工业建筑屋面及外墙发展趋势探讨

摘要 ：探讨我国工业建筑屋面及外墙发展状况，推荐节能保温隔热通风一体化耐久性工业建筑屋面，举例分析工业建筑屋面天窗改进为一种通风器的思路，展望光伏太阳能电站屋面发展方向。提出工业建筑设计新思想：“工业建筑屋面体系及外墙设计应向人性化、生态环境化、地区文化、民族风情文化影响的多元化角度发展，工业建筑屋面和外墙面应寓于特有的建筑艺术特征”。

关键词：节能、生态环保、太阳能屋面

中图分类号：TE08文献标识码： A

近几十年来，我国工业建筑的结构形式主要为钢筋混凝土框排架结构和钢结构形式，混凝土结构工业屋面防水层多为卷材，隔热保温材料包括一系列轻型材料，钢结构屋面则多采用双层板夹檩条，内填保温隔热材料型式。轻钢屋面发展近三十年比较普及，甚至天沟也采用钢天沟，工程实践证明采用钢屋面彩板直接外露型式在工业建筑中耐久性较低，而钢天沟应用不到五年甚至更短时间就开始受到侵蚀，其耐久性更差。工业建筑外墙材料，近三十年来相当一部分为劣质不环保工业垃圾材料制作而成，对人体身心健康影响极大，我们称之为“毒墙”，近年来我国对“毒食品”已经引起政府的高度重视，对不法分子开始制裁并加大处理力度，而对于具有放射性“毒墙”的环保检测少之又少，特别是外露在阳光作用下的“毒墙”，危害性尤其突出，对人体及部分精密仪器设备影响也较大，因此工业建筑设计需要改变理念，广大设计人员应从设计上规范，思想上重视，国家相关行政管理部门需制定一系列法律法规加以限制与严惩。

工业建筑中外墙体材料主要有加气混凝土砌块，陶粒砌块，小型混凝土空心砌块。这些墙体材料以粉煤灰、煤仟石、石粉、炉渣等工业废料为主要原料，其放射性不同程度的存在，对人体和精密仪器有影响，长期使用严重的则诱导生物基因突变，疾病在不知不觉中产生，建议此类墙体加以限制使用。这里有一个突出问题需要探讨，某些地区为推广工业废料制作新型墙体，下文 “禁粘土砖”，对于这个政策，我们需以辨证的态度看待，禁止粘土实心砖应该拥护，“禁实”主要原因是以黄土为主原料，以煤为主要燃料烧结而成，它会导致毁耕地高能耗污染后果。但是如果我们政策在保护良田不受影响的前提下以黄土（非良田）为原料发展新型环保墙仍不失为一项利国利民政策。

过去几十年我国工业建筑，多数给人留下的是“傻、大、粗、黑”的印象，而且耐久性也差，给设计人员带来极大的负面影响，从而导致许多建筑师宁愿做民用设计不愿意做工业建筑设计。究其原因主要有二点：一是甲方怕多花钱的短期经济心理行为，限制中国建筑师思维发挥；二是龙头专业方案设计中主要围绕满足工艺流程单一功能要求，而忽视其它更重要的（包括人性化、生态文明环境、地区文化等）多样化功能需求。党的十提出建设美丽中国，其中第五大文明就是生态文明，近几十年工业大发展中，尽管创造了很高的GDP，经济效益显著，已成为世界第二大经济体，但高耗能高污染的形象依旧，我国2012年单位GDP耗能是日本的8倍多，美国的4倍多，印度的2倍多，大量排放未处理达标的污染物，故中国社会效益、环境效益却是负值，这给子孙后代带来诸多后遗症，如果不及时改变目前状况，生态文明可持续发展战略变成空谈。下面介绍建筑屋面天窗改进为通风器的特点，说明工业建筑与工艺设备一体化节能思路。

工业建筑设计中多数车间屋面工艺专业要求设置屋顶通风器和天窗，而市场上提供通风器厂家很多，有动力屋顶通风器型式，自然通风器基本上也为厂家产品。但它们均存在一定的弊端，有动力屋顶风器价格高，耗电能大，运行费用高，最终也转化到产品的成本中；在国家通风图集中，无动力自然通风器散热能力弱，对于防腐蚀问题也没有充分考虑，而且一旦更换整个通风器需从厂家整体购买，对生产运行有重大影响，需停产更换。下面举例介绍一种我们在实际工业设计中改进的一种屋面通风器。一种集通风散热与天窗优点于一体的改进通风器。大量设计工程项目中已采用这种装置，经过多年实践，受到甲方高度评价。其节能环保，防台风、易散热、成本低、易更换不影响生产等使用优势明显。2012年8月，江苏响水某工业园（海边）两幢造纸工业厂房（两厂房由不同的甲方投资建设，均有我方设计的）遭受罕见的13级台风，其中一家施工单位严格设计图纸施工安装，主体基本没有受到破坏。而另一家单位未严格按照设计构造节点执行，自行改变设计节点构造，导致部分附属构件大部分破坏，但结构受力钢架与檩条未损失，附属构件更换也较容易，给甲方带来的损失比较小。这种改进屋面天窗主要原理是，通过建筑屋面保温隔热空间措施加上通风与结构专业有效配合从而实现冷热交汇区，使得冷热交汇区控制在屋面指定区域，进而实现了自然通风生态化。不仅绿色环保，也解决了屋顶的防腐蚀问题，延长了钢结构受力杆件的寿命。同时也解决了建设单位无需停产检修，就可以更换附属构件的生产难题，且更换下来的材料与构件可以再利用，不产生任何工业垃圾。使用这种改造通风器不仅节能环保、造价低，尤其针对散热要求较高的工业厂房效果更明显。

