智能工業(yè)對(duì)實(shí)現(xiàn)綠色工業(yè)建筑的影響

李夢(mèng)遠(yuǎn)

（浙江浙能蘭溪發(fā)電有限責(zé)任公司）

1 引言

我國(guó)的工業(yè)增加值在國(guó)民經(jīng)濟(jì)中的比重逐年升高，伴隨而來(lái)的工業(yè)建筑的數(shù)量也在不斷的增長(zhǎng)。我國(guó)正處于工業(yè)化階段，各企業(yè)間的技術(shù)水平和生產(chǎn)工藝相差較大，高污染的企業(yè)將會(huì)在一定時(shí)間內(nèi)存在，這也使得我國(guó)更需要發(fā)展綠色工業(yè)建筑。

2 綠色工業(yè)建筑

2.1 發(fā)展綠色工業(yè)建筑的背景

目前，建筑能耗、工業(yè)能耗和交通運(yùn)輸能耗是我國(guó)能源消耗的三大部分。隨著我國(guó)城鎮(zhèn)化的快速發(fā)展，使我國(guó)新建建筑總面積高于所有發(fā)達(dá)國(guó)家的新建建筑面積總和，建筑能耗也呈現(xiàn)逐年上升的趨勢(shì)。研究表明，如果按照我國(guó)當(dāng)前的建筑工程發(fā)展速度，到2050年我國(guó)的建筑能耗將達(dá)到現(xiàn)在的3倍以上。由此可見(jiàn)，我國(guó)需要加大建筑節(jié)能的力度。

工業(yè)建筑能耗和民用建筑能耗是建筑能耗的兩大重要組成部分。我國(guó)每年建筑的總投資額中工業(yè)建筑與民用建筑之比為53:47，由此可見(jiàn)，工業(yè)建筑所占投資額超過(guò)了50%。但長(zhǎng)期以來(lái)，由于缺乏具有約束力的法律法規(guī)，使人們?cè)诮ㄔ斓臅r(shí)候忽視了工業(yè)建筑的能耗問(wèn)題。研究表明，工業(yè)能耗占了我國(guó)每年能源消費(fèi)近70%，而工業(yè)建筑能耗占到工業(yè)能耗的15%以上。由此可見(jiàn)，減少工業(yè)建筑能耗刻不容緩[1]。

2.2 工業(yè)建筑能耗的特點(diǎn)

工業(yè)建筑能耗的特點(diǎn)有四個(gè)。

①工業(yè)建筑服務(wù)的對(duì)象主體是工人和機(jī)器，廠房的設(shè)計(jì)依據(jù)主要是滿足工藝生產(chǎn)流程，因此工業(yè)建筑的布局會(huì)受到生產(chǎn)工藝條件的限制。

②生產(chǎn)線所需要的設(shè)備繁多，而設(shè)備的運(yùn)輸離不開(kāi)運(yùn)輸和起重工具，因此在工業(yè)建筑中，圍護(hù)結(jié)構(gòu)所包圍起來(lái)的空間比較大。

③工業(yè)建筑的污染物太多，對(duì)于民用建筑來(lái)說(shuō)，室內(nèi)污染物主要來(lái)源于室內(nèi)建筑材料釋放出的甲醛等有機(jī)物質(zhì)，而工業(yè)建筑由于生產(chǎn)流程的復(fù)雜，排放的廢水、廢氣、廢渣量較大，如果控制不當(dāng)，這些污染物就會(huì)對(duì)人和環(huán)境造成極大傷害。

④工業(yè)建筑內(nèi)設(shè)備的散熱量大，污染物多，導(dǎo)致工業(yè)建筑對(duì)室內(nèi)通風(fēng)量和換氣次數(shù)的要求比較嚴(yán)格，因此采暖空調(diào)等的能耗量很大。

2.3 綠色工業(yè)建筑的發(fā)展要點(diǎn)

