李崢嶸， 蔡曉辰

（1.同濟大學，上海 200092；2.上海建筑裝飾（集團）設(shè)計有限公司，上海 200041）

0 引言

作為近現(xiàn)代中國的經(jīng)濟、金融中心，上海擁有眾多仍在使用的歷史保護性建筑，這類建筑多建造于20世紀上半葉，部分建筑雖經(jīng)過一定的改造，但總體而言存在著空調(diào)采暖設(shè)備老化、運行效率低下，圍護結(jié)構(gòu)并不具備保溫隔熱性能等一系列問題。因此，對該類建筑空調(diào)系統(tǒng)的改造勢在必行。目前，大部分保護建筑在改造時，均較為注重保護建筑修舊如舊恢復(fù)原貌的原則，以保護文物的態(tài)度對待改造。這樣的做法無可后非，但在能源危機日益嚴重的今天，建筑節(jié)能逐步成為建筑改造中所關(guān)注的重點。因此，對建筑原貌和歷史功能保護的同時，又要對改造后的建筑滿足當前的節(jié)能設(shè)計標準是當前此類保護建筑改造的重點與難點。

本文以上海市某保護性賓館為例，圍繞保護與節(jié)能并重的改造要求，對其空調(diào)系統(tǒng)的改造進行剖析。

1 項目概況

本次研究是以某實際保護建筑項目為依托，該項目地處市中心腹地，建筑功能為賓館酒店。建筑為九層混合結(jié)構(gòu)，建筑面積11 051.11m2，1931年竣工。該建筑重點保護內(nèi)容為：該建筑的東立面及南立面為外部重點保護部位，不得改變。本建筑曾于20世紀90年代進行過空調(diào)系統(tǒng)的改造，添置了燃煤鍋爐+冷水機組的冷熱源以及相應(yīng)的末端空調(diào)系統(tǒng)。目前，該套系統(tǒng)末端設(shè)備老化管路腐蝕嚴重已不能滿足當前建筑的冷熱負荷需求以及現(xiàn)行的節(jié)能標準的規(guī)定。因此，要在兼顧保護賓館原有歷史風貌和建筑功能的前提下，對其空調(diào)系統(tǒng)進行節(jié)能改造。本文著重圍繞冷熱源、空調(diào)系統(tǒng)末端以及圍護結(jié)構(gòu)等幾方面進行討論。

2 建筑節(jié)能改造主要內(nèi)容

2.1 空調(diào)冷熱源的改造

根據(jù)既有保護建筑的情況實地查勘，發(fā)現(xiàn)原有鍋爐房面積和空調(diào)機房面積之和為210m2，在本次改造中該賓館的功能定位要求為精品酒店，其對機電設(shè)備要求更高，新增了軟水凈化、智能化弱電安防系統(tǒng)等等，對后勤用房需求相應(yīng)增加。由于該建筑保護要求不得改動建筑原有的外貌，保持建筑內(nèi)部原結(jié)構(gòu)體系，因此，其外墻無法掛裝室外機也無法對既有保護建筑進行外圍或地下擴建來爭取更多功能用地的前提下，需要進一步壓縮功能用房面積。針對改造前所需要的問題，進行了空調(diào)冷熱源的方案比較。

表1 空調(diào)冷熱源方案比較

最終選取了燃氣溴化鋰吸收式制冷機組作為了本項目的空調(diào)冷熱源。溴化鋰吸收式制冷以燃氣為能源，通過其直接燃燒產(chǎn)生高溫煙氣作為熱源，利用吸收式制冷循環(huán)的原理，可以同時制冷、采暖以及衛(wèi)生熱水兼顧，實現(xiàn)一機多用的功能；可以解決保護建筑改造項目中對功能用房面積緊張的問題，節(jié)省了100m2設(shè)備用房，同時也節(jié)省了基建費用。由于該建筑的東南立面為重點保護部位，因此溴化鋰機組的主機房設(shè)置于底層西北角，相應(yīng)的燃氣等進戶管道從相對而言非重點保護立面的北側(cè)外墻接入。冷卻塔和冷卻水箱相對集中設(shè)置于屋頂層的西側(cè)，隱于屋頂頂層東南角塔樓的后方，兼顧了對重點保護區(qū)域的東南側(cè)外觀保護與設(shè)備散熱通暢要求。

