第一章 绪论
1.1 研究背景及意义
工业革命以来，大批工业建筑拔地而起。改革开放之后，我国的工业建筑如雨后春笋般出现。大批量的劳动者在工业建筑中工作且一般工作时间较长，工厂车间内的温湿度状态直接影响劳动者的健康状态、工作效率、工作环境热舒适性等。实现对室内环境温湿度的控制需要对室内的通风、温度、湿度等进行控制，可采取的方式包括对建筑材料的选择、遮阳系统的设计运用、自然通风和机械通风等等选择、空调系统的运用等。这些措施和设备的采用对工业建筑的能耗存在直接的影响，在夏热冬冷地区由于气候条件的因素，需要对厂房车间内的温湿度进行主动控制，随之消耗的能源也十分可观。改革开放至今，我国已拥有了规模十分庞大的工业建筑群体并且仍旧以较高的速度保持增长。对比年度建筑投资额可知，工业建筑所占的比例已经超过民用建筑，两者的比例对比为 53:47。由于民用建筑与人们的生活息息相关，因此相关的政策、节能标准也在不断的出现和更新，而且政府一般会对节能降耗技术的应用加以鼓励和经济补贴。反观工业建筑，大多以傻大粗的形象出现，加之人们甚至是设计工程师对工业建筑本身能耗的忽视，使其能耗十分巨大。根据能源耗费数据，工业生产所消耗的能源已占总社会能源消耗的比例为七成，其中建筑自身所产生的能耗为约 15%。由于基数巨大，对工业建筑自身能耗分析很有意义。
工业建筑自身所产生的能耗与其维护结构和空调系统的应用直接相关，维护结构将工业建筑与外部环境分隔开来，但是在极端环境下仍然直接影响到室内的温湿度，并直接影响内部工业人员的工作效率，在此情况下，需要配合空调系统使用，由于厂房一般空间较大，需要配备大型的中央空调机组，其所产生的能耗也十分惊人。从这些方面对工业建筑内部温湿度口罩的能耗进行分析无疑是正确的思路。
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1.2 国内外研究现状
1.2.1 国内研究现状
袁渊（2005）认为绿色工厂建筑的概念起源于现代工厂建筑，对现代工业建筑的发现现状和趋势进行了较为全面的介绍。文章将工业建筑的设计归属于广义的建筑学范畴，为工业建筑的设计发展思路及建筑能耗精细化控制提供了理论基础及实际参照。作者同时提出了工业建筑的文化价值理念，工业建筑以烟囱为标志的时代已经过去，新的工业建筑设计需考虑人性化设计，运用现代建筑设计理念，以人文本，为生产活动和劳动者创造适宜的内部环境的同时，也要考虑工业建筑与城市设计理论的契合。在能耗方面，需考虑能耗控制和建筑的可持续发展。文章列出了国内外工业建筑的实例，如德国法古斯工厂、法国 LCC 计算机厂、新加坡某工业大厦、芬兰泰波拉印刷厂、日本金泽国民艺术中心、德国鲁尔区由高炉改建的剧场、上海虹桥经济技术开发区、台湾新竹高科技工业园区全景、香港 YKK 工业大厦、徐州工程机械集团联合厂房、广东东莞沙角电厂等。同时分析了我国工业建筑发展的现状，与国际先进水平之间的差距，以及之后发展的对应策略。
姬向菲,郑志敏,方赵嵩,冀兆良,江向阳（2019）对绿色工业建筑的评价标准进行了介绍，从对标准中的室内环境和职业健康中国和英国两国之间的发展情况对比出发，介绍了被称为建筑研究院环境评估方法的英国建筑研究院绿色建筑评估体系（英文名称：BREEAM - Building Research Establishment EnvironmentalAssessment Method）。始创于 1990 年的 BREEAM 是世界上第一个也是全球最广泛使用的绿色建筑评估方法，目前流行的美国 LEED 标准也是在它的基础上建立的。我国的相关标准为 GB /T 50378《绿色工业建筑评价标准》，目前已更新到 2019 版。二者均将工业建筑的绿色环保等级分为三级，其中 BREEAM 将室内环境的室内空气质量评分标准上限规定为 5 分，热湿环境规定为 3 分，二者占整个评分标准的比例为 32%，《绿色工业建筑评价标准》也将室内环境中的空气质量和热舒适作为其评分的重要标准。两个标准均对室内环境质量提出了要求，包括最小新风量、无结露、发霉，在热舒适方面，对温度、湿度、风速都有一定的要求。
