成動(dòng)態(tài)耦合，在熱源集中區(qū)域設(shè)置可拆卸式隔熱屏障，采用硅酸鋁纖維板等耐高溫材料進(jìn)行局部隔離，既防止余熱擴(kuò)散至非生產(chǎn)區(qū)域，又為自然通風(fēng)創(chuàng)造溫度梯度。對于間歇性運(yùn)行的廠房，圍護(hù)結(jié)構(gòu)熱惰性指標(biāo)需與運(yùn)行周期匹配，通過相變材料的嵌入實(shí)現(xiàn)熱量的時(shí)空調(diào)控，例如在金屬夾芯板中集成石蠟基相變層，可在生產(chǎn)時(shí)段吸收過剩熱量并在非生產(chǎn)時(shí)段緩慢釋放，降低空調(diào)系統(tǒng)負(fù)荷！采光頂棚的雙層中空玻璃構(gòu)造需優(yōu)化間隔層氣體配比，充填氬氣可將傳熱系數(shù)降低至1.1W/（m²·K），同時(shí)保持85%以上的可見光透射率。

4、新能源利用

在節(jié)能減碳目標(biāo)驅(qū)動(dòng)下，工業(yè)建筑新能源利用設(shè)計(jì)需突破傳統(tǒng)能源供給模式，構(gòu)建與生產(chǎn)工藝深度融合的可再生能源系統(tǒng)。光伏技術(shù)因其適應(yīng)性成為核心載體，通過建筑一體化設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)空間效能與能源產(chǎn)出的雙重提升。工業(yè)建筑的大跨度屋頂、高聳外墻及附屬設(shè)施為光伏組件提供了規(guī)?；惭b條件，但需在結(jié)構(gòu)安全、熱工性能與生產(chǎn)需求間尋求平衡！例如金屬屋面采用BIPV技術(shù)時(shí)，需同步優(yōu)化支架系統(tǒng)與屋面板抗風(fēng)揭性能，并控制光伏陣列間隙以維持排水功能。對于存在高溫輻射的生產(chǎn)車間，光伏組件與隔熱屏障的復(fù)合構(gòu)造既可阻隔余熱擴(kuò)散，又能通過空氣夾層形成散熱通道，降低光伏板溫度衰減造成的效率損失。