經(jīng)過(guò)學(xué)者們的研究和設(shè)計(jì)師們的不斷實(shí)踐，在參考了綠色民用建筑的設(shè)計(jì)要點(diǎn)后，總結(jié)出了綠色工業(yè)建筑的發(fā)展要點(diǎn)。在規(guī)劃階段，應(yīng)該本著優(yōu)化設(shè)計(jì)，節(jié)約耕地的原則，組織好用地的交通流線，使設(shè)計(jì)能夠方便工業(yè)建筑高效節(jié)能的運(yùn)轉(zhuǎn)。現(xiàn)階段由于我國(guó)經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)的發(fā)展，工業(yè)模式將從傳統(tǒng)型過(guò)渡到集約型，因此圍護(hù)結(jié)構(gòu)的發(fā)展會(huì)影響建筑熱負(fù)荷。除了圍護(hù)結(jié)構(gòu)外，由于工業(yè)建筑的大體量使得通風(fēng)等也成為了工業(yè)建筑節(jié)能的關(guān)鍵一環(huán)。通常情況下，自然通風(fēng)是工業(yè)建筑節(jié)能的首要選擇，在自然通風(fēng)無(wú)法滿足設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)的條件下，工業(yè)建筑也會(huì)選擇使用節(jié)能型設(shè)備。最后，污染物的排放也是在設(shè)計(jì)工業(yè)建筑的時(shí)候需要考慮的問(wèn)題[2]。

3 綠色工業(yè)建筑的設(shè)計(jì)思路

3.1 建筑能源的高效利用

建筑師在設(shè)計(jì)建筑時(shí)，需要將節(jié)能的思路貫穿始終。在進(jìn)行建筑的平面立面設(shè)計(jì)的時(shí)候，需要考慮門(mén)窗的位置、大小，在滿足建筑造型的同時(shí)也需要考慮生產(chǎn)工業(yè)和建筑能耗。此外對(duì)于大型的工業(yè)廠房而言，跨度和進(jìn)深比較大，因此會(huì)帶來(lái)一系列的采光和通風(fēng)的問(wèn)題。解決的辦法是：可采取側(cè)窗采光加屋面平天窗采光或單獨(dú)采用屋面平天窗來(lái)增加天然光；其次在解決通風(fēng)的問(wèn)題上，可以用高側(cè)窗和屋頂通風(fēng)器配合側(cè)墻上的百葉窗。

3.2 工業(yè)建筑的水資源利用

在生產(chǎn)工藝中，有許多工藝中需要以水作為冷卻劑來(lái)進(jìn)行降溫，因此合理使用冷卻水往往是工業(yè)節(jié)水的重要組成部分。現(xiàn)在我國(guó)普遍使用的主要有以下三個(gè)方法：改直接冷卻為間接冷卻；采用非水冷卻；利用人工冷卻或者海水冷卻。在設(shè)備材料的選用中，應(yīng)該選擇節(jié)能節(jié)水型優(yōu)質(zhì)閥門(mén)管材等。最后，提高水資源的循環(huán)利用也是工業(yè)建筑需要考慮的，尤其是對(duì)雨水的循環(huán)利用。工業(yè)園區(qū)一般會(huì)匯集大量雨水，在不同用水指標(biāo)約束下，可將雨水按照標(biāo)準(zhǔn)處理為綠化用水、廁所用水等。

3.3 控制工業(yè)建筑污染物的排出

從產(chǎn)生污染的原材料處入手，在選擇原材料的時(shí)候應(yīng)該選擇無(wú)毒材料，減少?gòu)U棄物的數(shù)量，并且在產(chǎn)品生產(chǎn)過(guò)程中也應(yīng)該減少提煉產(chǎn)生的不利影響，對(duì)于廢氣廢水應(yīng)該或經(jīng)過(guò)達(dá)標(biāo)處理或處理后回收利用。

4 智能工業(yè)在綠色工業(yè)建筑中的應(yīng)用

智能工業(yè)設(shè)計(jì)是在人工智能的支持下展開(kāi)的設(shè)計(jì)。人工智能包括語(yǔ)音識(shí)別技術(shù)、圖像處理功能和機(jī)器人。在建筑領(lǐng)域，綠色工業(yè)建筑和人工智能的關(guān)系是相輔相成的，智能化的科技手段為綠色工業(yè)建筑提供了強(qiáng)有力的技術(shù)支撐：

