节能设计在工业建筑中的实现

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  中图分类号:TE08文献标识码:A文章编号:
  前言
  建筑节能是当今建筑界的焦点,目前在建筑节能方面,人们将焦点更多的聚集在民用建筑节能上,国家出台的节能规定也多是针对民用建筑的。但实际上,在每年建造的工业与民用建筑的数量上,工业建筑占了一半有余,因此要真正实现建筑节能,不能忽略工业建筑的节能设计。
  工业建筑与民用建筑最大的区别在于直接或间接影响能耗的因素多——工业生产涉及用电、用水、排水、用油、用气、运输;使用资源、能源不仅种类多,而且数量比民用建筑多;既有物流运输能耗因素,又有工艺生产能耗因素,生产过程也可能产生污染造成对环境的影响;而减少污染物排放,消除其对环境的影响都将消耗资源和能源……。这些因素乍一看,与传统的“建筑节能”无关,但从工业建筑全寿命期看,这些因素又都切切实实影响工业建筑的能耗。因此,有必要将工业建筑节能与物流运输、“减排”、节材、职业健康卫生、环境保护、“绿色”等内容紧密整合成一体考虑,从而取得比较好的工业建筑节能的整体效果。
  此文中,会以2011年度轻工部优秀设计获奖项目——重庆啤酒股份有限公司新建年产50万KL(一期 25万KL)啤酒工程(以下简称“重啤项目”)为例,介绍如何在工业建筑项目设计中实现节能目标。
  一、工程项目简介
  重啤项目为重庆啤酒集团啤酒生产旗舰工厂项目,项目总用地面积为200,357m2,项目规划为日产啤酒2600KL,首期能力为日产啤酒1300KL。这个全新概念的啤酒工厂已于2009年6月竣工投产投产。首期总建筑面积53509.83m2,项目建成后装备高科技,管理集约化,项目集节地、高效、节水、节能、环保、低碳等全新生态循环经济概念于一身,在国内啤酒工厂设计率先综合引入并应用绿色建筑、EHS(环境健康安全)、CDM(碳减排)和能源综合管理等标准和要求。
  
  二、节能措施
  1、总平面布置
  总平面布置关于节能的最基本思路是,通过合理的合并、整合或集中布置各个子项单体,有利于节约用地,减少外围护结构面积,减少各种管线及建筑、结构材料的使用。
  在重啤项目的总平面中,全厂仅4个建筑群(单体),分别为:一、酿造公用工程建筑,包括原料贮存和处理、糖化间、发酵清酒罐区、啤酒处理间、冷冻站、空压站、CO2回收间、变配电房、冷冻站、锅炉间等;二、包装和成品贮存建筑;三、办公接待展示中心;四、污水处理站(含消防和非生产供水中心、中水外供点)。这样的设置特点在于,结合工艺流程的要求,将啤酒酿造区和公用工程揉和成一个整体,酿造间的北端就是公用工程间,多个车间有机结合,动力中心紧靠生产车间,节约动力消耗和管线用量;啤酒包装间位于酿造间的东面,南部为成品中转间,用参观走廊、管廊有机连接。
  数据显示:对规划日产啤酒2600KL的大型啤酒工厂来说,用地一般在300,000m2以上,建筑总面积应在75000~90000m2左右,而重啤项目本次总用地面积仅为200,357m2,建筑总面积仅为53509.83m2,节地率达33%,通过精心的规划,高效地利用土地,有效减少建筑和设备投资,降低运行成本。
  公用工程全部集中布置,包括冷冻站、气体站、变配电间、锅炉间,设置中心控制室;公用工程自控水平按无人值守设计,比传统设计减少操作员工70%;公用工程引入能量管理概念。
  2、建筑
  对于建筑节能措施,根据建筑物不同使用特征进行分类,从而设置不同节能标准,达到较好的建筑节能的整体效果。
  酿造及公用工程建筑是啤酒厂的核心建筑物,它的特点在于体型庞大但高低错落,功能复杂。在设计中充分利用建筑本身的间距和屋面高差,局部开设中空庭院以充分利用自然通风和采光,减少使用空调和人工照明。对于不同区域或车间对建筑维护的保温和隔热性能的要求,采用相适应的不同的保温和隔热要求和标准,例如对于糖化车间这种有热能析出的车间,主要采取设置屋顶气楼、保证通风面积的散热措施,对于发酵车间这种湿度大的空间,主要是采取防潮、通风的措施。
