建筑设计调研报告

河南天冠沼气公司调研报告

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前言：

人类从蒙昧、野蛮走向文明，从渔猎文明发展到农业文明，又从农业文明发展到工业文明，而现在正在面临着社会发展模式的大变革，即工业文明向一种新的文明的转变，这种新文明我们称之为生态文明。以往高能耗、高投入、高污染的粗放增长方式让我们付出了沉重的代价。随着科学的发展与人们认识的进步生态系统意识逐渐被人们接受，但却只重视对厂区生产环境的防护，忽视了对职工在工厂中心里环境的调节和关心。如何将环保课题与厂区景观生态建设有机结合，做到对景观绿地的人性化、生态系统化、景观地域化、特色化成为一个企业所应面对的问题也是广大设计人员所要研究的新课题。

1.调研目的：

如何将环保课题与厂区景观生态建设有机结合，使生产空间生态化、低碳化、资源化、景观化、经济化，建设以低能耗、低污染、低排放、可持续为特征的花园式生态工厂？带着这个目标，通过对厂区的实地调研，了解工厂的工业生产流程、厂区现状，发现存在的和需要解决的问题。

2.实地调研：

2.1社会背景:

在低碳环保与生态城市的双重作用下，厂区生态化改造与花园工厂建设已经成为目前我国工业领域中的两个热点问题。随着国民经济的高速发展，日趋严重

的大气及水污染不仅降低其使用功能，更加剧了资源短缺的矛盾，而且还严重威胁到城市居民的饮水安全和人民群众的健康。如何保证工业废水无害化、低碳化处理，成为考核一个企业环保达标的关键指标；而如何将环保课题与厂区景观生态建设有机结合，使生产空间生态化、低碳化、资源化、景观化、经济化则成为广大设计人员研究的新课题。

2.2厂区简介:

河南天冠集团有限公司地处南水北

调中线源头所在地----河南省南阳市新能

源产业集聚区，毗邻南阳的母亲河----白

河，在中原经济区建设中发挥着有重要的

作用，是中国生物能源产业的开拓者和先

行者。本课题对象为河南天冠沼气公司厂区，

天冠集团在原南阳酒精总厂的基础上改制后，确

立了“以酒精为基础，以酒精深加工为主导，以综合利用和综合开发为双翼”的发展战略，对其综合利用和综合开发，使生产过程中的排放的废糟、废水、废渣、废气等都得到了开发利用，变废为宝，化害为利，获取了可观的经济效益，又加大加快了环保投入，确保了企业环保投入的持续增长，创造了良好的社会效益。

2.3产区现状:

天冠沼气公司主要对生产酒精的废水进行再利用和净化处理，厂区主要分为加热发酵区，沼气储藏以及发电区，废水净化区和办公区。

(1)发酵区主要为两组高压厌氧发

酵罐，其工艺是通过对酒精厂排出的废水通过两次不同温度的罐体进行高温加压发酵产生出沼气。发酵罐紧密排布，分为四排一共26个罐体。

（2）通过发酵罐出来的沼气经过脱碳

处理被送往北部的贮藏罐储藏然后流向市

区管道到达各个用户。或者利用沼气进行发

电为市政电网供电。

（3）经过发酵的废水流向废水

处理池，经过几道氧化沉淀处理使得废水达到排出的标准，从而使其拍向河流。沉淀的淤泥经过处理制作肥料。废水进化设施体面积庞大，并且散发刺鼻的氨气气味，周边种植树木将其围绕。

（4）综合管理楼主要分为进行化验分析区域和员工办公室。建筑外观为平庸的方体，表面零星挂着一些空调。建筑整体没有特色，只是用来满足基本使用需求。

（5）厂区整体绿化方面由于设施占地面积庞大，因此厂区内部绿化率很低，绿化形式也很一般，主要为道路两边的松树和灌木，没有形成良好系统。

3.发现问题

企业在经济和产能不断蓬勃发展，但职工数量慢慢增加，建设用地的不断扩大，使人们越来越远离了自然环境，由于厂区用地紧张和技术问题也使得厂区存在一些问题，对于生态花园式工厂的设计目标，其存在的一些问题主要有一下几点：

1、厂区内部大规模的废水处理设施占用了大量的用地而致使厂区整体绿化率低,现有的绿化形式也比较单一从而致使生态循环系统不完整，空间形式及尺度没有新意，厂区整体感觉平庸缺乏人性化设计。