4.1 建筑設(shè)備自動(dòng)監(jiān)控系統(tǒng)

工業(yè)建筑中的建筑設(shè)備自動(dòng)監(jiān)控系統(tǒng)除了給排水系統(tǒng)、空調(diào)、電力、照明等設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)，還包括各種工業(yè)用水系統(tǒng)、潔凈區(qū)風(fēng)機(jī)高效過(guò)濾器系統(tǒng)、各種氣體系統(tǒng)、工藝?yán)鋮s水系統(tǒng)等。盡管各個(gè)廠家的產(chǎn)品不同，但是基本都是由PLC、DDC、網(wǎng)絡(luò)控制器、工業(yè)控制機(jī)、各種模塊及設(shè)備構(gòu)成[3]。

4.2 有害物質(zhì)檢測(cè)控制系統(tǒng)

化工等工業(yè)建筑需要一些有毒氣體和腐蝕性較強(qiáng)的液體。這些氣體或者液體在儲(chǔ)存或者輸送過(guò)程中可能會(huì)發(fā)生泄漏等情況，因此有必要使用有害物質(zhì)檢測(cè)控制系統(tǒng)對(duì)氣體或者液體等進(jìn)行監(jiān)測(cè)。有害物質(zhì)檢測(cè)控制系統(tǒng)是保證工業(yè)安全生產(chǎn)的重要保障系統(tǒng)，它可以與探測(cè)器、傳感器、模塊、開(kāi)關(guān)等相連，并通過(guò)不同的傳輸信號(hào)選擇相應(yīng)的電纜。在發(fā)生泄露事故以后，本套系統(tǒng)會(huì)啟動(dòng)泄露聲光警報(bào)裝置，聯(lián)動(dòng)閥門(mén)、泵、風(fēng)機(jī)，并打印相關(guān)記錄。

4.3 無(wú)線射頻自動(dòng)識(shí)別技術(shù)

無(wú)線射頻自動(dòng)識(shí)別技術(shù)是通過(guò)射頻技術(shù)在無(wú)接觸的狀態(tài)下對(duì)目標(biāo)對(duì)象進(jìn)行相關(guān)信息的獲取，無(wú)線射頻自動(dòng)識(shí)別技術(shù)可以識(shí)別高速移動(dòng)的物體，此技術(shù)常用于檢測(cè)和跟蹤物體。這項(xiàng)技術(shù)在建筑領(lǐng)域中主要用于危險(xiǎn)品管理、車輛管理、倉(cāng)庫(kù)管理等。

4.4 信息集成管理系統(tǒng)

綠色工業(yè)建筑的智能化管理是信息技術(shù)一體化的集中管理，可實(shí)現(xiàn)設(shè)備管理，節(jié)能監(jiān)視，聯(lián)動(dòng)管理等目的，實(shí)現(xiàn)監(jiān)視控制和管理一體化。信息集成管理系統(tǒng)是將各系統(tǒng)統(tǒng)一融合，最后達(dá)到綜合管理的效果。

5 智能工業(yè)對(duì)發(fā)展綠色工業(yè)建筑的利與弊

5.1 降低工業(yè)建筑的能耗

在降低能耗，節(jié)能減排上，智能化對(duì)工業(yè)建筑從整體到細(xì)部都有著積極的作用。例如，有研究表明，在設(shè)計(jì)工業(yè)建筑的辦公用房時(shí)，使用自動(dòng)照明感應(yīng)系統(tǒng)的工廠可減少排放5%的污染物。自動(dòng)照明感應(yīng)系統(tǒng)可以通過(guò)對(duì)室內(nèi)光環(huán)境的采集調(diào)節(jié)室內(nèi)工作環(huán)境，結(jié)合光線引導(dǎo)技術(shù)可以提高自然光的利用率，從而降低能耗。它可以通過(guò)對(duì)人體溫度的感應(yīng)來(lái)開(kāi)啟公共區(qū)域的照明，也可以根據(jù)會(huì)議場(chǎng)景來(lái)調(diào)節(jié)室內(nèi)燈光的明暗[4]。