太阳能工业建筑屋面是今后发展的一种必然趋势，能成为资源节约型、节能环保型、耐久性工业建筑屋面。

《太阳革命》一书中曾预言：太阳能将在未来20年内成为功效最佳，价格最低廉的替代新能源。国家十二五规划《可再生能源》预计五年后中国光伏屋面电站总装机容量超过300兆瓦发电量，十年后超过1000兆瓦。实际上地球能源究其来源，绝大部分为太阳能，取之不尽，用之不绝，生态环保，资源循环利用。目前太阳能光伏发电系统中造价很高，且光能转化电能比例很低（8%~18%）是阻碍该技术推广的主要原因，虽然2009年财政部、住建部、发改委推出“太阳能屋顶计划”、“金太阳工程”等政策措施，但是目前执行落实力度有限，当地电力部门及相关能源部门由于经济利益驱使也很难配合。而近五年内百万兆瓦级以上煤电站不断涌现就是明证。2013年元月出现全国范围雾霾天气主要原因来自工业污染物排放，特别是煤电站排放，这样下去，不用100年，中国化石能源就会耗尽，且成为严重污染国，无法向子孙后代交代。中国工业建筑应借鉴航空火箭尖端技术发展那样进行太阳能屋面技术攻关，因为工业用电消耗量巨大，若将工业屋面变为光伏太阳能电站，不仅解决了电能消耗问题，而且屋面防水、保温、隔热一体化也会焕然一新，屋面耐久性至少可以延长一倍，间接地节约大量资源，同时改变了工厂内生态环境，员工身心健康，产品质量、设备性能稳定等均有极大的受益。

下面就个人的经验及理解谈谈今后工业建筑屋面及外墙的设想。对于消防等级要求不高的工业建筑，屋面尽量采用钢结构（柱子最好还是混凝土的）采用单层板上保温系统，屋板上为保温隔热层、隔汽层、防水层、光伏电子板覆盖层；对于消防等级要求较高的工业建筑，宜采用混凝土屋面，跨度较大时建议使用双T板，雁形板这样的屋面，混凝土屋面采用卷材防水，最上层可以采用光电瓦（较低成本）覆盖。 光伏发电列为国家能源专项工程，由国家付款，不需企业承担，发电电费由国家向企业收费，而采用煤、石油、天然气等不可再生能源，用电企业收取高于太阳能电费50%以上电费，对于高耗能企业收取高于太阳能电费一倍以上电费，同时国家要限制煤等的总发电量，凡是不可再生能源总的用电量超过本地区总用量70%以上，不仅限制下一年度用电指标，还要给以经济制裁措施和当地官员干部考核组织措施。对于外墙彩钢板围护墙成本比传统墙体造价还低；传统墙体内外需要装修且成本不低，墙内做乳胶漆（中低档）又加大化工原料对工厂操作员工污染，所以这种墙体并不环保，建议对于消防要求不高的工业厂房，采用双层钢彩板夹保温隔热层做护墙，对于防火等级较高厂房外墙建议采用烧结环保砖，众所周知，大自然中以沙、石、黄土广泛分布，沙石为混凝土主要材料，黄土也能成为砖、瓦的主要材料，现在垃圾电站可以作为烧砖的主要能源，用垃圾锅炉制作空心复合粘土砖（非良田），节能环保。如技术攻关成功，可以成为太阳能电池，屋面与外墙面的太阳能有效转换到环保砖中储存，这样就可以为今后智能工业建筑发展提供技术支撑，从而促进太阳能智能环保工厂发展进程。

随着国家经济实力的不断增强，工业建筑设计应摈弃只重视生产工艺要求，轻视人的行为和心理要求的思想倾向，真正体现以人为本。工业建筑应重视环境与人相融合，让人们置身在工业建筑的良好环境中产生归属感、生活感和亲切感，最终达到提高员工的生产质量与工作效率，间接地保障产品质量，这也是我国加入WTO与国际接轨后“三标一体”体系中环境体系与职业健康体系的思想源泉。

未来工业建筑屋面及墙面的设计越来越多出现运用人类工程学、行为学原理，将工业建筑与民用建筑相融合创造利于生产和满足人的行为需求的建筑环境方向，为企业人员服务的公共空间环境及园艺景观设计。建筑设计师们可以更加自觉地创造各种跨文化的建筑物，在全球文化大环境下，承认各民族、地区和地方文化的价值，都可以与工业建筑结合起来。将工业建筑的特点、功能与地域民族、文化、企业相结合，充分发挥并塑造独特的企业形象，丰富企业文化的内涵，追求工业建筑与社会环境的和谐协调。

从历史唯物主义角度看，任何有价值的工业建筑，需慎重对待拆除和改造，避免单纯大拆大盖。工业建筑是对时代历史发展的忠实记录，在时间上的可延续性和空间上的可留存性，通过它得知不同时期和不同地域的民族和国家工业发展水平，在将来历史进程中留下丰富多样的文化痕迹，推动整个工业建筑历史新进程。

参考文献：

《太阳革命》 作者美国科学家特拉斯维布拉德福德

《屋面工程技术规范》GB50345-2012

《屋面工程质量验收规范》GB50207-2012

《烧结空心砖和空心砌块》GB13545-2003

《烧结普通砖》GB5101-2003

《关于做好建设节约型社会近期重点工作的通知》(国发[2005]21号)

《关于做好建设节约型社会近期重点工作的通知》(国发[2005]21号)

《关于加快发展循环经济的若干意见》(国发[2005]22号)

《国务院办公厅关于进一步推进墙体材料革新和推广节能建筑的通知》

（[2005]33号）