基于环境思维和环境分析的工业企业总图设计

罗 蓉

（江西新钢工程技术有限公司，江西 新余）

引言

工业总图设计是在保证生产工艺基础上，和现场环境相结合，确定工程管线、建筑结构、交通运输道路等空间进行设计，节约经济成本，形成有机整体。工业企业总图设计对于企业长远发展有着重要意义，随着工业企业数量增多，生产规模的扩大，工业企业更需要通过总图设计提高平面布置的科学性，满足企业生产和发展的需要。

1 平面设计

工业总图设计环境思维是从环境保护领域进行工业总图设计，能够充分考虑现场环境特点，减少施工工程量，同时通过对工业产区的合理布局能够减轻工业生产产生的污染，减少环境污染的危害。也能通过对产区布局优化减少生产运输距离，达到节能减排的效果，并同时全面提高生产效率。工业企业平面设计是在总体规划基础上按照国家要求，综合环境条件确定设施和厂房的位置。如今工业土地资源紧张，工业企业用地资源紧张，在有限的土地上应合理对工厂分区布局，提高土地利用率。工业企业多位于城郊区域，地形条件较为复杂，常遇到丘陵和山地地形，要充分考虑到这部分特殊地形条件进行设计。在山地区域进行平面设计时要利用山坡布置，横纵向沿着等高线进行布置，考虑到车间运输物料和工艺流程的生产条件，充分利用地形高度差设计支持安全生产的进行。注意平面设计应采取紧凑布局，提高土地利用率，注意保持建筑物间距（见表1）。工业企业厂区设计是以生产功能为主，生活办公为辅，工业厂区设计要围绕生产线展开，根据工艺流程需要和动线方向进行规划，对生产区域合理划分功能区，保证生产流程的推进，辅助提升生产效率。将生产厂房设计为中心位置，其他辅助设施区域围绕生产厂房设计。并注意预留充足的仓库和仓储空间，根据物料性质以及运输方式合理安排位置，满足生产运输需要。行政管理及生活区建筑需要远离生产区域，设计在生产区域的上风口位置，避免受到生产区域有害气体和粉尘的影响，利用绿化设计分隔开。办公区域设计在出入口位置，方便于企业办公和人员出入。

表1 建筑物最小间距设计

2 竖向设计

竖向设计主要根据现场地形和水文条件展开设计，根据厂区自然地形地貌选取阶梯式、平坡式或者混合式，同时需要考虑到土方量的问题。由于地形条件不同涉及到开挖施工增加施工成本，因此尽可能平衡土方开挖和竖向设计。对于高程差较大的区域，应设计挡土墙以及护坡等防护措施，做好排涝和防涝准备工作。尤其是对于高度差较大，坡度大，地形陡峭的区域，在竖向设计上计算标高情况，在工艺和平面设计要求下，将厂区划分为多个平台，每个平台都设计高度差，根据地形地貌条件合理设计高度差，以达到整体设计和土方量的平衡。通过合理安排高程差能够减少土方开挖量，也能有效降低施工工程量以及成本[1-2]。假设对场地自然地形进行整平处理，将场地和市政道路保持同一高程，土方开挖量达到240 000 m3，挡土墙长度为650 m，填方量为13 200 m3，将设计改为阶梯式设计，可以将土方开挖量减少至65 000 m3，挡土墙长度减少为240 m，有效减少了土方量以及施工成本。由于工业企业所属行业不同，生产工艺也存在很大差异，还需要根据不同生产要求以及场地现场条件进行设计。竖向设计是为了减轻高程差对生产的影响，如采取阶梯式设计根据现有地形条件合理设计高度差，将原料系统设计在最高区域，从上至下运输能够利用重力帮助降低运输成本，将原料运输至不同生产流程中，减轻运输原料的负担，降低运输成本。工业总图设计要平衡平面设计以及竖向设计，协调处理设计之间的关系，保证生产流程科学合理，降低工业企业的生产成本。同时充分利用多层建筑减少占地面积，提高土地利用率。如仓库设计采取多层仓库设计，能够充分满足工业企业仓储需要，同时节约占地面积。阶梯式设计工程量对比见表2。

表2 阶梯式设计工程量对比

3 管线设计

由于工业生产使用的管道线路的种类较多，包括给排水管道、电缆、热力管道等，需要根据生产管线的要求和特点进行管线设计，选择合适的敷设方式。对管线合理设计能够在一定程度上减少后续维修成本，减少检修和安全检查的不便利。敷设管线主要为架空、直埋、地面以及地下四种形式。消防管道、排水管道主要采取直埋方式，应将这部分管线避开乔木绿化区域敷设[3]。一般直埋深度在冻土层以下，防压管道应增加直埋深度。在管线布置设计上，应根据生产需要进行管线布置设计，尽可能直线敷设，减少转弯的情况，并缩短运输距离，方便于后续维修工作的开展。管线敷设尽可能平直进行，在建筑结构、道路侧敷设应平行于轴线，尽可能避免管线交叉布置。避开露天堆场地以及易燃物仓库等区域。地上管线布置应远离厂房和建筑结构，避免对道路交通产生影响。管道设计也需要采取紧凑式布局，通过缩短管道距离也能节约工业生产成本。尤其是在工业生产中产生的热能，缩短管道距离可最大程度上减少热能损耗，降低用电负荷。计算工业生产运输蒸汽管道期间产生的热损失和压降，压降计算公式为：

