張保超（長沙市建筑設(shè)計院有限責(zé)任公司　湖南　長沙　410007）

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既有建筑綠色改造設(shè)計策略探討

張保超（長沙市建筑設(shè)計院有限責(zé)任公司湖南長沙410007）

2004年8月，國家建設(shè)部將“綠色建筑”定義為：為人們提供健康、舒適、安全的居住、工作和活動的空間，同時在建筑全生命周期中實(shí)現(xiàn)高效率地利用資源（節(jié)能、節(jié)地、節(jié)水、節(jié)材）、最低限度地影響環(huán)境的建筑物。在這個提倡綠色、環(huán)保發(fā)展的時代，綠色建筑在改造設(shè)計中也發(fā)揮著愈來愈重要的作用，本文對既有建筑綠色改造設(shè)計策略進(jìn)行簡要的探討，希望能對國內(nèi)既有建筑綠色改造設(shè)計起到拋磚引玉的作用。

既有建筑；綠色改造；設(shè)計策略

1　引言

既有建筑綠色改造設(shè)計不同于節(jié)能改造，它是在節(jié)能的同時，還要減少污染、保護(hù)環(huán)境、夠充分利用自然通風(fēng)采光、為使用者創(chuàng)造出自然、舒適的空間，針對不同地域環(huán)境，應(yīng)采用與之相適應(yīng)的改造設(shè)計方案，以達(dá)到節(jié)約資源、健康舒適、保護(hù)環(huán)境的目的。

2　建筑綠色改造宗旨

2.1既有建筑綠色改造概念的引入

由于對既有建筑進(jìn)行綠色改造設(shè)計國家還沒出臺統(tǒng)一的評價標(biāo)準(zhǔn)，建筑綠色改造還缺乏一定的技術(shù)研究，我國既有建筑具有現(xiàn)量大，耗能高，室內(nèi)空間環(huán)境較差的問題，導(dǎo)致大量的既有建筑需要改造，因而，在此引入既有建筑綠色改造理念。

表1　我國廣義建筑能耗分析結(jié)果匯總表

從表1可看出建筑運(yùn)行能耗中，采暖能耗所占比例最大，超過50%，采暖、空調(diào)、通風(fēng)的能耗約占2/3，在建筑材料能耗中，非金屬建材和鋼鐵材料能耗所占的比例最大，分別達(dá)到54%和39%。在建筑間接能耗中，能源生產(chǎn)加工能耗所占比例最大，達(dá)到71%。建筑施工能耗包括在建筑業(yè)的統(tǒng)計能耗中，其能耗占建筑總能耗的比例很小，約為1%。針對建筑運(yùn)行能耗的來源和組成，可以把建筑綠色設(shè)計分為建筑本體綠色設(shè)計和建筑設(shè)備綠色設(shè)計兩大部分；其中建筑本體綠色設(shè)計包括圍護(hù)結(jié)構(gòu)綠色設(shè)計和空間綠色設(shè)計，建筑設(shè)備綠色設(shè)計包括建筑能源設(shè)備系統(tǒng)綠色設(shè)計、可再生能源利用及建筑環(huán)境控制系統(tǒng)綠色設(shè)計。

2.2建筑綠色改造的目標(biāo)

既有建筑綠色改造要達(dá)到以下幾個目的：①改造后建筑達(dá)到綠色建筑星級標(biāo)準(zhǔn)；②提供健康舒適的內(nèi)外環(huán)境；③將建筑綠色改造理念傳達(dá)給民眾。

3　既有建筑綠色改造設(shè)計方式

3.1綠色設(shè)計在建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)改造中的應(yīng)用

建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)能耗在建筑運(yùn)行能耗中所占比例約為72%，若熱量以100%作基數(shù)，外墻能耗傳熱量占24%，屋頂能耗占22%，窗戶傳熱量占20%，地面?zhèn)鳠崃空?5%，空氣滲透量能耗占13%；做好建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)綠色改造設(shè)計，是減少建筑能耗的重點(diǎn)。建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)改造主要包括外墻改造、門窗改造、遮陽改造和屋面改造等。

3.1.1外墻改造

（1）外墻保溫改造

外墻保溫主要有三種形式：外墻內(nèi)保溫、外墻外保溫和夾芯保溫，夾芯保溫用于建筑外墻改造具有局限性。外墻外保溫與內(nèi)保溫相比有明顯的優(yōu)勢，使用規(guī)格、尺寸和性能同樣的保溫材料，外墻外保溫比外墻內(nèi)保溫效果好，并且施工靈活，便于建筑節(jié)能改造，因而其應(yīng)用范圍較廣，是目前建筑節(jié)能改造中普遍采用的保溫節(jié)能技術(shù)。但現(xiàn)階段的保溫材料回收利用、降解的難度較大，容易造成環(huán)境污染，所以我們應(yīng)重視保溫材料的選擇，盡可能地選擇使用綠色環(huán)保、可以回收利用材料，復(fù)合保溫板是建筑外墻保溫材料發(fā)展的新趨勢，實(shí)現(xiàn)了保溫層和飾面層工廠批量化生產(chǎn)，該復(fù)合保溫板具有施工快、一次定位、不易松動的優(yōu)點(diǎn)。

