纺织厂房节能设计要点

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摘要：分析常见典型纺织厂房的类型及综合性能指标。以建筑的采光性、热冷负荷、防火性能为参考因素，总结纺织厂房与主要辅助设施优化节能措施。认为：在纺织厂房建筑设计中，应以技术的创新作为节能工作的立足点和重要的推动手段，重视交叉学科的运用，强化细节设计、整体结构改造，并培育一批具有专业水准的第三方评估机构。

关键词：纺织厂；厂房；建筑设计；节能措施；采光性；热冷负荷；防火性能

1常见纺织厂房综合性能对比

根据纺织厂房要求跨度大、纺织设备排列方便灵活、抗灾性能好、建筑成本低的特点，现代纺织厂房建筑类型包括锯齿形厂房、封闭式风道大梁排架结构厂房、轻钢结构厂房、双T形板大跨度结构厂房等［3］。而影响厂房综合性能的因素含采光性、建筑冷热负荷、照明设施损耗、防火性能等，同时，由于纺织工业主要原料是纤维材料，在加工流程中容易吸放水分，温湿度不稳定也会影响加工生产和产品质量，对纺织品造成危害。为此，在实际生产过程中，要求生产车间内温湿度保持相对稳定状态，这样才能保证产品性能与质量。纺织厂房建筑节能中，除主要考虑保温保湿、建筑采光性等因素外，还要控制散热量，防治结露，以满足车间生产环境的需要。四种典型纺织厂房中门式轻钢结构和风道大梁屋面结构厂房由于建筑成本较低，生产车间保温保湿性能好，维护保养费用较低等原因，其节能综合效果最好，其次是双T板屋面结构厂房。目前，我国多采用门式轻钢结构厂房，风道大梁屋面结构厂房应用较为普遍，现有纺织建筑采用锯齿形厂房比例最大，而锯齿结构厂房虽可利用自然采光且防火性能较好，但其保温保湿性能一般，故此节能综合效果一般。

2厂房与主要辅助设施优化节能措施

2．1外墙与屋面保温

前面分析可知纺织企业厂房对车间湿热环境有严格要求。国内杜宇等学者采用外墙、屋面、门窗三个变量进行厂房能耗模拟，得出屋面的相对节能率较高，占全部建筑比例达到90％以上，而外墙节能仅占7％左右，门窗不足2％。随着新型外墙保温材料的研究与应用，如利用废弃纤维研制的建筑保温外挂板［5］等，可使建筑外墙的热阻大幅度提高。按照工业建筑节能统一标准的要求，避免在专业设计核算过程中，不作核算或随意选取传热系数，从而使得热量流失，影响产品质量。

2．2建筑采光

照明节能是绿色照明的重要考核方面。纺织厂房车间由于设备自身高度较高、设备排列较为密集，彼此之间遮挡，为此对采光性的要求较为严格。现实建造过程中，按照保温保湿及防治结露要求，多数厂房采用封闭式结构，为建筑的采光性带来不利影响。如果原有外窗在采光上基本能满足使用要求，或跟使用要求差距不大时，可考虑采用增设天窗等方式改善室内采光［6］，亦可在厂房屋面上安装成本低廉、维护方便的太阳能发电板，其发电可为厂房照明使用，达到绿色节能的实效。

2．3结露防治

纺织企业厂房结露现象产生的原因主要取决于建筑周围空气湿度［7］。另外，车间加工原料主要为纤维及其制品，而不同的纤维具有不同的回潮率，由于生产工艺的要求，纺纱与织造工序需要在恒定的、适宜的温湿度环境下进行，而相对湿度对原料的回潮率影响极大，当回潮率与空气的相对湿度达到平衡而不再吸湿或放湿，才能达到平衡回潮率，为此生产车间需要保持相对较大的湿度，这也是冬季或严寒地区纺织厂房结露的主要诱因。目前最常见的建筑保温材料包括岩棉、EPS、XPS、泡沫混凝土等，张垚、牛建刚、金国辉等学者利用能耗模拟软件构建模型，通过计算得出材料厚度在7．5mm～10．0mm范围内，节能效果为岩棉＞EPS＞XPS＞玻化微珠保温砂浆＞泡沫混凝土，并指出低导热系数材料仍是以后节能研发重点。而针对特定厂房结构类型的保温保湿节能措施，国内学者研究主要针对钢结构厂房的防治结露问题进行探讨，如2013年，巴特勒（上海）有限公司开发防冷凝结露的屋面系统方案，该技术主要用于解决北方地区钢结构厂房屋面的冷凝结露问题。其主要手段是通过选用合理的保温材料，铺设密封型的内衬板来阻止湿气渗透。