其中△P 表示管道内部总阻力（Pa），1.15 表示安全系数，ω 表示介质流速平均值（m/s），ρ 表示介质密度平均值（kg/m3），λ 表示摩擦系数，d 表示管道内径（mm），L 表示管道长度（m），Σξ表示阻力系数综合（m），H1和H2表示管道终点和起点的高程。

温降公式为：

其中q 表示单位长度管道散热损失（W/m），L 表示管道长度（m），G 表示蒸汽流量（t/h），Cp 表示过热蒸汽定压比热（kcal/（kg·℃）），Q 表示散热热损失（kcal/h）。

经过上述公式计算管道压降和温降情况对比管道设计合理性，对管道设计进行优化以减少热损失，保证热能充分利用。

4 绿化设计

工业生产过程中不可避免产生威胁环境的废弃废渣等，对周围环境造成一定破坏，为了减少生产污染，需要加强对环境的保护。工业厂区绿化设计应充分考虑到现场的地貌水文条件，根据生产流程以及生产设施的特点，选择对应的降噪减污设施，并设计绿化设施，改善厂区生态环境。不同地形条件以及水文条件都会对植物生长产生影响，要选择易成活、耐干旱、生长性能强的植物进行种植。如烟尘量排放大的厂区可以选择桂花、冬青、樟树进行种植，噪声量高的厂区可以选择樟树、植龙柏等植物进行种植，排放二氧化硫的厂区可以选择植皂荚、夹竹桃、琵琶进行种植，也可增加女贞、茶树等树木用于防火。通过绿化设计能够改善厂区的生态环境，也能对厂区环境进行美化，有利于厂区的安全防护。布置绿化景观时选择符合当地生长条件的绿植，应考虑到四季交替种植以及高低错落设计。将生态绿化和美观设计相结合，改善工业企业的生态环境[4-5]。

5 安全设计

工业生产可能需要使用大量的易燃材料，存在一定安全隐患，因此需要保证生产功能区内部采取举行通道，均连接场外道路，能够在火灾等紧急情况下安全疏散，符合消防安全需要。生产中使用蒸煮器、热力锅炉以及压力容器等，均需要将设备和安全报警装置连接，严格按照国家要求规定进行安装。要求危险易燃易爆物品均需要储存在厂房20 m 之外的距离，严格防止爆炸事故。厂房内应安装除尘设备。根据厂房高程差划分为低区和高区消防管网，用环形设计消防管网，管道上安装消火栓，在车间和厂房外120 m 以内范围安装消火栓，各管网利用阀门形成多个独立区域，保证每个厂房都具备扑救火灾的能力。对于储存易燃易爆材料的仓库，应和厂房、生活区保持安全距离，具体安全距离设计见表3。

表3 仓储材料和建筑物的安全距离设计

此外建筑设计也应满足防火等级，各厂房之间也应保持安全防火距离，见表4。

表4 不同防火等级的厂房安全距离设计

6 路线设计

工业企业运输路线设计主要考虑到运输距离，在厂区内以最短路线进行运输。同时需要考虑到运输方式、运输成本、时效性等指标，建立最短路线。使用拓扑模型进行路线优化：

要求车辆运输距离应符合其荷载，

保证车辆到达某车间后离开，

保证车间车辆数量不超过α，

保证车辆运力充足，

其中n 表示工厂车间的数量，Sij表示i 车间同j车间之间的距离，L 表示行驶的最大距离，k 表示车辆k，表示车辆k 从i 车间到达j 车间的方向，zij表示车辆i 卸货总量，yij表示i 到j 车间的取货量，Q 表示车辆载重量的最大值。

以缩短车辆运输距离为目标对物流路线设计进行优化，模型如下，车辆k 从i 车间到达j 车间是为1。

对于厂区内运输荷载量大的区域，通过增加路面宽度满足物流运输需求。设计路面宽度时，也应考虑到土地利用率问题，节约土地。同时由于上下班时间段人流量大，注意对车行道、人行道分流，满足员工出行需要。因此企业内倒入宽度设计见表5。

表5 厂内路面宽度设计

7 结论

综上所述，本文从路线设计、平面设计、竖向设计、安全设计、管道设计、绿化设计几个方面分析了工业企业总图设计的内容，通过总图设计充分利用地形条件以及环境优势提高生产效率，降低生产成本，也能充分减轻工业生产对于环境的污染，具有重要价值。