綠色工業建築評價標準專輯
《2016-2020年工業綠色發展規劃》提出:創建綠色工廠 發展綠色工業園區。
創建綠色工廠:按照廠房集約化、原料無害化、生產潔凈化、廢物資源化、能源低碳化的原則分類創建綠色工廠。引導企業按照綠色工廠建設標準建造、改造和管理廠房,集約利用廠區。鼓勵企業使用清潔原料,對各種物料嚴格分選、分別堆放,避免污染。優先選用先進的清潔生產技術和高效末端治理裝備,推動水、氣、固體污染物資源化和無害化利用,降低廠界環境雜訊、振動以及污染物排放,營造良好的職業衛生環境。採用電熱聯供、電熱冷聯供等技術提高工廠一次能源利用率,設置餘熱回收系統,有效利用工藝過程和設備產生的余(廢)熱。提高工廠清潔和可再生能源的使用比例,建設廠區光伏電站、儲能系統、智能微電網和能管中心。
發展綠色工業園區:以企業集聚化發展、產業生態鏈接、服務平台建設為重點,推進綠色工業園區建設。優化工業用地布局和結構,提高土地節約集約利用水平。積極利用餘熱余壓廢熱資源,推行熱電聯產、分散式能源及光伏儲能一體化系統應用,建設園區智能微電網,提高可再生能源使用比例,實現整個園區能源梯級利用。加強水資源循環利用,推動供水、污水等基礎設施綠色化改造,加強污水處理和循環再利用。促進園區內企業之間廢物資源的交換利用,在企業、園區之間通過鏈接共生、原料互供和資源共享,提高資源利用效率。推進資源環境統計監測基礎能力建設,發展園區信息、技術、商貿等公共服務平台。
--本次課件資料由《建設科技雜誌》提供幫助。
我國綠色工業建築發展綜述及實踐分析:
2013年8月8日《綠色工業建築評價標準》GB/T50878-2013發布;2014年3月1日起實施,是綠色工業建築評價的唯一依據。
截至2017年6月,全國共有58個項目獲得綠色工業建築標識。
隨著《綠色工業建築評價標準》的發布,綠色工業建築愈加受到關注,2014年項目申報數量(15個)已超過前兩年的總和,2015年項目數量9個,其中有4個運行標識項目,2016年項目數量14,其中12設計標識,2個運行標識,2017年上半年項目數量7個,其中6個設計標識,1個運行標識。
綠色工業建築項目整體星級較高,三星級項目26個佔44.8%,一星級項目只有5個僅佔8%,這是因為綠色工業建築尚在「自願申報」階段,參評項目大多已在綠色實踐中取得良好效果。
獲得綠色工業建築標識的58 個項目中有10個項目為運行標識,所佔比例為17.2%,遠遠高於民用綠色建築的比例(5.1%),從一定程度上說明,工業建築領域節能環保技術措施的落實率較高。
目前,綠色工業建築項目主要集中在設備製造業,尤其是汽車製造業,參評的9個項目中7個獲得了三星級。黑色金屬冶煉和壓延加工業,鐵路、船舶、航空航天和其他運輸設備製造業,酒、飲料和精製茶製造業,儀器儀錶製造業,公共設施管理業和水的生產和供應業,也各有1個項目。
經分析總結,綠色工業建築在實踐中普遍具有以下特點:
1、設備綠色環保,節能減排顯著
某汽車生產企業噴漆室採用高壓靜電漆霧分離系統,由傳統的文丘里氣水渦流混合改成高壓靜電吸附,噴漆室里的送風由原來的100%新鮮空氣下降為15%新鮮空氣+85%的循環空氣,大幅節省能源消耗的同時也降低了各類污染物的排放。
2、聯合廠房設計,合理布置工藝
某汽車生產企業,按照「一次規劃,分期實施」的原則進行總圖的規劃布置,合理規劃布置各建(構)築物、室外堆場、通過採用合理的建築間距,有效整合零散空間;廠房根據工藝要求有效採用不規則形體設計。
總圖及道路規劃按照功能分區,結合生產工藝流程合理、物流順暢、單向物流、運輸路線短捷和人流、物流分開的原則進行各廠房、公用站房以及其他附屬設施等總平面布置。
