紡織廠房節能設計要點

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摘要：分析常見典型紡織廠房的類型及綜合性能指標。以建筑的采光性、熱冷負荷、防火性能為參考因素，總結紡織廠房與主要輔助設施優化節能措施。認為：在紡織廠房建筑設計中，應以技術的創新作為節能工作的立足點和重要的推動手段，重視交叉學科的運用，強化細節設計、整體結構改造，并培育一批具有專業水準的第三方評估機構。

關鍵詞：紡織廠；廠房；建筑設計；節能措施；采光性；熱冷負荷；防火性能

1常見紡織廠房綜合性能對比

根據紡織廠房要求跨度大、紡織設備排列方便靈活、抗災性能好、建筑成本低的特點，現代紡織廠房建筑類型包括鋸齒形廠房、封閉式風道大梁排架結構廠房、輕鋼結構廠房、雙T形板大跨度結構廠房等［3］。而影響廠房綜合性能的因素含采光性、建筑冷熱負荷、照明設施損耗、防火性能等，同時，由于紡織工業主要原料是纖維材料，在加工流程中容易吸放水分，溫濕度不穩定也會影響加工生產和產品質量，對紡織品造成危害。為此，在實際生產過程中，要求生產車間內溫濕度保持相對穩定狀態，這樣才能保證產品性能與質量。紡織廠房建筑節能中，除主要考慮保溫保濕、建筑采光性等因素外，還要控制散熱量，防治結露，以滿足車間生產環境的需要。四種典型紡織廠房中門式輕鋼結構和風道大梁屋面結構廠房由于建筑成本較低，生產車間保溫保濕性能好，維護保養費用較低等原因，其節能綜合效果最好，其次是雙T板屋面結構廠房。目前，我國多采用門式輕鋼結構廠房，風道大梁屋面結構廠房應用較為普遍，現有紡織建筑采用鋸齒形廠房比例最大，而鋸齒結構廠房雖可利用自然采光且防火性能較好，但其保溫保濕性能一般，故此節能綜合效果一般。

2廠房與主要輔助設施優化節能措施

2．1外墻與屋面保溫

前面分析可知紡織企業廠房對車間濕熱環境有嚴格要求。國內杜宇等學者采用外墻、屋面、門窗三個變量進行廠房能耗模擬，得出屋面的相對節能率較高，占全部建筑比例達到90％以上，而外墻節能僅占7％左右，門窗不足2％。隨著新型外墻保溫材料的研究與應用，如利用廢棄纖維研制的建筑保溫外掛板［5］等，可使建筑外墻的熱阻大幅度提高。按照工業建筑節能統一標準的要求，避免在專業設計核算過程中，不作核算或隨意選取傳熱系數，從而使得熱量流失，影響產品質量。

2．2建筑采光

照明節能是綠色照明的重要考核方面。紡織廠房車間由于設備自身高度較高、設備排列較為密集，彼此之間遮擋，為此對采光性的要求較為嚴格。現實建造過程中，按照保溫保濕及防治結露要求，多數廠房采用封閉式結構，為建筑的采光性帶來不利影響。如果原有外窗在采光上基本能滿足使用要求，或跟使用要求差距不大時，可考慮采用增設天窗等方式改善室內采光［6］，亦可在廠房屋面上安裝成本低廉、維護方便的太陽能發電板，其發電可為廠房照明使用，達到綠色節能的實效。

2．3結露防治

紡織企業廠房結露現象產生的原因主要取決于建筑周圍空氣濕度［7］。另外，車間加工原料主要為纖維及其制品，而不同的纖維具有不同的回潮率，由于生產工藝的要求，紡紗與織造工序需要在恒定的、適宜的溫濕度環境下進行，而相對濕度對原料的回潮率影響極大，當回潮率與空氣的相對濕度達到平衡而不再吸濕或放濕，才能達到平衡回潮率，為此生產車間需要保持相對較大的濕度，這也是冬季或嚴寒地區紡織廠房結露的主要誘因。目前最常見的建筑保溫材料包括巖棉、EPS、XPS、泡沫混凝土等，張垚、牛建剛、金國輝等學者利用能耗模擬軟件構建模型，通過計算得出材料厚度在7．5mm～10．0mm范圍內，節能效果為巖棉＞EPS＞XPS＞玻化微珠保溫砂漿＞泡沫混凝土，并指出低導熱系數材料仍是以后節能研發重點。而針對特定廠房結構類型的保溫保濕節能措施，國內學者研究主要針對鋼結構廠房的防治結露問題進行探討，如2013年，巴特勒（上海）有限公司開發防冷凝結露的屋面系統方案，該技術主要用于解決北方地區鋼結構廠房屋面的冷凝結露問題。其主要手段是通過選用合理的保溫材料，鋪設密封型的內襯板來阻止濕氣滲透。

