浅谈年产5GWH储能电池制造项目中电池厂房建筑设计要点

摘要：电池厂房的建筑设计旨在为现代能源存储领域提供高效、安全、环保的生产基地。本文以福建省上杭县的年产5GWH储能电池制造项目为例进行分析。该项目中的产房设计全面考虑了锂电池生产工艺、安全性和环保等因素。通过采取防火、防爆、防泄漏等措施，确保生产流程的顺畅和高效性，同时积极采用节能、减排的设计理念，为工作人员提供安全舒适的工作环境。通过本文论述能更好的对未来锂电池厂房的设计起到指导作用。

关键词：锂电池厂房设计；绿色建筑；能源管理

0引言

随着科技的不断发展，新能源汽车产业迅速崛起，锂离子电池成为其中最重要的组成部分。作为锂离子电池的生产基地，电池厂房的建筑设计显得尤为重要。电池厂房的建筑设计直接影响到生产效率、成本控制以及安全环保等方面。因此，本文旨在探讨锂离子电池厂房的建筑设计，以期为锂离子电池厂房的建筑设计提供一定的参考与借鉴。

首先，本文将从锂离子电池厂房的功能需求出发，分析其生产流程和工艺特点，以及对厂房建筑的要求。然后，结合现代建筑设计理念和技术手段，探讨如何最大限度地满足这些需求。这包括在厂房空间布局、通风与采光、消防安全等方面进行合理规划与设计。在建筑选材和工艺上创新，以及对环境可持续性和能源节约的考虑也是本文的重点内容。最后，本文将综合前述内容，得出一套完整的锂离子电池厂房建筑设计方案，并对其进行适当的经济性和环保性评估。

1电池厂房设计要求

在进行锂离子电池厂房建筑设计时，安全性考量至关重要。电池在充放电过程中存在安全隐患，因此在设计中必须充分考虑各种安全因素，以确保生产和运营过程的安全性。厂房的建筑结构应具有一定的耐火性能，布局设计需合理划分不同功能区域，并设置逃生通道和安全出口。同时，应预防化学品泄漏等安全隐患，设置相应的安全防护设施。锂离子电池厂房的安全性考量是一个复杂而重要的问题，需要全面考虑建筑设计、结构设计、平面布局设计、设备选择、安全防护设施、安全培训和管理等方面。通过综合的安全性考量，才能确保厂房的安全生产和运营。本文将通过福建省上杭县的年产5GWH储能电池制造项目进行相关分析。

2工程介绍

本项目为福建龙净储能电池有限公司电池厂房设计，是福建省2023年的重点项目，总投资约20亿元，分为两期建设。项目旨在生产5GWH磷酸铁锂储能电池，用于工业、商业、户用、高功率和低温场景储能等多种应用，推动当地电池到储能系统产业链的发展，具有重大战略意义。在总平面布置上，遵循总体规划和分期建设原则，布局科学合理、交通便利、绿化美化有机结合，充分考虑了当地经济技术开发区整体规划和相关部门的标准要求。总平面构成分为研发厂前区、生产区和动力辅助区，促进各功能之间的高效运作和可持续发展。

3电池厂房建筑设计要点

3.1 电池厂房设计方案概述

锂离子电池厂房是该工程的核心建筑和主要生产设施，用于大规模电池的制造。厂房的核心工序涵盖了匀浆、涂布、辊压、分切、叠片、组装、一次注液、预充分容二次注液、插拔钉、静置区及分选打包区等环节。为了确保工艺的连续性，厂房主体被设计成一字型建筑，南北向布置，总长度为385X94米。周边配套设施包括模组PACK车间、食堂、电解液仓库、NMP罐区、动力站房及原料仓库，以满足车间的工艺动力和原材料的需要，以及相关人员的生活配套需求。电池厂房为二层建筑，局部为三层，主要柱网为8000*12000m。二层标高为11m，层间高度能够满足工艺设备高度、吊顶高度以及管线高度的要求，以避免工艺交叉与折返。同时，在一层局部设置夹层，标高为5.5m，作为动力辅助用房，以满足车间内环境和洁净度的要求。结构设计主要采用钢结构，外墙采用100后夹心岩棉板墙面，屋面采用压型钢板屋面，材料厚度满足节能计算的要求。

3.2 电池厂房工艺概述

每个工艺段对建筑的需求各不相同，因此在建筑设计中需要考虑到这些不同的需求。匀浆工艺要求建筑高度控制在24m以内，并需要考虑全自动投料系统的布置，以便将原材料从二层输送到一层的搅拌车间。在设计搅拌车间时，需要考虑使用不锈钢地面作为装饰面层，并设计合适的通道保护NMP罐体。涂布车间需要考虑地面平整度和承载能力，以满足辊压设备的要求。一次注液和二次注液车间由于使用电解液具有较高的火灾危险性，需要特别设计防火隔墙、吊顶和事故排风系统。而预充分容车间也需要防火措施和事故排风系统，以确保安全运行。