3、工藝技術先進,大幅節約場地
某鋼構生產企業,採用單面焊雙面成型工藝(FCB) ,簡化焊接工序,減少翻身次數,大幅提高生產效率,單位產量生產場地為5m2/t,僅為傳統鋼結構生產模式單位產量佔地面積的1/2~1/3。
4、高架立體倉儲,高效物流管理
工業項目為減少原材料運輸能耗提高經濟效益,需建立適宜的物流系統。除了完善的外部交通條件,廠區內部物流也應力求安全合理、高效節能。
某汽車生產企業,物流倉儲採用立體高架方式,並通過物流管理系統進行科學、高效的調配與信息管理。同時,廠房內部物流運輸優先採用電瓶叉車,分車間集中布置叉車充電區域。
5、結合廠房形式,優化空調設置
高大廠房適合採用燃氣紅外線輻射採暖系統冬季供暖。燃氣輻射採暖設備燃燒後的尾氣室外排放,不影響室內空氣質量。系統配套可編程溫度控制器,分區域進行溫度自動控制。
此外,高大廠房採用分層空調,使上下空間分隔,主要對車間下部區域進行空氣調節,保證工作區溫濕度的要求,而對車間上部區域不控制。與全室空調相比,有明顯的節能效果。
6、回收余冷餘熱,嘗試熱電聯產
工業生產往往產生余冷餘熱,能否做好能量回收將直接影響資源消耗。某項目各車間工藝冷卻設備產生大量而穩定廢熱水,通過水源熱泵機組對其中廢熱進行回收,產生的熱水可滿足全廠員工洗浴所用。
另一項目除利用廠區內部的余冷餘熱外,還與毗鄰熱電廠達成協議,利用熱電廠的蒸汽供車間冬季採暖及工藝用熱,形成熱電聯產格局,大大提高了一次能源的利用率,相比於採用天然氣更為經濟節能。
7、利用自然條件,收集回用雨水
南方地區雨量充沛,而雨水是天然的優質水源,經簡單處理即可回用,處理費用低廉,同時又可與景觀結合某項目將雨水和中水一併匯入廠區內2萬立方米的人工湖,人工湖內建有人工濕地及生態駁岸,雨水和中水經人工濕地處理後回用於廠區綠化澆灌、場地沖洗、室外消火栓供水、室內沖廁,既節約了水資源又美化了廠區環境。
8、節約生產用水,回用生產廢水
某汽車生產企業,塗裝生產線選用RODIP前處理電泳設備,比傳統懸鏈結構節水約50%;同時設備採用逆流循環補水工藝,進一步節約水資源生活污水和生產廢水採用MBR+ RO工藝處理,出水用於綠化、沖廁及循環水補水。系統投資274萬元,年產用水量34.8萬
m3,年節約水費83.63萬元,投資回收期僅3.28年。
9、隔聲降噪除塵,職業健康防護
某煤機生產企業鍛造車間400kJ電液錘採用彈簧阻尼減震基礎,並將噪音較大的設備盡量集中布置在車間的一側,以減輕設備振動噪音對周圍環境的影響。設置二十餘套除塵系統,採用旋風除塵器+PTFE覆膜濾筒過濾裝置,電火花捕捉器+油霧凈化器,脈衝袋式除塵器,蜂窩狀活性炭+活性炭吸附床等多種多級除塵方式,經處理後煙塵凈化率達99%以上。
10、危廢合規處置,控制毒害物質
某煤機生產企業將鑄造廢砂、廢漆渣、除塵中的灰塵及塵泥、廢乳化液(機械冷卻)、廢礦物油,各分廠各自存放,定期由有資質的單位回收,邊角料、廢鑄件返回電爐熔煉焊接整體通風除塵機組採用置換通風方式,上送下回,廠房4米以下空氣的清潔度 4mg/m3,粉塵、苯、甲苯、二甲苯、CO、氨等所有檢測項目均符合工作場所有害因素職業接觸限制。
11、BIM模擬技術,工藝模擬控制
工業建築面積很大、工藝管道複雜,多個項目採用BIM技術,對建築和設備建立三維模型實現了設計階段提高各專業協同效率,施工過程中減少人力物力浪費,提高運營質量。信息模擬技術應用於工藝生產上,利用虛擬模擬平台,可根據產能及人力物力調整產能、確定生產線節拍、分析出最優的調度與加工順序,還可進行倉儲系統及生產成本分析。
12、充分利用屋頂,建設光伏系統