2、废水处理时会释放大量刺激性气味，长期弥漫在整个厂区，不具有害物质但气味始终让人难以接受，会极大影响员工的工作心情。

3、办公楼与厂方形象平庸，无保温节能构造，大进深通风采光不畅。方案所在地区属夏热冬冷地区，应充分考虑夏季通风与冬季保温。

4、工厂有些能源还有待更深层次的利用和开发，例如具有温度的废水，自然能源的利用等。

4.案例分析

4.1建筑节能改造实例——天友

绿色设计中心

天友绿色设计中心是对一座

多层厂房的绿色改造，超低能耗

的低成本改造是项目的绿色目

标。达到量化的“超低能耗”与

“降低成本”成为绿色技术选择

和设计构思的出发点。绿色目标

实现途径是问题导向的绿色技术集成和将空间与技术相融合的创新性实验。

1、问题导向集成设计

绿色建筑设计中，技术的选择因问题而来，具有明确的指向性。天友绿色中心改造首先考虑绿色办公室是什么样的？再聚焦作为自用的建筑设计办公室又有什么用能特点？比如设计行业加班的点，大量电脑设备作为热源的特点以及对自然采光的需求等，都成为技术集成应用的前提。改造前的建筑是一座并无特色的多层电子厂房。初看起来缺点很多：形象平庸，无保温和节能构造，大进深通风采光不畅；但仔细推敲也有自己的特点：一是体形系数仅0.19的简单形体，二是作为工业用地的建筑有峰谷电价。达到超低能耗应选择适宜原建筑的能源特点并弥补它不足的技术。通过问题导向，推导出绿色改造设计的核心技术策略，集中在实际能耗、材料利用和健康环境几个方面。

2、创新节能技术

结合旧楼改造和节能目标，在原有简单建筑形体上采用加法原则，将节能技术附加在建筑上，而不进行结构的削减和拆改。在屋顶加建轻质结构，增加共享中庭和采光边庭、增设特朗伯墙和活动外遮阳，在东西向种植分层拉丝垂直绿化，北向增设挡风墙，除了南向从增加太阳辐射和采光的角度出发加大了窗墙比之外，东西北三面外窗均保持原有的尺度以减少改动。

（1）、指向分项能耗的被动式技术集成

设计中针对太阳辐射、建筑蓄热、冷风渗透等原理，从办公建筑特定的分项能耗出发，寻求节能技术面对气候的平衡点。在天友绿色中心的设计中被动节能的核心是对寒冷气候有针对性地调节和控制。南向加建的中庭和边庭采用

40mm 厚的聚碳酸酯幕墙，既能获得漫射的自然采光，又具有保温性能。为了

成为真正可调节光热环境的气候核，在中庭内侧设计了推拉的隔热墙，可以调节冬夏、日夜的不同负荷。建筑在南向首层用重质深色墙体附加了折线玻璃表层构成了特朗伯墙，利用墙体和玻璃上不同洞口的开启与关闭，形成了夏季白天、夜晚、冬季白天、夜晚4种不同的被动节能工况。天友绿色设计中心采用冬季可完全升起的电动外遮阳帘，固定在金属钢格栅外侧，与窗保留一定距离，形成光影斑驳的表皮，同时可减少空调能耗。

（2）、融入建筑空间的绿色

技术创意表现

绿色技术与建筑空间造型结合

可以产生具有技术表现力的创意形

式，使绿色技术成为可视化的建筑

要素。如主入口加设的门斗挡风墙，

幕墙将废弃灯泡放置在玻璃之间，既保温，又利用了废弃材料，还在入口形成了独特的光影效果。建筑顶层根据剖面“天窗采光+ 水墙蓄热”的模式原理，将原有的小中庭设计为自然采光的图书馆，聚碳酸酯代替玻璃作为天窗材料，既提供半透明的漫射光线，又保温节能。水墙采用艺术化的方式—以玻璃格中的水生植物“滴水观音”提供了蓄热水体的同时，还蕴含绿色的植物景观。垂直绿化可提供东西向的遮阳、四季变化的风景、以及可视化的绿色标志性，但天津的寒冷气候只能满足三季的绿色，因此垂直绿化采用艺术型分段拉丝式垂直绿化的模式。