  包装和成品贮存建筑的特点是体型庞大简单,功能也相对简单,在设计中主要是利用外围护结构的节能措施达到节能目的。
  办公接待展示中心则以《公共建筑节能设计标准》为设计标准,从建筑外围护结构、遮阳系数等方面进行权衡设计,以满足节能目标。
  3、结构
  本项目中尽可能用先进的设计降低土建投资,如在发酵清酒罐承重平台设计中比传统设计结构受力合理,减少钢筋砼用量,降低造价25~30%,节材就是节能。
  4、水
  水作为一种资源,减少用水量、用足可再生资源,可循环利用就是节能的基本原则。重啤项目中,在设计过程进行水的分类规划和管理,如自来水、雨水、中水、生产清洁废水和冷凝水等,尽量做到“高质高用,低质低用”。
  首先对用水项,如生产用水、生活用水、景观用水和绿化用水等应按照各用水点用水水质要求不同分别提供,特别各啤酒生产用水应按不同要求进行差异化细分。
  其次對全厂雨水和生产污水实施分流,污水还应进行细分分流设计,生产污水按照浓度高低、温度高低、PH值的高低分类排放,减少污水添加剂的使用;
  在重啤项目的设计和实施过程中,污水处理是中国第一家采用全部中水回用方案设计的啤酒工厂——利用中水水池兼做全厂消防水池和中水贮水池,全厂生活生产清洁用水,生产辅助用水、消防用水、景观用水和绿化用水使用中水,此项每天可节约400m3啤酒生产取水量,相当于每KL啤酒节水0.3KL左右,全年可节水超过75,000m3。在污水处理的西侧厂区围墙外设置中水供水站,除自用外的中水,其余卖给开发区作为绿化和卫生用水,或卖给周边工厂利用。
  5、生产车间室内环境和人性化的设计
  啤酒工厂是以生化反应和微生物酿造为基础的食品工厂,室内生产环境对啤酒质量和安全是非常重要的,其室内环境质量,须包含微生物环境、光环境、声环境和室内空气品质等要求。重啤项目在国内啤酒项目中率先综合考虑生产车间室内环境和人性化的设计,这样不仅有效保证高质量的啤酒生产环境,也给予生产管理人员良好的工作环境,这也是国外先进工厂的普遍做法。
  5.1光环境
  重啤项目中,因为总平面的合理规划,各车间首先考虑自然光的应用,综合考虑采光性能最佳的建筑朝向,同时发挥天井和中庭的采光作用,重要人员和设备操作区域主要考虑天然光源为主。对于不同功能的建筑物室内照明采取分区控制、场景设置等技术措施,有效避免过度使用和浪费;采用高效、节能的光源、灯具和电器附件,全厂室内照明全部使用LED。
  5.2声环境
  对于工厂不同功能的建筑或不同区域,设计中采取动静分区原则;合理选用建筑围护结构构件,采用有效的隔声减噪措施;采用对外隔声和内操作室隔声减噪相结合;对于啤酒工厂控噪的重点区域,公用工程车间的气体站、冷冻站、锅炉间和污水处理站,须在设计、设备选型、规划布置上合理优化,合理选用低噪设备,并采取有效减振、减噪、消声措施,控制噪声的产生和传播。
  5.3空气品质
  在设计中尽可能提高自然通风效率,包括在不同的区域采用开启窗自然通风、利用穿堂风和竖向拔风作用通风等方式;设计中有效组织气流,合理设置风口位置,防止啤酒工厂不同车间和区域的串味和泛味,采用全部和局部换气相结合,避免交叉和循环污染。
  综上所述,重啤项目建造了一个世界一流,国内综合领先,但又投资经济合理的绿色生态开放旅游式信息化管理的现代化啤酒工厂,因此该项目获得了2011年轻工部优秀设计一等奖的荣誉。
  结论
  当今的工业建筑设计需要考虑的因素越来越多,除常规设计应考虑因素外,还要考虑减排、工业企业卫生标准、环保、绿色、可持续发展、可再生能源利用、节地、节水、节材乃至气候异常影响等,这些都与建筑节能有直接或间接的联系,应有机的将这些因素都整合在一起,形成建筑节能的新理念。工业建筑节能设计是一个系统工程,需要工艺、建筑、结构、给排水、暖通、动力、电气、技术经济等专业的通力协作,在工程设计负责人的主持下,确定项目的整体节能目标,这才是今后工业建筑节能设计的正确道路。
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