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第二章 高湿热地区工厂建筑温湿度控制节能技术
2.1 工厂建筑温湿度控制节能总体思路
为了使工厂建筑内空气的温湿度保持在生产工艺或人的舒适要求的范围内，需要分析影响室内空气温湿度的干扰因素，并采取一些技术措施来减少和克服这些干扰因素的影响。
影响工厂建筑室内温湿度的因素主要有室外干扰因素和室内干扰因素。室外环境对空调房间温湿度有着很大的影响。由于室外气候条件和太阳辐射的位置及强度的变化，通过建筑物的墙、门窗、屋顶等围护结构的传热量和通过围护结构不严密处渗入室内的外界空气，都会对工业厂房内的温湿度产生热和湿的干扰，并且热湿干扰的大小与室外气候条件、太阳辐射的强度以及围护结构的特性等因素有关。影响工业厂房内温湿度的室内干扰因素主要有生产设备在工作过程中的散热散湿量、室内工作人员人体的散热散湿量、室内照明设备的散热量等。
在这些因素的干扰下，工厂建筑内部温湿度会偏离生产工艺或人的舒适性要求范围，可通过合理利用室外环境空气温、湿度的数值，在满足生产工艺和人员舒适的前提下尽量缩小室内外空气温差；增强房间围护结构的保温性能，减少室外空气通过围护结构传入室内的热量，如墙体和屋面上敷设保温隔热材料，减少玻璃窗面积、设置双层窗户等；减少太阳辐射对围护结构的影响，如在建筑周围种植高大的树木、屋顶上设置遮阳板、窗户外侧设遮阳板、内侧挂窗帘、使用镀膜玻璃等；加强建筑的密闭性能，减少室外热湿空气的渗透；合理安排生产工艺，减少工艺设备的发热量和发湿量；调整改变工作时间，避开室外气温和太阳辐射的高峰。在高湿热气候地区，尽管采取了以上一系列措施减少了室内外热湿干扰，但仍不能完全消除，这些热湿干扰仍然会影响室内空气的温湿度。所以有必要连续不断地向厂房内输送具有一定温度和湿度的空气来抵消室内外热湿干扰的影响。一般来说，漫长的夏季及高湿度的季节需要向室内输送温度低、含湿量小的空气，吸收室内外热湿干扰带给空气的热量和湿量后排出空调房间，以维持厂房内空气具有一定的温度湿度，冬季则根据需要向厂房内输送温度较高的空气，以补偿厂房内空气传向室外的热量。
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2.2 建筑维护结构优化及隔热材料的运用
工业厂房一般体量比较大，具备较大的体型系数。围护结构一般包括墙体、屋面、地面，建筑物与外部自然环境接触面最大的为墙体和屋面，因此围护结构的耗能绝大部分来自墙体和屋面。围护结构节能技术主要包括围护保温技术和向阳面遮阳技术等。与发达国家现行标准比较我国国家现行建筑节能标准与气候相近的发达国家相比还有一定差距，建筑总耗热量为发达国家的 4～5 倍，外墙耗热量为 1.5～2.2 倍，门窗耗热量为 3～6 倍，屋顶耗热量为 2.5～5.5 倍左右。对工业厂房的围护结构进行优化，如采用新型墙体保温材料和设置系统的遮阳系统，在不适宜的气候条件下可将工业建筑最大限度与外部环境隔绝开来，有效降低工业建筑的冷热负荷，节约由于采用主动内部环境温湿度控制所产生的能耗。
我国于 2019 年更新实施的《工业建筑节能设计统一标准》GB 51245-2019 对建筑所采用的围护结构包括墙体保温材料和遮阳材料、通风系统等方面均进行了规定，要求工业建筑设计需最大限度考虑被动式节能理念，以此来降低主动能源消耗设备如空调系统和制热系统的能耗。标准中对夏热冬暖地区围护结构传热系数和太阳得热系数限值如表 2-1。