某汽車生產企業,利用VDC場地建設太陽能光伏發電系統,總裝機容量約20MW,光伏組件作為建築構件,與建築緊密結合在一起,既有建材作用又有發電的功能。
採用合同能源管理的創新模式,由第三方出資代建,工廠折扣價買入,每年可節省上百萬元電費。同時,建設太陽能熱水系統,供工人淋浴。
13、結合項目實際,自創實用技術
一般來說,綠色工業建築的建設方同時也是使用者,因此建設方往往在項目在規劃設計階段,就會「精打細算」,詳細計算各項擬採用技術的回收期後,制定出指導項目建設的方案。
優先選用投入產出比高的被動技術,合理採用主動技術,適度嘗試投入較高的可再生能源利用技術,力求發揮各項技術之間的聯動優勢。
14、注重實效為先,嚴控增量成本
一般來說,綠色工業建築的建設方同時也是使用者,因此建設方往往在項目在規劃設計階段,就會「精打細算」,詳細計算各項擬採用技術的回收期後,制定出指導項目建設的方案。優先選用投入產出比高的被動技術,合理採用主動技術,適度嘗試投入較高的可再生能源利用技術,力求發揮各項技術之間的聯動優勢。
本段作者:中國城市科學研究會綠色建築研究中心 呂麗娜 趙娜
綠色諮詢在綠色工業建築利益相關者中的協調與銜接作用探討:
綠色工業建築是指「在建築的全壽命周期內,能夠最大限度地節約資源(節地、節能、節水、節材)、減少污染、保護環境,提供適用、健康、安全、高效使用空間的工業建築。
綠色工業建築利益相關者是指在綠色工業建築項目的全生命周期中,對綠色理念的實現產生不同程度的影響或受到創建活動影響的所有單位和群體。
綠色工業建築利益相關者包括:政府部門、使用單位、建設單位、設計單位、設備材料供應商、施工單位、監理單位、綠色諮詢單位、綠色工業建築評審單位、環境評價單位、職業衛生評價單位、廢物處理單位、運輸單位、產品用戶和社會公眾。
綠色工業建築利益相關者內在聯繫
綠色工業建築的全壽命周期過程中需要眾多利益相關者參與和支持,是一個多元素動態系統。綠色工業建築建設項目的實施過程中,這些利益相關者之間構成了一個複雜的關係網路(如圖1所示),各相關方在其中相互作用、相互影響,通過信息互換、明確責任、優化資源和利益的配置、分工協作,共同推動綠色工業建築的良性發展。
綠色諮詢在綠色工業建築利益相關者的協調與銜接作用
綠色工業建築的利益相關者管理是一個複雜的系統管理過程,其關係網涉及範圍廣,結構複雜,整個建設項目的正常、有序發展離不開各利益相關者之間的協調。通過協調合理配置綠色工業建築各利益相關者的目標、利益需求,減小摩擦與衝突,建立一個高效的合作機制,合理利用各利益相關者的資源優勢,提
高綜合生產力。
綠色工業建築利益相關者的協調包括三個方面:首先,加強利益相關者子系統內部的協調與合作,也就是由政府部門等組成的主動力系統與由設備材料供應商等組成的助推力系統內部之間的相互聯繫和交互,達成和諧狀態。
綠色工業建築利益相關者作用於綠色工業建築的全生命周期,是綠色工業建築的基本建設者,建立並努力推進利益相關者協調機制,激勵各利益相關者相互配合、交互合作,能有效促進整個綠色工業建築建築項目目標的實現。
本段作者:機械工業第六設計研究院有限公司 管仁波 宋高舉 許遠超 一汽-大眾汽車有限公司 楊光
一汽—大眾天津工廠綠色工業建築實踐探索:
一、項目概況
一汽—大眾天津工廠項目建成後年產乘用車30萬輛,選址於天津開發區泰達寧河工業園內,主要建設有:衝壓車間、焊裝車間、塗裝車間、總裝車間及原料庫房、成品車停車場、試車跑道、車間生活間(食堂、休息)及技術中心等設施。生產單元包括衝壓、焊裝、塗裝和總裝等。項目總用地面積為108.1萬m2,總建築面積為103.94萬m2。
