摘要：双碳目标落实背景下，对工业建筑设计提出更高要求。为保障工业建筑使用符合节能、环保要求，需在优化建筑节能设计的同时，加大对可再生能源的应用力度，以期在降低建筑能耗的同时，通过缩减运行成本来增大效益创造。本文从工业建筑设计中节能方法应用分析入手，在此基础上阐明双碳理念下可再生能源在工业建筑设计中的具体应用。

关键词：工业建筑设计；双碳；可再生能源；节能

中图分类号：TU20

为有效缓解我国当前能源匮乏、环境污染问题，强调将节能、环保理念融入工业建筑设计领域。以往工业建筑受到理念、手段滞后的影响，未做到节能、环保理念与建筑形态与功能有机结合，运行期间普遍存在能耗高、污染大等问题。为促进工业建筑生态、经济、社会效益的增大创造，需在合理应用可再生能源的同时，通过对节能设计方法的有效运用，以保证工业建筑运行符合双碳目标。

1 工业建筑节能设计意义

工业企业运行生产过程中，建筑运行能耗在总能源消耗中占比较大。为促进工业领域的节能化、环保化发展，离不开工业建筑的节能化、环保化设计。纵观当前工业建筑节能化设计的实施，主要作用包括：

一是节约能源成本。以往工业建筑运行期间涉及到大量能源消耗，得益于节能设计措施的应用，可有效降低能源消耗，并实现将能源成本控制在预期范围内。如合理设计采光、通风系统，可实现对自然光、自然风资源的最大化利用，减少建筑对人工照明和通风设备的依赖[1]。

二是减少温室气体排放。工业建筑运行伴随着大量温室气体排放，如二氧化碳、甲烷等。得益于节能设计措施的集成应用，可在减少能源消耗的同时，从而降低温室气体的排放量，以降低对气候环境的影响。

三是提升工作环境舒适度。节能设计的实施不仅与能源消耗和环境保护存在密切关联，同时对工作环境舒适度有着重要影响。通过对建筑外观与结构设计、采光与通风系统等的合理把控，可为职工创设舒适工作环境，以助力员工工作效率和生产力的有效提升[2]。

四是推动可持续发展。基于对可再生能源和绿色建筑技术的合理应用，工业建筑可实现对能源的可持续利用，减少对非可再生能源的依赖，以促进环境保护效果的提升，并为我国经济可持续发展提供助力。

2 基于双碳理念下工业建筑节能设计措施

2.1 场地节能设计

以往工业建筑场地选择普遍存在空间狭窄、分布杂乱、空间利用率等问题，不仅影响到环境舒适度营造，亦对自然资源的有效利用产生影响。鉴于此，可立足节能、环保视角，对建筑场地设计进行优化，结合以下几点来提升工业建筑节能生态效果：一是风环境优化设计。结合对当地环境分析，将乔灌木栽植于建筑外部空间。同时，栽植植物位置的确定需考虑到当地风向情况，以发挥冷风阻挡、夏季风流引导作用，并借助绿化植物形成可阻挡噪音污染的屏障[3]。二是地面铺装替换设计。对现场水泥地坪、混凝土地坪进行凿除，并视情况进行透水混凝土地砖铺设，利用透水砖将地面积水快速排入至地下，避免积水过多影响到结构安全性。三是生态停车位规划。为满足工业建筑停车需求，可视情况将生态停车位设置于绿化区域或外部道路两侧，停车位铺装层替换为植草砖，在提升场地绿化效果的同时，以实现对停车需求的满足。四是水体景观增设。可结合场地实际情况的分析，将喷泉、水池等景观设置于人流、车流汇集区域，并按要求进行雨水收集系统与水体景观的连接，以充分发挥空间温湿度调节、气候环境改善等作用。

2.2 建筑空间节能设计

为进一步提升建筑节能效果，并促进室内自然采光、通风效果的改善，需结合工业建筑运行需求的分析，结合以下手段来提升空间设计的节能效果。首先，可在工业建筑内进行地下层、顶层的加建，以建筑形体不改变为前提，在保证建筑总体运行能耗不变的同时，有效提升建筑空间利用率。在实际设计过程中，地下层的加建可用于设备用房或地下车库；建筑顶层加建，可用于室内展览或办公。其次，建筑内部墙体植入[4]。可结合实际需求的分析，将仿生物腔体的空间植入到工业建筑结构中。如视情况将外廊式边庭空间植入工业建筑一侧，在促进太阳光热量充分吸收的同时，通过阳光二次分配来营造室内舒适环境。再如将中庭空间设置于工业建筑中心位置，以促进周围区域通风、采光效果的改善。若存在两栋工业建筑相邻的情况，可立足节能环保视角，将院落式庭院空间设置于相邻间隔位置，借助热压、风压来实现对自然通风的组织，进一步提升建筑能源利用率。三是内部空间重组。依据建设单位实际需求，对内部空间布局结构进行重新调整，若工业建筑以空间、层高较大为前提，为实现对功能区域的独立划分，可视情况对分隔构件进行独立设置，或者是对楼板分隔件进行水平设置，以实现对工程建筑多层结构设置[5]。