相對于之前的冷熱源而言，溴化鋰吸收式制冷機組在滿足該保護建筑用地需求的同時，還具有較明顯的節(jié)能效益。利用eQUEST能耗分析軟件對該大樓進行建筑能耗分析，得出結(jié)果：在改造前后，該建筑年能耗量（耗電及耗煤量）折合為標準煤見表2。相對于改造前能耗降低了11.7%，改造后，建筑年能耗值為588.04t標準煤，小于參照建筑的年能耗657.14t標準煤。在保證相同室內(nèi)環(huán)境參數(shù)條件下，與未采取節(jié)能措施前相比，全年采暖、通風、空氣調(diào)節(jié)和照明的總能耗減少50%。[3]（1英熱單位（BTU）=1055.06J，1t標準煤=2.927×107J）

表2 改造前后能耗比較

2.2 餐廳及宴會廳空調(diào)系統(tǒng)末端改造

由于該保護建筑二層-八層每層層高3.4m，扣除結(jié)構(gòu)梁0.45～0.6m后，梁底標高在2.8～2.95m，建筑空間過于緊張。在該保護建筑的結(jié)構(gòu)體系不能更改情況下與裝飾專業(yè)反復(fù)協(xié)調(diào)后，對于二層餐廳包房主要采用低噪音的小型吊頂空氣處理機組，氣流組織采用單側(cè)或異側(cè)上送上回的形式，門廳采用上側(cè)送上回.餐廳區(qū)域的新風主管在走道吊頂較低區(qū)域送入各個餐廳包房，而餐廳包房的排風主管則在靠近包房外墻一側(cè)窗簾架可落低的上方進行敷設(shè)。既滿足東南立面一側(cè)餐廳包房吊頂保護修復(fù)原有風貌，又滿足了餐廳包房對空調(diào)舒適性的要求。

三～八層客房區(qū)域采用風機盤管配合獨立新風空調(diào)方式，每層設(shè)置1套新風機組供本層使用。新風機組新增加濕處理，以滿足空調(diào)用房對相對濕度的要求?？头繀^(qū)域采用上側(cè)送，上回的方式。送風氣流貼附于吊頂，工作區(qū)處于回流區(qū)。送風與室內(nèi)空氣充分混合，工作區(qū)的風速較低，溫濕度比較均勻。為了平衡各客房之間的新風量，在每個房間的新風送風管上設(shè)置恒風量閥。

九樓宴會廳原為坡型屋頂局部高處層高5.7m，兩側(cè)低處為4.4m。保護要求是恢復(fù)原有宴會廳的裝飾風貌前提下進行重新設(shè)計。宴會廳高處的吊頂5.6m，0.1m的空間僅用于裝飾吊頂?shù)幕謴?fù)。該區(qū)域的空調(diào)系統(tǒng)形式采用具有穩(wěn)壓作用的空調(diào)箱集中送風?？照{(diào)靜壓箱設(shè)置于屋面上，送風管道與新風管道沿坡屋面低處兩側(cè)接入宴會廳的兩側(cè)，該氣流組織采用上送下回的方式。在兩側(cè)狹長寬度較小的吊頂空間內(nèi)，敷設(shè)的通風管道須在保證等截面的條件下加大長寬比，以減少寬度，保證空調(diào)管道足夠的安裝距離和空間，如圖2所示。

2.3 圍護結(jié)構(gòu)改造

本建筑原有建筑工況為：外墻采用240mm粘土磚墻，外墻粉刷厚度約為50mm厚混合砂漿，八十年代增貼了一層外墻面磚，九十年代增加了一層磚紅色噴砂（真石漆），內(nèi)墻粉刷為30mm厚1：2.5混合砂漿抹灰，外門窗為單片實腹鋼窗，屋面為100mm厚混凝土，20mm水泥砂漿面層。通過表一可以看出改造前的傳熱系統(tǒng)已經(jīng)不能滿足現(xiàn)行公共建筑節(jié)能設(shè)計標準（DGJ08-107-2004 J10307-2003）。