衝壓車間、焊接車間、塗裝車間、總裝車間採用鋼結構廠房,聯合站房、污水處理站採用框架結構。貫徹工廠建設「三同時」的方針,加強安全、環保、節能措施,提高生產安全,節能降耗,防治污染的水平,滿足國家和地方法規要求。
二、規劃方案階段綠色技術應用
建設單位在前期多個整車廠建設綠色實踐的基礎上,利用本項目搭建企業綠色工業建築標準化流程。在項目規劃階段明確綠色工業建築的星級目標、總投資增量以及技術路線,並在選址、總圖規劃、可再生能源利用、環境保護等方面重點考慮綠色技術的應用。
2.1 項目選址
總體規劃和廠址選擇是節地的重要組成部分,與交通運輸也密切相關,一汽—大眾天津工廠位於天津市未來科技城內,廠址選擇主要考慮因素如下表。
表1 廠址選擇
2.2 總圖規劃
項目選址及用地確定後,總圖規劃是綠色工業建築節地技術應用的關鍵點。考慮後期為新能源汽車發展預留場地,項目一次規劃分期建設。物流組織結合以往整車廠規劃經驗,基於精益理念、以物流配送為中心建設超大型聯合廠房。此類總圖布置方式是目前發展方向,較過去U型、或平行布置,節地、物流路線短捷優勢明顯。
結合項目工藝流程,項目衝壓車間、衝壓件存放地、焊裝車間聯合布置,減少物料運輸距離;項目焊裝車間及塗裝車間通過空中連廊連接,負責構件的傳送,盡量縮短運輸過程的物流消耗,並節約用地;總裝車間、檢測返修間、技術中心組成總裝聯合廠房。以往設計中SLP法常用於廠區整體布局,隨著物流行業發展,EMplant等軟體在廠區物流、生產線物流分析方面得到小規模應用,物流模擬分析對於精益生產、零庫存等具有重大意義,合理的廠區物流布置是節地章節中為運行單位節約成本的最主要措施之一。
2.3 可再生能源利用
可再生能源包括光伏、光熱、地熱、空氣能等,根據項目地質氣候條件,確定項目可採用的可再生能源主要為太陽能。利用形式包括:光伏發電、太陽能熱水。
表2 光伏系統工程概況
天津屬於太陽能資源三類地區,並且併網接入條件優越,電量就地消納能力強,擁有較好的的分散式光伏發電條件。綜合考慮建築外觀的要求、屋頂面積利用率及發電量,利用焊裝車間、總裝車間和技術中心等屋面區域,共布置功率為280W的太陽電池組件約4萬塊,總容量11MW。電站所發電量升壓至10kV直接並
入地區電力網10kV系統。
太陽能熱水用於生產部門人員洗浴,在聯合站房內設集中生活熱水系統,分別輸送至各使用部門。採用太陽能熱水系統,輔助高溫熱水加熱。採用的太陽能集熱器為Z-QB/0.06-WF-2.50/30-58型,全玻璃雙真空玻璃管共30支組成。控制系統:控制器採用西門子可編程S7-200PLC(中文)控制器。具有時間、溫度、水位、運行工況、能耗計量、故障報警、手機APP遠程監控等參數顯示功能;具有防雷、防漏電、防高溫等功能。控制箱內預留網路介面。
三、設計階段綠色技術應用
一汽—大眾天津工廠在設計階段規範綠色工業建築設計流程,初步設計文本、施工圖中加入綠色工業建築專篇,實現綠色建築設計、諮詢一體化。並詳細計算綠色技術投資及回收期、評估綠色工業建築總得分、優化施工圖設計。
3.1 技術經濟分析
3.1.1 塗裝車間烘乾爐餘熱利用
為進一步降低塗裝車間的能耗和熱能排放損失,將烘乾爐的廢氣熱能進行重新回收利用,將該部分熱能引入前處理工序預水洗或預脫脂工序,進一步釋放能量,減少熱能直接排放損失。
根據計算結果,將烘爐廢氣的能量直接用於前處理預水洗工序進行日常生產時的熱量供給,解決預水洗生產熱損失約549.3kw的能量;按照生產線設計數據,則一年可節約的能耗為Q=6.3×109KJ,摺合標煤為215噸。
3.1.2 太陽能利用