2.3 围护结构节能设计

为保证建筑围护结构设计符合绿色、节能需求，可立足结构热功性能提升视角，通过对室内外热交换的阻挡，避免室内空间出现冷热空气持续送入情况，以实现对空调系统冷热负荷量的优化控制，并将建筑总体能耗控制在预期范围内。鉴于此，可依据建筑特点的分析，结合以下几点来提升工业建筑节能效果：

一是外墙设计。要想通过外墙设计优化来提升建筑节能效果，一方面可采取浅色饰面改造工艺，即将反射隔热性能的浅色涂料涂抹于建筑外墙表面，运行期间可利用表面涂层来实现对太阳光辐射热量的反射，避免夏季长时间阳光照射下墙体与室内温度持续增高。另一方面则是对建筑围护结构进行绿化改造，即视情况将绿化植物栽植于墙面，如结合节能要求的分析，将若干V型板槽设置于建筑墙面位置，并将绿化植物栽植于板槽内，以保证建筑外墙隔热性能符合预期要求[6]。

二是窗体设计。通常情况下，工业建筑窗体以热阻小、传热大为主要特点，冬季阶段极易因窗体温度较低影响到室内舒适度。鉴于此，可结合建筑节能运行需求的分析，对建筑窗体、窗框进行优化设计。对于建筑窗体玻璃的设计，可视情况利用镀膜玻璃替代常规玻璃材料，并按要求将多层、单层金属化合物薄膜设置于玻璃表面，以光学性能改变的形式来实现对辐射热量的反射。依据对工业建筑成本要求的分析，在窗体玻璃设计时选用low-E 或热反射玻璃。另外，需通过对窗墙比的合理把控来提升建筑保温隔热性能，以室内自然采光通风需求满足为前提，需视情况对开窗面积适当缩减，并以《工业建筑节能设计统一标准》为参照，将建筑窗墙比控制在0.2～0.3范围内，进一步提升建筑总体节能效果[7]。

三是遮阳设计。要想将室内空调冷负荷量在夏季控制在预期范围内，可在设计阶段将遮阳设施安设于建筑外侧或窗口部位内侧，通过遮阳设施开启来达到阳光热量隔绝的目的，并在冬季阶段闭合遮阳设施来充分吸收热量。需注意，遮阳形式的选择，需考虑到工业建筑要求。若建筑外立面设计要求较为严格，可采用夹层遮阳工艺，视情况将彩色遮阳板设置于玻璃幕墙夹层内。通过对遮阳设计的合理应用，可在提升工业建筑整体美观性的同时，以助力建筑整体节能、环保效果的提升。

四是屋面设计。屋面设计水平与能源消耗控制存在密切关联，对此可采用较强隔热性能的屋面材料，以减少室内外温度差异，降低空调系统负荷。同时，可视情况在屋面安装太阳能光伏板或太阳能集热器，实现可再生能源利用。若条件允许，可借助屋顶绿化工艺，将绿化植物栽植于工业建筑屋顶表面，以发挥气候条件、降低热岛效应等作用。对于屋面涂料的应用，可依据建筑节能运行需求的分析，在构造表面进行浅色反射涂料的均匀涂抹[8]。此外，为保证屋顶透光设计符合要求，需以《工业建筑节能设计统一标准》为参照，将屋顶透光面积与总面积比值控制在0.15范围内。

3 工业建筑节能设计中可再生能力的利用

3.1 太阳能利用

现阶段太阳能资源被广泛应用于我国工业建筑领域，在建筑节能设计中，可依据建筑现场条件、气候环境、光照特点的分析，从以下方面入手来提升太阳能资源利用率：

（1）光伏发电系统。作为常见太阳能利用方式之一，太阳能发电主要是通装太阳能光伏板，将太阳光转化为电能，满足工业建筑的用电需求。可依据工业建筑情况的分析，将发电系统安装在建筑的屋顶、墙面等位置，以最大限度地利用太阳能资源。同时，需结合对用电需求、光照条件的分析，对光伏发电系统规模和布置进行优化设计[9]。