（3）、创新性整合应用的主动技术

在主动式节能方面，创新性地集成了多种技术，从冷热源、负荷、系统、末

端、运行各个方面减低能耗。冷热源采用模块式地源热泵结合蓄冷蓄热的水蓄能系统。空调系统设计为温湿度独立控制，分别用不同的空调末端完成降温和除湿。主动式还推敲了许多精细化的节能措施，如加班时通过网线确定人员位置，仅开启附近的低矮风机盘管，减少空调能耗。

3、创意性节材

工业建筑绿色改造的节材原则一是体现原有工业建筑特点，二是创造性地利用原有的废弃材料，减少建材使用的同时也减少建筑垃圾的排放。天友设计中心采用暴露原有结构的简洁工业化装修，开敞的办公区暴露清水混凝土柱，取消吊顶而将设备管线作为装饰。

4.2景观功能化改造实例——生物浮岛技术

由于我国工农业发展迅速，导致污水的排放量也是越来越大。近些年来我国也越来越关注水处理方面，传统的水处理方法只能出去污水中30%~50%的氮磷元素，使得大量的氮磷元素被排放到了我国各处的江河湖泊中，最终使得境内的很多流域的水体富营养化程度越来越严重。

随着人们对生态浮岛技术的了解，其建造工程不是很复杂，再加上后期的管理方便，目前已被广泛的应用。生物浮岛的制作就是人工制作一个浮岛，

然后把水生植物或改良驯化的陆生植物移栽到水面的浮岛上，而这些植物就会在浮岛上生长，然后用其根系吸收水体中的氮磷等营养物质，从而达到净化水质的

目的。从20世纪50年代开始，人工的浮岛就作为鱼类的产卵场所而得到应用。然而在20世纪90年代中期以前，浮岛技术在水处理方面的应用一直未得到足够的重视。

生物浮岛技术发展的一个转折点就是在1995年的ILEC会议上。随后生态浮岛技术便作为一种新兴的生态水处理方法，开始在日本、德国和美国等一些西方发达国家得到广泛的应用，由于我国接触生物浮岛技术较短，在国内目前还处于初步的阶段，不过发展速度还是非常的快的。下面就是生物浮岛技术净化机理的5个主要方面：

1、浮岛植物吸收和吸附水体中氮磷物质：浮岛植物通过根系吸附并吸收水体中氮磷等营养盐，将其转化为自身生长所需要的营养物质，这样在其植物获得良好生长的同时，还有效的改善了水质。

2、植物根系增大水体接触氧化的表面积，并能分泌大量的酶，加速污染物质的分解。

3、浮岛植物的克藻效用：一些植物能针对性地抑制相应藻类的生长，如芦苇对形成水华的铜绿微囊藻、小球藻都有克制效应。

4、浮岛植物与微生物的形成互生协同效应：浮岛植物输送氧气至根区，在根区形成好氧，兼性和厌氧的不同小生境，为多种微生物的生存提供适宜的环境[6],同时微生物可以把一些植物不能直接吸收的有机物降解成植物能吸收的营养盐类。

5、浮岛的日光遮蔽作用：当浮岛上的植物吸收了富营养物质后会得到很好的生长，当这些植物在水面要占据一定的面积后，会减少阳光的摄入，从而有效的使得富营养化水体中的弱藻类的光合作用减弱，很大程度的延缓了水华的爆

发。

4.3对案例的思考

1、全友设计中心是对厂房的办公化改造，其改造方式是对厂房的实验性改造设计，对其运用了比较先进的节能技术以及节能措施。相比较本方案设计，由于建筑位于厂区内部，其改造投入不能与之相比。然而其设计方法以及设计出发点是对于本次改造设计有着借鉴作用，如其立面遮阳措施的设计以及对绿色植物的种植设计等。

2、对于本方案的厂区生态节能改造来说，景观的功能化不失为改造措施的一大亮点。生物浮岛技术既满足了景观的绿化要求，又对水体的净化达到了绿色节能要求。对于生物浮岛技术在本设计项目中的应用，要考虑到水体所含的超标物质以及选择相应的合适的水生植物。

5.对于项目

5.1设计原则

对厂区的绿色生态改造，既应面对现实，也应面向未来。应本着改善厂区环境，能源再利用的可持续化发展原则对其进行改造设计。对于实际操作中遇到的问题，总结起来应从以下几个方面解决：

