紡織廠房節(jié)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(yōu)化節(jié)能措施。認為：在紡織廠房建筑設計中，應以技術的創(chuàng)新作為節(jié)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(jié)設計、整體結構改造，并培育一批具有專業(yè)水準的第三方評估機構。
關鍵詞：紡織廠；廠房；建筑設計；節(jié)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(jù)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(xiàn)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(yè)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(wěn)定也會影響加工生產(chǎn)和產(chǎn)品質(zhì)量，對紡織品造成危害。為此，在實際生產(chǎn)過程中，要求生產(chǎn)車間內(nèi)溫濕度保持相對穩(wěn)定狀態(tài)，這樣才能保證產(chǎn)品性能與質(zhì)量。紡織廠房建筑節(jié)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(chǎn)環(huán)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(chǎn)車間保溫保濕性能好，維護保養(yǎng)費用較低等原因，其節(jié)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(xiàn)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(jié)能綜合效果一般。
2廠房與主要輔助設施優(yōu)化節(jié)能措施
2．1外墻與屋面保溫
前面分析可知紡織企業(yè)廠房對車間濕熱環(huán)境有嚴格要求。國內(nèi)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(jié)能率較高，占全部建筑比例達到90％以上，而外墻節(jié)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(yè)建筑節(jié)能統(tǒng)一標準的要求，避免在專業(yè)設計核算過程中，不作核算或隨意選取傳熱系數(shù)，從而使得熱量流失，影響產(chǎn)品質(zhì)量。
2．2建筑采光
照明節(jié)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?，F(xiàn)實建造過程中，按照保溫保濕及防治結露要求，多數(shù)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(nèi)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(fā)電板，其發(fā)電可為廠房照明使用，達到綠色節(jié)能的實效。
2．3結露防治
紡織企業(yè)廠房結露現(xiàn)象產(chǎn)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(chǎn)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(huán)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(chǎn)車間需要保持相對較大的濕度，這也是冬季或嚴寒地區(qū)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(nèi)，節(jié)能效果為巖棉＞EPS＞XPS＞?；⒅楸厣皾{＞泡沫混凝土，并指出低導熱系數(shù)材料仍是以后節(jié)能研發(fā)重點。而針對特定廠房結構類型的保溫保濕節(jié)能措施，國內(nèi)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(fā)防冷凝結露的屋面系統(tǒng)方案，該技術主要用于解決北方地區(qū)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(nèi)襯板來阻止?jié)駳鉂B透。
2．4空調(diào)系統(tǒng)
既有的紡織企業(yè)廠房空調(diào)系統(tǒng)能耗占生產(chǎn)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(xiàn)象，造成能源浪費嚴重或空調(diào)智能化程度低等問題。滿足并實現(xiàn)高效節(jié)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(diào)系統(tǒng)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(tǒng)的效能進行評價，提出“濕度優(yōu)先”、“增小減大”的整體控制思路。董桂芹等研究設計了監(jiān)管、監(jiān)控、現(xiàn)場三級整體化系統(tǒng)，將空調(diào)設備進行合理分配控制，研究結果表明可將生產(chǎn)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(nèi)。鄧小龍等自主研發(fā)設計了空氣調(diào)節(jié)設備控制系統(tǒng)，該系統(tǒng)開發(fā)了界面友好的監(jiān)控軟件，保障紡織空調(diào)空氣調(diào)節(jié)控制系統(tǒng)網(wǎng)絡通信無障礙和程序安全。綜上，根據(jù)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(diào)節(jié)能新技術。
2．5電氣系統(tǒng)
既有的紡織企業(yè)可通過更換高損耗變壓器、調(diào)整變壓器運行臺數(shù)、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(xiàn)有紡織廠設備普遍采用變頻器驅(qū)動，而這種驅(qū)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(xù)性和可靠性，從而減少電能變換環(huán)節(jié)，達到節(jié)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(jié)能路徑。
2．6制冷系統(tǒng)
我國現(xiàn)代企業(yè)能源利用率不高，企業(yè)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(lián)供冷水機組系統(tǒng)代替電制冷系統(tǒng)，該制冷系統(tǒng)能夠有效地降低用電量，并且具有良好的經(jīng)濟性。優(yōu)化傳統(tǒng)蒸發(fā)制冷空調(diào)系統(tǒng)，自動調(diào)節(jié)紡織車間溫濕度，通過改善送風系統(tǒng)、噴淋裝置等結構，加裝過濾器等，實現(xiàn)紡織廠的綠色環(huán)保節(jié)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(tǒng)行業(yè)，節(jié)能減排的工作要以技術的創(chuàng)新作為立足點和重要的推動手段。在保證正常生產(chǎn)的前提下，實現(xiàn)既有廠房的改造升級。在工作過程中，以生產(chǎn)工藝為主導，紡織、機械、電氣多專業(yè)多學科地交叉綜合運用，注重細節(jié)設計、整體性優(yōu)化繼而實現(xiàn)綜合節(jié)能。做好紡織工程節(jié)能設計，為項目工程設計方案論證提供可靠依據(jù)，實現(xiàn)紡織廠房建筑設計的結構節(jié)能、技術節(jié)能和管理節(jié)能。另外，需要在高效維護體系和節(jié)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(jié)能的重點工作之一。
參考文獻：
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［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(yè)大學，2013．
［6］陳曦．既有工業(yè)建筑保護性再利用中圍護結構節(jié)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(yè)職業(yè)技術學院 西安泛華建筑規(guī)劃設計院有限公司