（2）太阳能热水系统。基于太阳能热水系统的合理设置，可依托于太阳能集热器，将太阳能转化为热能，以实现对供应系统中热水的有效加热。通常情况下，太阳能热水系统可应用于工业建筑洗涤、加工、清洁等领域，减少对传统能源的依赖。

（3）太阳能空调系统。该系统主要是借助太阳能热量、光能，为工业建筑提供制冷和供暖。以太阳能热量收集为前提，利用吸收式制冷机或热泵工作原理，实现制冷和供暖功能，以期在夏季提供制冷服务，在冬季提供供暖服务。

（4）太阳能照明系统。该系统通过太阳能电池板将太阳能转化为电能，供应LED灯具进行照明。在工业建筑节能设计中，可视情况在室内、室外提供高效、环保照明解决方案，以实现对传统照明设备能源消耗的有效控制。

3.2 风能利用

为实现对工业建筑节能、环保效果的强化控制，可加大对风能资源的应用力度，具体包括：一是风力发电系统。即以安装风力发电机组为前提，将风动能转化为电能，进而为建筑提供所需电能。通常情况下，机组可安装在建筑屋顶或附近开阔地区，以实现对风能资源的有效获取。同时，可依据对用电需求和风能资源情况的分析，合理选择风力发电系统并进行规模设计。二是风能热水系统。基于与风能热水系统的有效设计，可利用风力转子将风的动能转化为机械能，进而驱动泵或压缩机，将风能转化为热能，用于加热热水供应系统中的水。三是风能通风系统。在实际工业建筑设计中，通过合理布置通风孔和风向导管，利用自然风驱动力，实现工业建筑内部空气的循环和更新，可在降低室内温度的同时，促进室内空气质量的改善[10]。

3.3 地热能利用

通过对地热能资源的有效利用，可满足工业建筑实际运行需求的同时，可将建筑运行能耗控制在预期范围内。鉴于此，可依据工业建筑运行需求的分析，结合以下几点来提升节能环保效果：第一，地热供暖系统，地热供暖系统通过地热换热器将地下热能传递到建筑内部，以实现对供暖系统中热水或蒸汽的有效供应。地热供暖系统可应用于工业建筑中的生产车间、办公区域等供暖需求。第二，地热制冷系统。该系统可借助地热换热器将建筑内部的热量传递到地下，进一步提升制冷效果。在实际运行期间，地热制冷系统可应用于工业建筑中制冷设备、冷库制冷需求，以期将运行能耗控制在预期范围内。第三，地热发电系统。该系统可依托于地热能转换装置的应用，将地热能转化为蒸汽或热水，驱动涡轮发电机发电。地热发电系统可以应用于工业建筑中的大型能源需求，为建筑提供稳定的电力供应。

4 结束语

综上所述，为贯彻落实我国双碳目标，并实现对工业建筑热工性能差、能耗高等问题的有效解决，需在建筑设计中重视对节能、环保理念的渗透。依据工业建筑特点、条件的分析，合理选择节能方法来优化工业建筑设计，并通过对太阳能、风能、地热能等可再生能源的有效利用，以保证工业建筑运行符合绿色、节能要求，并为我国工业事业可持续发展保驾护航。

参考文献

[1]陈腾达.绿色建筑设计理念在建筑设计中的整合与应用探究[J].中国科技期刊数据库工业A，2022（8）：3.

[2]无，邹秋生，王军，等.建筑多能互补节能技术及其在工业化建筑中的示范应用[J].中国科技成果，2021（19）：2.

[3]闫致鹏.可再生能源在建筑设计中的利用研究[J].砖瓦世界，2022（1）：186-188.

[4]任航杰胡世波.可再生能源在建筑设计中的应用[J].中国战略新兴产业：理论版，2019（4）：1.

[5]张华如.探究可再生能源在建筑设计中的利用[J].大科技，2019，000（027）：273-274.

[6]翟宇.可再生能源与绿色建筑设计的艺术理念应用[J].太阳能学报，2022，43（8）：521-522.

[7]王雪梅吴海燕.建筑设计中可再生能源的利用探究[J].居业，2022（1）：183-185.

[8]金源源.绿色建筑电气节能技术的研究与应用[J].中国设备工程，2023（13）：206-208.

[9]岳晓鹏，罗浩，高源，等.天津农村既有住宅现状及节能改造策略研究——以惠丰西村为例[J].建筑节能，2020（4）：6.

[10]彭凤姣.建筑节能设计中太阳能技术的利用[J].新材料·新装饰，2023，5（11）：92-94.

作者简介：范胜博（1996—）女，汉族，河北石家庄人，本科，助理工程师，研究方向为建筑环境与能源应用