2．4空調系統

既有的紡織企業廠房空調系統能耗占生產總能耗的25％，實際使用過程中由于操作不當，存在送風量大于需求量的現象，造成能源浪費嚴重或空調智能化程度低等問題。滿足并實現高效節能解決方案迫在眉睫。西安工程大學的韓曉磊等考慮到既有紡織空調系統存在的主要問題，通過分析車間溫濕度、風機運行頻率等因素，對系統的效能進行評價，提出“濕度優先”、“增小減大”的整體控制思路。董桂芹等研究設計了監管、監控、現場三級整體化系統，將空調設備進行合理分配控制，研究結果表明可將生產車間的溫度波動控制在±1．0°、相對濕度波動控制在±2．5％以內。鄧小龍等自主研發設計了空氣調節設備控制系統，該系統開發了界面友好的監控軟件，保障紡織空調空氣調節控制系統網絡通信無障礙和程序安全。綜上，根據紡紗、織造各工序的特點，在確保運行效果的前提下，可采用借風冷、水冷、水地源熱泵、模塊化等全系列的空調節能新技術。

2．5電氣系統

既有的紡織企業可通過更換高損耗變壓器、調整變壓器運行臺數、采用自動補償方案、縮短低壓供電距離等項目來降低用電能耗。另外，由于現有紡織廠設備普遍采用變頻器驅動，而這種驅動方式的制動單元工作方式屬于能耗制動方式。為此，甕嘉民等對紡織廠能否采用直流的供電模式進行分析，結果表明直流供電模式可以保障正常的供電要求，并且增強了供電的連續性和可靠性，從而減少電能變換環節，達到節能的目的，此種模式從技術層面上具有可行性，提供了新的供電節能路徑。

2．6制冷系統

我國現代企業能源利用率不高，企業余熱量沒有合理回收利用，針對這種狀況，人們研究利用溴化鋰吸收式聯供冷水機組系統代替電制冷系統，該制冷系統能夠有效地降低用電量，并且具有良好的經濟性。優化傳統蒸發制冷空調系統，自動調節紡織車間溫濕度，通過改善送風系統、噴淋裝置等結構，加裝過濾器等，實現紡織廠的綠色環保節能。通常廠房工程設計過程中應選用高溫型大溫差的機組、制冷站深入制冷中心及采用高效冷卻。這些研究實踐還有待于進一步深入細化。

3結語

紡織作為傳統行業，節能減排的工作要以技術的創新作為立足點和重要的推動手段。在保證正常生產的前提下，實現既有廠房的改造升級。在工作過程中，以生產工藝為主導，紡織、機械、電氣多專業多學科地交叉綜合運用，注重細節設計、整體性優化繼而實現綜合節能。做好紡織工程節能設計，為項目工程設計方案論證提供可靠依據，實現紡織廠房建筑設計的結構節能、技術節能和管理節能。另外，需要在高效維護體系和節能評價方面，建立一批以結果為導向的第三方評估中心，這也是推動節能的重點工作之一。

參考文獻：

［1］住房城鄉建設部．工業建筑節能設計統一標準：GB51245—2017［S］．北京：中國計劃出版社出版，2017．

［2］田野，徐衛林．轉型升級中紡織工廠設計發展方向的探討［J］．棉紡織技術，2016，44（11）：28－31．

［3］樊瑞，秦貴棉，周義德，等．現代紡織廠房綜合性能分析比較［J］．棉紡織技術，2009，37（1）：28－31．

［4］杜宇．嚴寒（新疆）地區既有紡織廠房節能改造研究［D］．西安：西安建筑科技大學，2016．

［5］遲菲菲．基于廢棄纖維的建筑用保溫外墻板的制備［D］．大連：大連工業大學，2013．

［6］陳曦．既有工業建筑保護性再利用中圍護結構節能策略研究［D］．南京：南京大學，2017：46－49．

作者：楊謙 王飛龍 舒勇 單位：陜西工業職業技術學院 西安泛華建筑規劃設計院有限公司