1、以人为本

设计并非产品，而是为了满足人的需求，它是按照一定的目的而进行的创制活动。对于本厂区的改造设计，应充分考虑设计与人的关系，其目的是为了提高厂区内员工的工作环境，改善工作方式。不应盲目跟风设计，使形式化大于实用化。并且设计应与人之间应存在互动，要带动人的视觉与触觉感受，尽量避免设

计成为只可观看的“风景”。

2、生态环保

生态节能，绿色环保是本厂区改造设计的核心内容，因此设计中各个方面都会围绕这一主题进行展开。设计应尊重自然、尊重厂区现状，做到节约自然资源和能源、避免或最大限度地减少对环境的污染。设计中针对其各个构成要素，确定相应的设计原则和设计目标。

（1）整体及环境优化。厂区构筑物与环境构成一个有机系统，设计要追求最佳环境效益。设计要体现对自然环境和社会生态环境的关心和尊重，主要表现在重视对现有厂区地形、地势的利用，加强对当地技术、材料的利用，加强绿化，减少环境污染，创造良好的局部微气候。

（2）简单高效发展。生态改造设计应体现对能源的节省，尽可能利用可再生能源，如太阳能、风能等，加大智能化设计，广泛利用电子通讯和信息技术，要有预见性地研究设计对象与社会发展的互动关系，做到近期规划与长远规划结合。为今后的扩建和建造留有余地。

3、美学艺术

对于设计，除了实用，坚固还应考虑空间与造型的美观。对于本方案的厂区改造设计要体现人对建筑的思考，对当地历史文脉的思考运用独特的美学艺术让建筑体现时代精神。

5.2解决问题思路

1、建筑与自然环境共生：在对厂区进行改在设计时，尽量少地干扰和破坏自然环境。为此，必须对场地周围的地形、地貌、植被、水文、土壤、日照、风力与风向等因素进行深入研究。

2、减少建筑物的能源消耗：生态环保首先考虑的是如何降低建筑物的能量消耗。为此，设计时应以当地的气候条件为依据，设计合理的维护结构。

3、采用新能源：为了尽可能减少对不可再生资源使用，除了要减少建筑物的能量消耗之外，还要重视对可在生能源，如太阳能、风能、地热能的利用。

4、加强环境绿化：设计中，要注重环境的绿化设计，创造出良好的局部微气候。如尽量减少使用硬质铺地，多种植绿化效果明显的乔木，扩大草平面积。其次是对建筑立面的屋顶的绿化等。再次，从整体出发，通过借景、组景、分景、添景等手法，协调内外环境。

6.总结

生态设计思想是人类对20世纪造成全球性环境污染和生态环境恶化的工业文明进行深刻反思的结果，对于厂区的生态改造设计有着重大意义。针对本课题设计——河南天冠沼气公司生态改造而进行实地调研所发现的问题，总结应从以下几个方面着手改造设计

1、以人为本：设计是按照一定的目的而进行的创制活动。对于本厂区的改造设计，应充分考虑设计与人的关系，其目的是为了提高厂区内员工的工作环境，改善工作方式。不应盲目跟风设计，使形式化大于实用化。

2、生态节能，绿色环保是本厂区改造设计的核心内容，因此设计中各个方面都会围绕这一主题进行展开。设计应尊重自然、尊重厂区现状，做到节约自然资源和能源、避免或最大限度地减少对环境的污染。设计中针对其各个构成要素，确定相应的设计原则和设计目标。

3、对于设计，除了实用，坚固还应考虑空间与造型的美观。对于本方案的

厂区改造设计要体现人对建筑的思考，对当地历史文脉的思考运用独特的美学艺术让建筑体现时代精神。

南阳理工学院毕业设计调研报告

题目：河南天冠沼气公司调研报告

姓名：孙平

学号：105040450034

专业：建筑学

院别：建筑与城市规划学院

指导教师：赵敬辛

目录

前言 (1)

正文

1. 调研目的 (1)

2．实地调研 (1)

2.1 社会背景 (1)

2.2厂区简介 (1)

2.3厂区现状 (2)

3. 发现问题 (3)

4. 案例分析 (4)

4.1建筑节能改造实例——天友绿色设计中心 (4)

4.2景观功能化实例——生物浮岛技术 (5)

4.3对案例的思考 (6)

5. 对于项目 (6)

5.1设计原则 (6)

5.2 解决问题思路 (7)

6. 总结 (7)