5.2 提高工業(yè)建筑的運(yùn)轉(zhuǎn)效率

在傳統(tǒng)的工業(yè)建筑中，廠房通風(fēng)采光差都會(huì)影響到工藝流程的運(yùn)轉(zhuǎn)，工業(yè)建筑承擔(dān)著工業(yè)的盈利任務(wù)，建筑的智能化能夠使工業(yè)建筑運(yùn)轉(zhuǎn)起來(lái)更加高效。例如，鄭州高科技創(chuàng)業(yè)產(chǎn)業(yè)園區(qū)，廠房采用了天然氣輻射供暖系統(tǒng)，并在系統(tǒng)內(nèi)安裝了可編程的溫度控制器。該系統(tǒng)可以直接照射采暖對(duì)象，使熱波直接到達(dá)地面、墻面、人體等。并且該廠使用了能源智能采集監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，該系統(tǒng)可智能采集能源和水資源等的利用情況。

5.3 加快對(duì)城市文化的融入

建筑規(guī)劃設(shè)計(jì)是通過(guò)對(duì)人類活動(dòng)的總結(jié)歸納對(duì)空間的再創(chuàng)造，舊有的城市空間是對(duì)地方文化的傳承，交通運(yùn)輸業(yè)的發(fā)展和城鎮(zhèn)化的興起擴(kuò)大了城市的范圍。現(xiàn)在智能工業(yè)的出現(xiàn)打破了原有的物質(zhì)文化，改變了人們的消費(fèi)形式和生活方式。例如近幾年興起的物流行業(yè)，改變了人們傳統(tǒng)的消費(fèi)模式。隨著智能化的發(fā)展，智能物流、智能倉(cāng)儲(chǔ)等概念也被普遍提及。智能倉(cāng)儲(chǔ)是通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、自動(dòng)分揀技術(shù)等技術(shù)手段對(duì)物品的進(jìn)出庫(kù)、包裝、配送等信息進(jìn)行分類。智能倉(cāng)儲(chǔ)作為智能工業(yè)的一部分，影響著綠色工業(yè)建筑的區(qū)域和功能劃分，進(jìn)而影響著城市的運(yùn)轉(zhuǎn)效率。

5.4 經(jīng)濟(jì)性能不穩(wěn)定

建筑智能化的展開(kāi)主要依附于承建智能化工程來(lái)實(shí)現(xiàn)，因此這項(xiàng)工程依附于建筑工程。我國(guó)智能化建筑工程投資比例為：建筑土建工程、裝修裝飾工程、機(jī)電安裝工程分別為40%，30%和25%左右，建筑智能化占總投資的5%左右。由于智能建筑的不成熟，往往投資預(yù)算與最終建成后的竣工決算相差很多，我國(guó)智能化工程建成的質(zhì)量參差不齊，中小型企業(yè)對(duì)于智能化的管理效率低下，無(wú)法實(shí)現(xiàn)規(guī)范化管理。這些問(wèn)題都使智能化工業(yè)建筑的經(jīng)濟(jì)性受到了挑戰(zhàn)。

6 結(jié)語(yǔ)

智能工業(yè)依靠先進(jìn)的技術(shù)手段，擁有著節(jié)能減排高效的顯著優(yōu)點(diǎn)，在未來(lái)隨著信息化的進(jìn)步，將會(huì)對(duì)綠色工業(yè)建筑的發(fā)展產(chǎn)生更加深遠(yuǎn)的影響。面對(duì)智能工業(yè)對(duì)綠色工業(yè)建筑的不確定性，尤其是經(jīng)濟(jì)實(shí)用性，我國(guó)也采取了相關(guān)措施，如對(duì)項(xiàng)目各環(huán)節(jié)的問(wèn)題進(jìn)行動(dòng)態(tài)追蹤以及細(xì)化項(xiàng)目預(yù)算等。隨著智能工業(yè)的不斷發(fā)展，我國(guó)綠色工業(yè)建筑的潛能將會(huì)不斷的顯現(xiàn)。