節能減碳目標下的工業建筑設計分析

來源：建科 瀏覽：- 發布日期：2025-05-07 10:32:53

工業建筑作為高能耗領域，其節能減碳設計對實現“雙碳”目標具有關鍵作用。傳統工業建筑設計模式存在能效割裂、技術堆砌等問題，難以滿足低碳化轉型需求！下面廣東建科設計的研究以整體性能優化為導向，旨在形成可復制的工業建筑低碳設計方法論，希望對從事工業建筑設計的朋友有幫助。

1、通風設計

從空間布局層面來看，建筑朝向和場地風環境的協同設計是基礎性措施。筆者認為，通過合理規劃工業建筑的朝向，使其與主導風向形成適宜夾角，可有效利用穿堂風增強室內空氣流通效率！比如在冶金工業廠房設計中，建筑朝向偏離南北向時需控制與風向的夾角在30°-60°之間，同時通過調整建筑間距（通常為前排建筑高度的2.2-3.5倍）避免氣流阻滯，從而減少機械通風的介入頻率。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對整體通風效率的干擾，此類設計需結合熱壓通風原理，通過提升進排風口的高度差強化自然對流效應！

通風系統的技術路徑選擇需根據工業建筑類型的差異化實施。一類工業建筑可優先采用自然通風主導模式，通過可調節式天窗、側窗及地下風道的組合設計，形成動態氣流通道。當外墻進風面積受限時，地下風道可發揮預冷空氣的作用，在夏季降低進風溫度，減少制冷負荷。二類工業建筑因生產工藝可能產生余熱或污染物，需采用混合通風系統，即在自然通風基礎上設置局部機械排風裝置。這種模式既能在非生產時段利用自然通風維持基礎換氣，又可在污染物濃度超標時啟動機械系統定向排除，實現能耗的精準控制。值得注意的是，通風口的位置選擇需結合熱源分布，將進風口布置在熱源間斷區域可避免高溫氣流短路，同時通過設置可開關的維護裝置保障系統可操作性。在建筑改造項目中，優先保留原有通風結構并對其進行性能升級，例如將傳統天窗改造為智能啟閉式通風裝置，或在地下室增設導流風道提升自然通風潛力！材料選擇方面，采用低隱含碳的預制構件減少施工階段的碳排放，同時通過模塊化設計預留未來技術升級接口，例如預埋通風管道加固件以適應后期高效過濾設備的加裝。

2、采光設計

建筑朝向需結合當地光氣候特點，優先選擇南向布局以最大化冬季日照時長，同時通過合理控制建筑間距避免周邊環境對采光的遮擋。對于大跨度或者深進深廠房，傳統的側窗采光難以滿足均勻性要求，需引入頂部天窗或導光管系統作為補充！例如冶金類廠房通過設置鋸齒形天窗，既能增加采光面積又可形成熱壓通風通道，實現光熱協同設計。在空間形態處理上，過堂結構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行二次分配，使縱深區域獲得更均衡的照度。

材料選擇設計方面需結合光熱比參數選用高透光率材料，在寒冷地區優先選用光熱比大于1.2的Low-E玻璃，既能保證采光需求又可減少冬季熱損失！對于存在高溫設備的工業建筑，采用淺色外墻與智能調光玻璃的組合方案，可在夏季反射太陽輻射熱的同時調節室內光照強度。導光管系統的應用需根據廠房高度差異化設計，6米以下空間宜采用棱鏡導光管，而高空廠房更適合安裝反射式導光裝置，通過優化導光路徑減少光能衰減。

3、保溫設計

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

二類工業建筑（存在高溫生產環節）的保溫設計需與通風系統形成動態耦合，在熱源集中區域設置可拆卸式隔熱屏障，采用硅酸鋁纖維板等耐高溫材料進行局部隔離，既防止余熱擴散至非生產區域，又為自然通風創造溫度梯度。對于間歇性運行的廠房，圍護結構熱惰性指標需與運行周期匹配，通過相變材料的嵌入實現熱量的時空調控，例如在金屬夾芯板中集成石蠟基相變層，可在生產時段吸收過剩熱量并在非生產時段緩慢釋放，降低空調系統負荷！采光頂棚的雙層中空玻璃構造需優化間隔層氣體配比，充填氬氣可將傳熱系數降低至1.1W/（m²·K），同時保持85%以上的可見光透射率。

4、新能源利用

在節能減碳目標驅動下，工業建筑新能源利用設計需突破傳統能源供給模式，構建與生產工藝深度融合的可再生能源系統。光伏技術因其適應性成為核心載體，通過建筑一體化設計實現空間效能與能源產出的雙重提升。工業建筑的大跨度屋頂、高聳外墻及附屬設施為光伏組件提供了規模化安裝條件，但需在結構安全、熱工性能與生產需求間尋求平衡！例如金屬屋面采用BIPV技術時，需同步優化支架系統與屋面板抗風揭性能，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車間，光伏組件與隔熱屏障的復合構造既可阻隔余熱擴散，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。