针对锂电池车间的主要工艺车间，建筑设计应考虑使用岩棉板作为隔墙，玻镁岩棉板作为天花，以及成型密闭门和双层真空玻璃窗等安全设施的配置。地面应选用防静电环氧自流平+高耐磨聚氨酯罩面+哑光处理，以满足环境要求。在设计配料车间、涂布机头、涂布机尾区、清洗间和电解液存放间时，应选择304不锈钢板材作为地面材料，以确保耐腐蚀性。此外，墙面可采用50型手工玻镁双面岩棉净化板，钢板厚度为0.472mm，以提供良好的隔音和防火性能。

3.3生产厂房防火分区及疏散

锂离子电池厂房的建筑属性根据建筑设计防火规范的相关要求进行了确定。根据规范，电池生产厂房的火灾危险性分类均为丙类，耐火等级为二级。在设计过程中，防火分区及疏散设计被视为重中之重，必须严格遵守《建筑设计防火规范（2018年版）》（GB 50016—2014）、《洁净厂房设计规范》（GB 50073—2013）和《电子工业洁净厂房设计规范》（GB 50472—2008）等相关规范，以确保厂房在生产和运营过程中的安全与稳定。

在设计中，根据规范的要求，厂房的防火分区面积需要满足一定的限值。例如，根据《建筑设计防火规范（2018年版）》中的相关规定，当丙类多层生产厂房的耐火等级达到一级时，防火分区的面积限值为6000平方米。此外，厂房内还设置了自动喷淋系统，根据规范，这将使防火分区面积增加一倍。基于以上要求，本工程共划分了16部疏散楼梯，划分了9个防火分区。

本层被划分为4个防火分区，分别是防火分区一至四。它们的面积分别为：防火分区一为11690.53m2，防火分区二为9429.49m2，防火分区三为7976.55m2，防火分区四为8163.43m2。每个防火分区都配置了不少于2部疏散楼梯或安全出口，满足了规范的相关要求。

本层被划分为1个防火分区，即防火分区五，面积为10293.90m2。每个防火分区都配备了不少于2部疏散楼梯或安全出口，满足了规范的要求。

本层被划分为4个防火分区，分别为防火分区六至九。它们的面积分别是防火分区六：10221.60m2，防火分区七：11257.156m2，防火分区八：800.10m2，防火分区九：4681.15m2。每个防火分区都配备了不少于2部疏散楼梯或安全出口，满足了规范的要求。

根据《建筑设计防火规范》GB50016-2014（2018年版）表3.7.5的要求，厂房内同一时间段最大作业人数为500人。按照0.8m/百人的计算标准，需要的疏散净宽度为500*0.8m/百人。在设计中，疏散楼梯、走道和门的总净宽度均大于4m，疏散楼梯的最小净宽度大于1.10m，疏散走道的最小净宽度大于1.4m，门的最小净宽度大于0.9m，首层外门的最小净宽度大于1.2m，满足了规范的要求。

3.4电池厂房绿色建筑设计及能源管理

绿色建筑设计的核心原则之一是能源效益，在锂离子电池厂房的设计中尤为重要。本项目通过优化建筑朝向和布局，增加采光、通风设计，并采用100后夹心岩棉板外墙、100后压型钢板屋面等环保材料，既实现了节能又满足了环保需求。此外，建筑总图设置了初期雨水收集池，满足海绵城市的要求，内部采用假期混凝土砌块和岩棉板墙体，保证了房间的使用功能和耐火性。水资源的节约和回收利用也是设计的重点，采用了NMP回收系统、废水中水回收系统等技术，最大程度地减少了水资源的消耗，实现了可持续发展。室内空调采用节能空调，并通过回用内部风资源和VOC处理系统，有效降低了能耗和排放，保障了环境质量和员工健康。

4结束语

通过本文的分析和讨论，我们得出以下结论。首先，锂离子电池厂房的设计需要充分考虑建筑结构的承重能力和空间利用效率，确保设备安全稳定地运行。其次，安全性是设计中的重要考虑因素，需要设置防火墙、安全通风系统等设施，以保障人员和设备的安全。另外，环保方面也是关键，设计应考虑废水处理、废气排放等环保设施，确保对环境影响最小化。在可持续发展方面，应注重节能和资源利用效率，选用高效节能设备和可再生材料，满足可持续发展的要求。综上所述，锂离子电池厂房的设计需要综合考虑结构、安全、环保和可持续发展等方面的要求，以实现安全稳定运行，并对环境和资源影响得到控制。随着锂电池技术的不断创新，电池工厂均为能耗大户，在未来的设计中还需要要在建筑的整体材料，人员，环境，能源回收及废水处理上提出新的设计思路，解决电池工艺生产的各类能耗问题是未来设计的发展方向。

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