2.3.1 外門窗改造

在本項目改造中，對建筑的外墻面門窗進行了調(diào)換。由于原為單玻璃鋼窗其保溫隔熱性能較差，是圍護結(jié)構(gòu)隔熱保溫較薄弱的環(huán)節(jié)。因此，將原有單片實腹鋼窗全部換成鋁合金斷橋隔熱的中空玻璃窗，玻璃采用雙層低輻射膜Low-e中空玻璃5＋6A+5，并且考慮到對重點保護的外立面不受影響，這些門窗都是直接定制的，從外觀上與原有鋼窗門近似。該類具有低輻射玻璃窗具有長波輻射的發(fā)射率及吸收率低的特點，可以降低玻璃的輻射換熱，增加輻射換熱的熱阻。此次，外窗門的改造對改善外窗的保溫隔熱性能和外窗的氣密性起到相當重要的作用。

2.3.2 外墻修繕

由于該項目的保護重點就是東南側(cè)的外墻，因此針對重點保護的部位，本次改造就以修繕為主。建筑外墻不適合做外保溫，所以在保留外墻粉刷厚度約為50mm厚混合砂漿、兩層外墻磚及內(nèi)墻30mm厚1∶2.5混合砂漿抹灰的基礎(chǔ)上，采用兩層界面劑兩層柔性防水膩子兩層外墻涂料的前提下，傳熱系數(shù)減少了11.4%，或認為其具有一定的保溫作用。

2.3.3 屋面改造

根據(jù)歷史圖紙恢復(fù)屋面原狀拆除屋面搭建還原其平屋面功能。屋面改造的內(nèi)容包括修理屋面排水溝、女兒墻以及重新敷設(shè)屋面防水層，并在防水層的上部鋪設(shè)憎水性材料的聚苯泡沫板保溫層。其鋪設(shè)的厚度在50～170mm。這種倒置式屋面保溫層直接暴露在大氣中，為了防止紫外線的直接照射、該材料泡水后上浮以及人為損害，在保溫層的上部采用配筋細石混凝土進行保護，局部屋面考慮到美觀因素增加水泥砂漿粉光粘貼面磚。

通過以上改造及修繕措施，各部分的圍護結(jié)構(gòu)的傳熱系數(shù)[1]進行比較見表2。

表2 改造前后圍護結(jié)構(gòu)傳熱系數(shù)對比W/（m2·K）

3 結(jié)語

（1）在保護建筑改造項目中，可以通過空調(diào)冷熱源、空調(diào)系統(tǒng)末端改造以及圍護結(jié)構(gòu)三個方面，在保護建筑原有歷史風貌的同時進行了全面的改造，兼顧了保護建筑的使用功能和空調(diào)系統(tǒng)舒適性的要求。

（2）在對保護建筑修繕改造的同時，采取較成熟的節(jié)能措施，注重保護建筑的節(jié)能設(shè)計及改造前后的節(jié)能效果，使歷史建筑具有可持續(xù)性。

（3）針對一些具有設(shè)備房但空間緊張的保護建筑從其相應(yīng)的保護要求出發(fā)，選取了燃氣型溴化鋰機組作為本項目設(shè)備的冷熱源，不失為一個新的途徑。

（4）在保護建筑改造設(shè)計時，由于原始建筑資料不完善，需及時結(jié)合現(xiàn)場反饋情況，與相關(guān)專業(yè)協(xié)調(diào)調(diào)整空調(diào)末端形式，兼顧建筑的節(jié)能與保護。

目前，對項目進行了跟蹤回訪。本次改造得到肯定，為保護性賓館建筑改造項目提供相應(yīng)的借鑒。

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[1]DGJ08-107-2004 J10307-2003.公共建筑節(jié)能設(shè)計標準[S].上海市工程建設(shè)規(guī)范.

[2]GB50736-2012，2012-01民用建筑供暖通風與空氣調(diào)節(jié)設(shè)計規(guī)范[S].中華人民共和國國家規(guī)范.

[3]趙為民，古小英.揚子飯店的節(jié)能改造及改造效果分析[A].第六界國際綠色建筑與建筑節(jié)能大會論文集[C].