洗浴熱水由太陽能熱水系統提供,根據《民用建築節水設計規範》GB50555-2010版,確定本項目用水定額為:公共浴室淋浴:35L/人.次;職工食堂:7L/人次。本建築太陽能集熱器面積為1575m2,全年產生熱水量為20708.61 m3,可再生能源提供熱水量佔總熱水量34%。年節約費用為81.43萬元。
天津市年日照在 2200 小時左右,近年水平面平均年太陽輻射量 5016MJ/m2。屬我國第三類太陽能資源區域,適合建設太陽能光伏發電項目。天津工廠太陽能光伏項目採用合同能源管理形式,在焊裝車間、總裝車間和技術中心安裝太陽能光伏板,屋面預留光伏荷載0.2 kN/m2,計入靜載,充分利用廠區建築屋面空間,減少土地資源利用。太陽能光伏敷設面積初步估算為210000m2,裝機容量為11Mw。經初步核算,可減少二氧化碳排放量14330.72t/a。項目年用電總量為1215.50萬kwh/a。
3.2 施工圖優化設計
3.2.1 模擬分析
平時開啟車間外門窗通風,通過模擬車間內速度場、矢量場、平均空氣齡、流動跡線、靜壓等分布情況,對暖通設計新風口位置的選取、排風口位置的確定以及自然通風的方式提供參考,尤其在提升車間內環境空氣品質、建築系統節能、環境保護等方面起到重大作用。衝壓、焊裝、塗裝、總裝四大車間內自然通風效果較好,通風情況相對均勻,空氣流通順暢,風速分布在0.2~1.3m/s之間,局部達到1.4m/s,風速較小,換氣次數均大於2.00次/h。
為合理利用自然光,減少照明能耗,在保證圍護結構節能要求的情況下,盡量提高外窗的比例,並設置天窗,確保自然採光效果。項目在廠房車間設置天窗,天窗的設置可有效的改善廠區內的自然採光效果,降低室內照明運行能耗。屋面採光窗選用圓拱型電動採光排煙天窗,採光材料採用厚16mm三層雙腔;顏色
為半透明乳白色(透光率32%-35%),模克隆板,其技術指標符合《JG/T116-1999聚碳酸酯(PC)中空板》規定的指標。
3.2.2 景觀植物選擇優化
設計中的綠化品種均適合大眾工廠栽植,篩選出的品種具有抗風性、耐旱性、耐寒性、具有較好的適應性。同時也具有很好的凈化空氣的特性,對於降塵降霾可以起到很好的作用。有些香氛植物也有緩解疲勞清醒大腦的功效。項目選用綠化物種充分考慮地區土壤性質及氣候特點,選用耐鹽鹼、耐澇、抗SO2、耐寒性能中強性植物,部分苗木表如下表。
四、施工階段綠色技術應用
施工階段,綠色技術落實與材料收集是關鍵。項目開工後已完成施工招標綠色工業建築專篇編製,施工前期影像資料收集,建設期材料清單編製與收集管理制度制定等工作。
4.1 開工前期資料收集
(1)拍攝地貌圖照片應反映建設前地貌、地勢;
(2)場地內如有名木古樹應拍攝其遷移過程或保護措施;
(3)場地內如有淺層或地表水系,應拍攝其所在位置並記錄保護措施;
(4)表層土壤如可利用,應拍攝表土分布情況,將表土堆放後期用於綠化應有記錄影像;
(5)臨山、臨水工業建築的防護措施竣工圖及相關影像資料。
4.2 建設期材料收集
建設期保留項目重要節點影像資料。
確定建設期材料收集聯繫人,開工後開始收集資料,監理配合收集工作。收集材料清單如下:
(1)各公用設備能效值(產品說明書或銘牌,制冷機應保存說明說);
(2)外門、外窗產品說明書;
(3)外牆、屋面保溫材料性能檢驗報告,外窗傳熱係數檢驗報告;
(4)冷庫、溫室、烘房等的牆體和門的保溫材料檢驗報告(必要時提供現場抽樣檢驗報告);
(5)外窗氣密性檢驗報告、現場抽樣檢驗報告;
(6)減少設備和管網漏損所採取的措施實景影像資料(施工期間拍攝);
(7)水處理設備產品說明(附能耗等級、效率、雜訊值參數資料等);