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第三章 工厂建筑内部温度湿度控制能耗模型基础...................24
3.1 建筑能耗模拟软件的选择.......................24
3.2 Energyplus 计算模型.........................25
第四章 广州某工业厂房温湿度控制节能措施分析..........................31
4.1 实验平台模型............................31
4.1.1 工厂建筑物原始简化模型.........................31
4.1.2 工厂建筑物优化模型.......................32
第四章 广州某工业厂房温湿度控制节能措施分析
4.1 实验平台模型
以实际中存在的某广州工厂建筑数据为基础进行建模，建模的过程中对数据进行适当的选择和优化。系统第一部分包括一个独立的厂房，由四面墙体、屋面、混凝土地板六面组成，第二部分包括风扇、电灯等电器部分，第三部分包括控制工厂温湿度的冷水机系统。此外，拓展太阳能发电系统加入模拟，以分析其效能和实用性。针对以上部分进行逐一分析。
4.1.1 工厂建筑物原始简化模型
项目所在地中国广州，位于东经 113。17`，北纬 23。8`，气候类型为南亚热带季风海洋气候，夏季受热带海洋暖气团影响，天气多温热潮湿，冬季受极地大陆冷气团向南伸展影响，较干燥和低温。全年太阳辐射量较大，日照时间超过1300 小时。年平均气温为 21.4-23.5 度，年极端最高气温在 38.6～39.3℃，大部分地区出现在 5 月 31 日。各区年极端最低气温在 0～4.8°C 之间，出现在 1 月30～2 月 1 日或 2 月 6～7 日。年降雨量平均为 1 623.6-1 899.8mm，北部多于南部。
该厂房采用单层多跨钢结构 ，建筑面积 4000 平方米，矩形，东西长 100米，南北宽 40 米，朝向为偏南 60 度，基础为沉管灌注桩，楼层为一层，建筑主体高度为 8 米，屋顶设排水坡度和天窗，墙体采用双层压型彩钢板，内夹保温岩棉，屋顶为单层彩色压型钢板，设置采光天窗，侧墙窗比为 0.19，厂房内设高洁净度生产车间。
根据厂房信息，建立三维模型如图 4-1。
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结论与展望
本文针对目前工业建筑内部环境温湿度控制能耗过高的问题，结合背景资料总结出降低能耗的各项措施并系统分析了各项节能措施的节能效果。在工厂建筑围护结构如外墙保温材料和遮阳系统方面，由于传统墙体的导热系数一般较高，结合保温材料的墙体围护结构优化，可以获得较低的导热系数，从而降低工业建筑自身的能耗。合理的遮阳系统可将工业建筑的太阳能得热系数大幅降低，尤其是在夏热冬暖且太阳辐射强烈的地区。通风系统方面可充分利用外部环境的适宜期，合理的设计可充分利用大自然的环境温湿度来调节工厂内部温湿度，在消耗较少能源的基础上可创造较高的效益。空调系统也存在较大的节能潜力，可从变频系统、运行工况方面进行优化，可实现明显的节能效果。新能源利用方面，太阳能发电系统的可很好的利用工业建筑有天然的优势，工厂建筑一般处于工业区，周围遮挡建筑较少，加之厂房建筑一般体型较大，适合配置太阳能发电系统。
结合系统节能措施的思路，运用 Energyplus 结合 Openstudio 软件对建筑实物进行建模，对各项节能措施进行模拟分析计算，根据实际模拟的计算数据证明节能措施的可行性和节能效果。建模和模拟计算内容包括案例建筑的初始能耗情况、外墙及遮阳系统优化后案例建筑的全年总能耗下降比例、通风系统的优化效果、现有空调冷水机组能耗状况、空调系统定频改变频系统和优化运行工况后的节能效果、建立光伏板发电系统的模型并计算发电量。
参考文献（略）