（2）新型墻體技術(shù)

太陽能墻體作為新型墻體技術(shù)除具備普通外墻的功能外，還能吸收、儲存太陽能為建筑本身提供服務(wù)，比較先進(jìn)的新型墻體技術(shù)主要有雙層皮幕墻技術(shù)和安裝玻璃的墻面這兩種；太陽墻技術(shù)和相變蓄熱墻體技術(shù)這兩種當(dāng)今世界上新型太陽能墻體技術(shù)，目前還沒有得到廣泛應(yīng)用。

3.1.2門窗改造

在建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)的地面、墻體、門窗、屋面等圍護(hù)構(gòu)件中，門窗的保溫隔熱性能最差，對室內(nèi)建筑能耗和熱環(huán)境質(zhì)量的影響比較大，在建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)中，門窗能耗為地面的20倍，屋面的5倍，墻體的4倍，約占建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)能耗的45%左右，傳統(tǒng)舊建筑門窗的保溫性能比墻體部分的保溫性能差很多，因此，門窗改造是節(jié)能改造的重點(diǎn)。

（1）門窗改造設(shè)計包括門窗洞口改造和門窗更新

門窗洞口改造設(shè)計主要有兩種：①改變門窗洞口面積大??；②改變門窗洞口形狀和朝向，使之盡可能利用有利自然光線，避開不利陽光直射，根據(jù)傳熱定律：“熱量通過圍護(hù)結(jié)構(gòu)傳遞的速度，取決于最薄弱的環(huán)節(jié)”，只有采取綜合改造措旋，全面的整體改造設(shè)計，改善薄弱環(huán)節(jié)，才能實(shí)現(xiàn)門窗系統(tǒng)綠色節(jié)能的目的。

改造中可將原有舊門窗換成節(jié)能門窗，采用雙層窗、多層窗或者中空玻璃、鍍膜玻璃（包括反射玻璃、吸熱玻璃）、LOWE玻璃、金屬銀層玻璃以及智能玻璃窗等，對于窗戶的型材，應(yīng)采用導(dǎo)熱系數(shù)小的塑鋼、斷熱金屬框材、鋁塑、木塑復(fù)合材料取代原有的鋼窗，既保溫又美觀；在門窗框安裝時采用現(xiàn)場發(fā)泡保溫材料，如聚氨酯，有效地處理門窗部位冷熱橋問題，達(dá)到應(yīng)有的保溫隔熱效果。

3.1.3遮陽改造

現(xiàn)階段有很多建筑無遮陽設(shè)計，或遮陽設(shè)計不當(dāng)，造成建筑室內(nèi)眩光或得熱過度，在造成室內(nèi)環(huán)境不適的同時還消耗大量能源。實(shí)踐證明，一個好的遮陽改造設(shè)計可以使建筑節(jié)能25%以上；優(yōu)秀的遮陽改造設(shè)計可以降低建筑能耗，改善室內(nèi)環(huán)境。同時遮陽構(gòu)件也是建筑造型的重要組成部分，其既是建筑的功能性構(gòu)件，同時又滿足建筑美學(xué)要求。

3.1.4屋面改造

屋面能耗占圍護(hù)結(jié)構(gòu)總能耗20%左右，也是能量損失重要部位。目前既有建筑大部分屋面隔熱保溫能力較差，特別是平屋面，保溫隔熱能力差于外墻，需要進(jìn)行保溫隔熱改造，比如屋頂加設(shè)保溫層、增設(shè)架空保溫層、平屋頂改坡屋頂、種植屋面改造等。

3.2建筑空間改造

合理地對既有建筑空間進(jìn)行重新組織、設(shè)計，使建筑充分利用自然通風(fēng)和自然光采光，將大大減少空調(diào)和照明負(fù)荷，同時可以改善建筑內(nèi)部環(huán)境，使使用者更加舒適，更利于人的身心健康。

3.2.1中庭空間改造

中庭的設(shè)計合理可以使與之相連的房間減少50%左右的熱量損失，中庭空間可以充分利用太陽能，并將其在建筑物內(nèi)充分?jǐn)U散。中庭的構(gòu)造和形狀決定了其空間特點(diǎn)：具有煙囪效應(yīng)和溫室效應(yīng)。改造設(shè)計可加以充分利用，使中庭成為改善建筑內(nèi)部環(huán)境的“天然空調(diào)”。冬季可利用溫室效應(yīng)來提高室溫，利用頂棚玻璃吸收太陽的短波熱輻射，使室內(nèi)氣溫升高，晚上長波熱輻被封閉在建筑空間內(nèi)，從而保持熱量，夏季利用煙囪效應(yīng)，引導(dǎo)中庭室內(nèi)自然通風(fēng)，加強(qiáng)對流，降低室內(nèi)溫度，改造設(shè)計時在中庭頂部安裝可調(diào)節(jié)的遮陽設(shè)施及可開啟天窗，夏季打開天窗，利用熱壓可組織自然通風(fēng)，從而使中庭內(nèi)部獲得低于室外氣溫的小氣候。若設(shè)計合理，中庭不需空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)就能獲得較好的室內(nèi)熱環(huán)境。例如：北京嘉銘桐城會所改造。