(8)土建工程和裝飾裝修工程決算書;
(9)塗料工程驗收報告;
(10)抗腐蝕或抗滲透混凝土進廠驗收單;
(11)混凝土抗腐蝕或抗滲透性檢驗報告;
(12)廢棄物為原料的建材產品說明書、出廠證明和進場記錄;
(13)混凝土、預製建築構件和鋼材的供貨合同;
(14)裝修建材產品有害物含量檢測報告;
(15)裝修建材進場報告;
(16)玻璃幕牆主材的產品說明書及其反射比性能檢測報告等。
五、總結
一汽—大眾汽車有限公司在佛山、青島等工廠建設的基礎之上,以天津工廠為實踐對象,逐步完善了綠色工業建築建設標準體系,將綠色理念融入建設開發的各個環節,並形成汽車整車廠綠色工業建築適用技術名錄。項目在施工及後期運行中綠色工業建築標準化流程將得到進一步完善。一汽—大眾綠色工業建築實踐經驗對汽車行業整車廠建設具有參考意義。
本段作者:一汽—大眾汽車有限公司 楊光 孟得磊 機械工業第六設計研究院有限公司 牛秋蔓 李海波 許遠超
一汽-大眾系列廠房綠色節能設計理念與實踐:
作為國內具有重要影響力的汽車合資企業,一汽-大眾汽車有限公司始終將「保護環境,踐行可持續發展」作為企業戰略選擇和社會責任,提出了在規劃、採購、生產、銷售、技術改造等各項環境中強化節能環保要求,同時,也將綠色工業建築作為基本要求,在成都、佛山、青島等生產基地中全面推廣綠色建設,目前三個地區的整車製造廠房均已取得我國綠色工業建築三星級設計或運行標識。
綠色工業建築要求全面落實「四節二保一加強」,其中節能技術是重要組成部分,一汽-大眾系列廠房在設計時,充分融合綠色理念,全面落實節能要求,提升生態環保效果。
二、節能設計基本思路
汽車廠房的能源消耗主要包括電能、燃氣、可再生能源等,主要用於生產線、空調系統、動力系統、照明系統、食堂及生活熱水等。
整體節能設計秉承「因地制宜、開源節流、被動優先」的基本思路,並配合能耗計量系統、自動控制系統等管理手段,充分降低建築能耗。
因地制宜:節能技術應結合當地的氣候資源特點,選擇技術方案時,應根據實際情況進行技術經濟分析,不盲目跟風,不追求華麗的技術堆砌。
開源節流:充分挖掘其他可用資源,包括可再生能源、餘熱廢熱等,盡量減少傳統能源消耗量,實現綠色環保。
被動優先:被動節能技術具有成本低、效果好、維護簡單等優勢,應優先在汽車廠房中應用。
三、節能設計實踐
1、節能設計策略分析
節能設計應充分結合建築特點和用能特點,基於需求,確定適宜的技術體系。分析一汽-大眾系列廠房主要有以下幾個特點:
(1)單個廠房面積大,跨度和進深很大,自然通風效果不好,且內部空間對照明需求量大;屋面面積大,外牆面積大,由此造成夏季空調得熱面積大、冬季圍護結構散熱量大。基於這些特點,在節能設計中可採取的設計策略包括:提升自然通風及自然採光效果;採取綠色照明技術,降低照明能耗;加強圍護結構保溫隔熱效果;充分利用屋面面積,設置可再生能源。(2)各廠房層高和體積較大,屬於高大廠房,送風量多大,且對空調送風形式和效果的要求比較高。在節能設計時應考慮分層送風形式,並考慮採用排風熱回收技術。
(3)辦公區等輔助空間與廠房區域相對獨立,且工廠自動化程度高,工人分布區域相對固定,在空調形式選擇時應結合功能分區,合理劃分空調分區,並按實際需求設計送風溫度。
(4)生產工藝複雜,應能系統複雜,在設計時應充分重視用能分項計量,並對主要設備採用自控控制,根據負荷,合理調節機組運行情況。
2、綠色節能設計實踐
(1)圍護結構節能設計
