紡織廠房節(jié)能設(shè)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(biāo)。以建筑的采光性、熱冷負(fù)荷、防火性能為參考因素，總結(jié)紡織廠房與主要輔助設(shè)施優(yōu)化節(jié)能措施。認(rèn)為：在紡織廠房建筑設(shè)計中，應(yīng)以技術(shù)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(xué)科的運用，強化細(xì)節(jié)設(shè)計、整體結(jié)構(gòu)改造，并培育一批具有專業(yè)水準(zhǔn)的第三方評估機構(gòu)。

關(guān)鍵詞：紡織廠；廠房；建筑設(shè)計；節(jié)能措施；采光性；熱冷負(fù)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(shè)備排列方便靈活、抗災(zāi)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(fēng)道大梁排架結(jié)構(gòu)廠房、輕鋼結(jié)構(gòu)廠房、雙T形板大跨度結(jié)構(gòu)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(fù)荷、照明設(shè)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(jié)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(jié)構(gòu)和風(fēng)道大梁屋面結(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)廠房。目前，我國多采用門式輕鋼結(jié)構(gòu)廠房，風(fēng)道大梁屋面結(jié)構(gòu)廠房應(yīng)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(jié)構(gòu)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(shè)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(yán)格要求。國內(nèi)杜宇等學(xué)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(dá)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(yīng)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(biāo)準(zhǔn)的要求，避免在專業(yè)設(shè)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(shè)備自身高度較高、設(shè)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(yán)格?，F(xiàn)實建造過程中，按照保溫保濕及防治結(jié)露要求，多數(shù)廠房采用封閉式結(jié)構(gòu)，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(shè)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(dá)到綠色節(jié)能的實效。

2．3結(jié)露防治

紡織企業(yè)廠房結(jié)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(dāng)回潮率與空氣的相對濕度達(dá)到平衡而不再吸濕或放濕，才能達(dá)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(yán)寒地區(qū)紡織廠房結(jié)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(xué)者利用能耗模擬軟件構(gòu)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(dǎo)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(jié)構(gòu)類型的保溫保濕節(jié)能措施，國內(nèi)學(xué)者研究主要針對鋼結(jié)構(gòu)廠房的防治結(jié)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(jié)露的屋面系統(tǒng)方案，該技術(shù)主要用于解決北方地區(qū)鋼結(jié)構(gòu)廠房屋面的冷凝結(jié)露問題。其主要手段是通過選用合理的保溫材料，鋪設(shè)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(dāng)，存在送風(fēng)量大于需求量的現(xiàn)象，造成能源浪費嚴(yán)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(xué)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(fēng)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(shè)計了監(jiān)管、監(jiān)控、現(xiàn)場三級整體化系統(tǒng)，將空調(diào)設(shè)備進行合理分配控制，研究結(jié)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(shè)計了空氣調(diào)節(jié)設(shè)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(luò)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(fēng)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(shù)。

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(shè)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(jié)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(dá)到節(jié)能的目的，此種模式從技術(shù)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(fēng)系統(tǒng)、噴淋裝置等結(jié)構(gòu)，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(shè)計過程中應(yīng)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(xì)化。

3結(jié)語

紡織作為傳統(tǒng)行業(yè)，節(jié)能減排的工作要以技術(shù)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(dǎo)，紡織、機械、電氣多專業(yè)多學(xué)科地交叉綜合運用，注重細(xì)節(jié)設(shè)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(shè)計，為項目工程設(shè)計方案論證提供可靠依據(jù)，實現(xiàn)紡織廠房建筑設(shè)計的結(jié)構(gòu)節(jié)能、技術(shù)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(jié)果為導(dǎo)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(xiàn)：

［1］住房城鄉(xiāng)建設(shè)部．工業(yè)建筑節(jié)能設(shè)計統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)：GB51245—2017［S］．北京：中國計劃出版社出版，2017．

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

［4］杜宇．嚴(yán)寒（新疆）地區(qū)既有紡織廠房節(jié)能改造研究［D］．西安：西安建筑科技大學(xué)，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(yè)大學(xué)，2013．

［6］陳曦．既有工業(yè)建筑保護性再利用中圍護結(jié)構(gòu)節(jié)能策略研究［D］．南京：南京大學(xué)，2017：46－49．

作者：楊謙 王飛龍 舒勇 單位：陜西工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院 西安泛華建筑規(guī)劃設(shè)計院有限公司