3.2.2利用地下空間改造

當(dāng)基地環(huán)境對建筑改造制約性較大時，或者為了保持歷史建筑風(fēng)貌完整，或為利用地下空間冬暖夏涼的特性，可考慮在改擴(kuò)建時將新建建筑置于地下。例如：巴黎盧浮宮擴(kuò)建等。

3.3建筑能源設(shè)備綠色設(shè)計及可再生能源利用

由于本人專業(yè)局限性，這類改造專業(yè)性強(qiáng)，本文不做探討。

3.4建筑環(huán)境控制系統(tǒng)綠色改造

主要包括供暖系統(tǒng)改造、照明系統(tǒng)改造、空調(diào)系統(tǒng)改造、自然通風(fēng)系統(tǒng)改造等。本文主要對通風(fēng)系統(tǒng)改造、照明系統(tǒng)改造和照明控制系統(tǒng)中應(yīng)用的綠色節(jié)能技術(shù)進(jìn)行探討。

3.4.1通風(fēng)系統(tǒng)改造

合理的自然通風(fēng)改造設(shè)計可以大大降低空調(diào)負(fù)荷，甚至可以達(dá)到不需空調(diào)即實(shí)現(xiàn)室內(nèi)通風(fēng)降溫的效果，這對于我國每年消耗大量制冷能源的公共建筑來說，是非常值得研究推廣的。

利于自然通風(fēng)的建筑要素：

在建筑改造中，自然通風(fēng)系統(tǒng)的設(shè)計，要結(jié)合建筑空間整體考慮，綜合考慮遮陽和窗戶開口對通風(fēng)的影響。對于進(jìn)深較大建筑，可利用風(fēng)壓通風(fēng)、熱壓通風(fēng)、以及風(fēng)壓與熱壓相結(jié)合的通風(fēng)方式，通過對中庭、水平風(fēng)道、風(fēng)井以及雙層維護(hù)結(jié)構(gòu)的增設(shè)或再設(shè)計，利用被動式太陽能技術(shù)為自然風(fēng)提供必要動力，在有效減少建筑物對不可再生能源的依賴、取代傳統(tǒng)空調(diào)系統(tǒng)為室內(nèi)提供高品質(zhì)自然空氣的同時，這些中庭、風(fēng)井、風(fēng)道和也成為建筑獨(dú)特的造型元素。

3.4.2照明系統(tǒng)改造

在建筑改造設(shè)計中利用自然光照明、天然采光的方法可以分為用反射裝置和直接采光的方法，人工照明改造中，主要是建立照明控制系統(tǒng)和更換綠色光源，比如：選用高效節(jié)能光源、電磁感應(yīng)燈、LED光源等。

3.4.3照明控制系統(tǒng)

建筑照明節(jié)約能源問題的核心是節(jié)能控制方式，智能化照明控制系統(tǒng)可在運(yùn)行中節(jié)能、實(shí)現(xiàn)全自動調(diào)光、延長光源壽命，從而更充分利用自然光，在公共建筑照明系統(tǒng)更新中，安裝照明控制系統(tǒng)，可以節(jié)省大量電力，充分利用資源、避免能源的浪費(fèi)。

4　既有建筑綠色改造展望

我國既有建筑綠色改造尚處于起步階段，目前還沒有統(tǒng)一的綠色建筑技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。經(jīng)過設(shè)計師近些年的實(shí)踐，已經(jīng)有了不少高質(zhì)量建筑綠色改造案例，如南京的住宅小區(qū)改造、北京、上海等辦公樓綠色改造和黃土高原綠色窯洞改造等；既有建筑綠色改造在我國具有非常廣闊的發(fā)展前景。

5　結(jié)語

既有建筑綠色改造是一個龐大而復(fù)雜的系統(tǒng)工程，要防止高投入、低效益現(xiàn)象，我國既有建筑綠色改造應(yīng)重點(diǎn)發(fā)展低成本、高效益、可推廣的建筑綠色改造技術(shù)，要符合我國國情；除了經(jīng)濟(jì)性外，還要與高效率利用資源、減少環(huán)境影響等其它方面綜合統(tǒng)籌考慮，進(jìn)行合理的改造設(shè)計。

［1］章茂木.淺談既有建筑綠色改造項目設(shè)計策劃［J］.安徽建筑，2014，21 （6）：7～9.

［2］AndrewBaldwin，李百戰(zhàn)，喻偉，等.既有建筑綠色化改造技術(shù)策略探索［J］.城市住宅，2015（4）：78.

［3］張建華，劉彩琴，韓永軍，等.某既有建筑冷熱源系統(tǒng)節(jié)能改造方案設(shè)計與分析［J］.節(jié)能，2015（10）：49～52.

張保超（1983-），男，工程師，本科，主要從事建筑設(shè)計工作。

TU201.5

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2095-2066（2016）12-0151-02

2016-3-5