一汽-大眾系列工程廠房建築的體形係數、各朝向窗牆比、外牆及外窗傳熱係數均參考我國《公共建築節能設計標準》GB50189進行設計,以成都工廠為例,外牆的主體構造為水泥砂漿(20.0mm)+勝柏彩鋼夾芯板(54.0mm)+水泥砂漿20.0mm),傳熱系統為0.62 W/(m2?k);平屋頂構造為防水卷材、聚氨酯(1.0mm)+岩棉、玻璃棉板(75.0mm)+建築鋼材(300.0mm)+1:8水泥加氣混凝土碎料實鋪(屋面找坡)(50.0mm),傳熱系統為0.53W/(m2?k)。均滿足節能標準設計要求。
除保溫隔熱設計外,在建築立面設計時,因地制宜確定外牆顏色,南方地區的廠房以白色、淺灰色為主,以提升外表面的太陽輻射發射係數,減少夏季日照得熱,而青島工廠則兼顧冬季得熱需求,採用深灰色的立面顏色。
(2)天窗設計
天窗在改善室內大空間自然採光和自然通風效果上的作用十分明顯,一汽-大眾各廠房根據實際設計情況,均設計了屋頂天窗,具體形式如下:
成都工廠:衝壓、焊裝、總裝車間天窗分別佔屋頂比例6%、11%、9%。排煙天窗材質:10厚雙層聚碳酸酯採光板,傳熱係數2.61W/m2.K,遮陽係數0.30,氣密性為6級,可見光透射比0.72。
佛山工廠:各廠房的屋頂設置了電動採光排煙窗,採用單元組合式,每個標準單元的尺寸為4.0×2.6m,根據不同廠房屋頂面積和實際的採光需求確定單元組數。
青島工廠:衝壓車間屋頂天窗面積為4080平米,焊裝車間屋頂天窗面積為11328平米,沖焊車間聯合廠房屋頂天窗面積佔屋頂面積的18%;總裝車間屋頂天窗面積為12864平米,佔屋頂面積的11%。天窗均勻布置於屋頂中。
以青島工廠為例,通過計算機模擬分析,研究天窗對改善室內自然採光效果的貢獻:
①沖焊聯合車間
沖、焊聯合廠房等值線間距為1.1 %,平均採光係數為6.68%。功能空間評價區域面積約84302.51m2,其中約有76651.00 的採光係數達到了《建築採光設計標準》GB 50033-2013中相關房間採光係數標準值的要求,占焊裝車間評價區域面積的90.92%。
(3)綠色照明設計
各車間廠房照明燈具採用深照型工廠燈,照明光源採用金屬鹵化物燈,車間工位局部照明、部分通道照明、辦公區域照明、平台下照明,燈具採用節能型熒光燈燈具或LED光源,車間照明照度按照現行國家標準並滿足工藝要求設計。
以成都工廠為例,根據廠房照明現場檢測結果分析,所有檢測功能區照度及功率密度均符合國家標準《建築照明設計標準》GB50034-2004的目標值要求。具體的檢測數據如下表所示。
表1 成都工廠綠色照明實測結果
項目廠房工作界面照度值均滿足《建築照明設計標準》GB50034-2013的要求,為了滿足項目生產工藝過程中進行精密、特精密工作,廠房設置局部照明,經過現場照明檢測,局部照度均大於750(lx)滿足標準要求。
(4)節能型空調系統設計
除常規的高效空調機組外,一汽-大眾系列工廠結合自身特點,在空調系統中還採取了以下節能設計方法:
①採取分層送風、工位送風的空調形式。一汽-大眾系列工廠,根據功能和需求劃分空調分區,廠房採用集中空調系統,辦公區域多採用多聯機系統,有利於分別調節控制,實現節能。廠房結合建築特點,採用合理的送風形式,以成都工廠衝壓車間為例,廠房內的風口布置於離地面2.5m處,採用分層送風形式,可有效降低空調負荷。
通過對成都廠房的氣流組織測定:衝壓車間內部垂直溫度梯度分布較小,溫度最大變化為1.0℃,溫度分布合理;同一送風管路前端風口與末端風口的送風量差異分布在3.2%~7.1%,均在10%以內,空調系統的能量利用係數均大於1,空調系統送入生產車間的冷量與空間熱源產生的熱量之間熱交換完全,冷量得到充分利用,空調系統整體能源利用率較高,運行情況穩定,節能效果明顯。