2．4空调系统

既有的纺织企业厂房空调系统能耗占生产总能耗的25％，实际使用过程中由于操作不当，存在送风量大于需求量的现象，造成能源浪费严重或空调智能化程度低等问题。满足并实现高效节能解决方案迫在眉睫。西安工程大学的韩晓磊等考虑到既有纺织空调系统存在的主要问题，通过分析车间温湿度、风机运行频率等因素，对系统的效能进行评价，提出“湿度优先”、“增小减大”的整体控制思路。董桂芹等研究设计了监管、监控、现场三级整体化系统，将空调设备进行合理分配控制，研究结果表明可将生产车间的温度波动控制在±1．0°、相对湿度波动控制在±2．5％以内。邓小龙等自主研发设计了空气调节设备控制系统，该系统开发了界面友好的监控软件，保障纺织空调空气调节控制系统网络通信无障碍和程序安全。综上，根据纺纱、织造各工序的特点，在确保运行效果的前提下，可采用借风冷、水冷、水地源热泵、模块化等全系列的空调节能新技术。

2．5电气系统

既有的纺织企业可通过更换高损耗变压器、调整变压器运行台数、采用自动补偿方案、缩短低压供电距离等项目来降低用电能耗。另外，由于现有纺织厂设备普遍采用变频器驱动，而这种驱动方式的制动单元工作方式属于能耗制动方式。为此，瓮嘉民等对纺织厂能否采用直流的供电模式进行分析，结果表明直流供电模式可以保障正常的供电要求，并且增强了供电的连续性和可靠性，从而减少电能变换环节，达到节能的目的，此种模式从技术层面上具有可行性，提供了新的供电节能路径。

2．6制冷系统

我国现代企业能源利用率不高，企业余热量没有合理回收利用，针对这种状况，人们研究利用溴化锂吸收式联供冷水机组系统代替电制冷系统，该制冷系统能够有效地降低用电量，并且具有良好的经济性。优化传统蒸发制冷空调系统，自动调节纺织车间温湿度，通过改善送风系统、喷淋装置等结构，加装过滤器等，实现纺织厂的绿色环保节能。通常厂房工程设计过程中应选用高温型大温差的机组、制冷站深入制冷中心及采用高效冷却。这些研究实践还有待于进一步深入细化。

3结语

纺织作为传统行业，节能减排的工作要以技术的创新作为立足点和重要的推动手段。在保证正常生产的前提下，实现既有厂房的改造升级。在工作过程中，以生产工艺为主导，纺织、机械、电气多专业多学科地交叉综合运用，注重细节设计、整体性优化继而实现综合节能。做好纺织工程节能设计，为项目工程设计方案论证提供可靠依据，实现纺织厂房建筑设计的结构节能、技术节能和管理节能。另外，需要在高效维护体系和节能评价方面，建立一批以结果为导向的第三方评估中心，这也是推动节能的重点工作之一。

参考文献：

［1］住房城乡建设部．工业建筑节能设计统一标准：GB51245—2017［S］．北京：中国计划出版社出版，2017．

［2］田野，徐卫林．转型升级中纺织工厂设计发展方向的探讨［J］．棉纺织技术，2016，44（11）：28－31．

［3］樊瑞，秦贵棉，周义德，等．现代纺织厂房综合性能分析比较［J］．棉纺织技术，2009，37（1）：28－31．

［4］杜宇．严寒（新疆）地区既有纺织厂房节能改造研究［D］．西安：西安建筑科技大学，2016．

［5］迟菲菲．基于废弃纤维的建筑用保温外墙板的制备［D］．大连：大连工业大学，2013．

［6］陈曦．既有工业建筑保护性再利用中围护结构节能策略研究［D］．南京：南京大学，2017：46－49．

作者：杨谦 王飞龙 舒勇 单位：陕西工业职业技术学院 西安泛华建筑规划设计院有限公司