②合理提高夏季空調室內設計溫度。一汽-大眾汽車廠房在確定夏季室內設計參數時,兼顧了生產需求、室內熱舒適和節能要求,各廠房夏季室內設計溫度為27~28℃,高於《公共建築節能設計標準》GB50189中所要求的最低值25℃,且符合23~28.2℃舒適需求。以成都工廠為例,經計算分析,室內設計溫度為27℃,相對濕度為50%時,相對於室內設計溫度25℃,相對濕度50%的室內設計參數,節能率可以達到3.7%。
③應用排風熱回收技術。佛山工廠焊裝車間設計有14台帶轉輪組合式空調機組,進行空調系統排風熱回收。設備設計送風量100000m3/h,迴風風量100000m3/h,採用轉輪熱回收裝置,回收效率設計值為65%。青島工廠焊裝車間設置9台帶轉輪組合式空調機組,選用全熱轉輪熱回收器,通過熱回收裝置,使新風和排風進行交換,回收潛熱和顯熱,全熱回收轉輪熱效率約為70%。以佛山工廠排風熱回收為例進行分析,14台帶轉輪組合式排風熱回收機組可回收的熱量為4.59×109kJ,焊裝車間製冷站房選用4台COP為5.62的離心式冷水機組提供,增加排風熱回收以後,年可節省電量22.7萬kWh,靜態回收期為3.32年,經濟效益良好。
(5)能耗分項計量設計
為詳細的記錄各種設備和廠房的能源消耗,便於廠區內能耗的考核和減量化,一汽-大眾系列工程對整個廠區對能源進行分區、分類和分項計量。主要計量內容包括:
1)項目電氣計量採用
高壓集中計量,在配電所每一路高壓電源進線處設置專用電氣計量櫃,在配電所每一路高壓電源出線櫃設置專用儀錶,對每一路電源進線分別進行分時段有功和無功電氣用量進行計量。
2)根據廠房生產和生活用電需要,在變電所低壓出線迴路或建築物進線配電裝置處對需要單獨計量核算場所的低壓電源出線或進線進行分時段有功電氣用量進行計量。對四大車間的照明、空調、採暖、通風等分別設置電錶計量,對電能的耗量進行實時監測,確保電能的管理和節約。
3)重點的工藝設備(面漆機器人、污水處理站、調漆間、KPR-LV等)單獨設表計量,計量耗電量大的工藝設備。通過能耗計量,便於在實際運行中發現用能超標問題,有利於進行深入的能源管理,並結合自控系統,及時解決、調整、完善,維持各系統節能運行狀態。
(6)可再生能源利用技術
一汽-大眾系列廠房中所採用的可再生能源主要是太陽能,根據各地區太陽能資源的差異,在佛山工廠中採用太陽能熱水、光伏發電技術,在青島工廠中採用太陽能熱水系統,成都地區日照條件相對較差,未採用太陽能利用技術。
以青島工廠為例,為有效的利用太陽能資源,節約化石燃料,在聯合站房屋頂共安裝552組Z-QB/0.06-wf-2.50/30-58型全玻璃真空型玻璃管集熱器,總集熱面積1380m2。熱水主要的用水點為公共浴室淋浴及職工食堂熱水需求,經測算,項目共需要熱水量為97901.65m3/a,項目太陽能熱水可提供量為29826.11t/a,太陽能熱水可提供生活熱水總量的30.47%。通過採用太陽能集熱器年可節約電費約為101萬元。
四、展望
除以上節能技術外,一汽-大眾系列工廠在空調冷凍水溫度提升、新風比調節、工業廢熱利用、空氣源熱泵應用等方面也在進行多種實踐,通過各廠房節能技術精細化設計和後期節能效果跟蹤調查,不斷完善節能技術方案,力圖打造一套適合我國汽車廠房的節能技術體系,提升技術的實際節能減排效益,為推進我國汽車生產行業的綠色工業建築發展做出自身貢獻。
本段作者:一汽-大眾汽車有限公司 杜長凱 楊光 中國建築科學研究院天津分院 魏慧嬌 林麗霞 周海珠
本文是部分節選,僅大家學習參考。暖通南社整理編輯於2017年8月31日。
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