節能技術在舊有建筑中應用的探索

■ 邱訓兵 Qiu Xunbing

1 概況

百瑞景中央生活區是武漢鍋爐廠搬遷后，在原廠區建設的超過10 000戶的城區中心大型項目，用地53 hm2，建筑面積106萬m2。百瑞景403會所處于該項目的核心位置，建筑面積為6 986 m2，由藝術中心和運動中心組成，藝術中心利用原有蘇式工業廠房403車間改造而成，運動中心為新建地下建筑。403會所獨特的建筑外觀和近50年的歷史，增加了項目的歷史及文化積淀，是在一個單體建筑設計中全方位運用綠色節能技術的一次探索，是節能技術的總集成，使它成為百瑞景精神堡壘和節能技術集中展示的中心（圖1）。

圖1 改造后403會所效果圖

2 設計思想

原有403廠房改造成為403藝術中心，新建的地下運動中心組合多運動項目，保留和改造原有建筑的設計思想，體現了先進的綠色節能理念（圖2、3）。運動中心的主要功能位于地下一層，充分開發地下空間，節約寶貴的土地資源，結合地形設計的下沉花園，把門廳及少部分空間置于地面，將運動中心的建筑屋頂與地面綠化設計成一個起伏的整體，最大限度地延展了綠化空間。半地下的設計使建筑內部能量損失達到最低，同時下沉花園保證了日照時長，綠色節能和功能性有機結合。

403會所的建筑設計最大限度地發揮節地、節材、節水、節能、環保的理念，遵循綠色建筑從設計源頭做起的思路。建筑材料采用高性能混凝土、高強度鋼材、LOWE玻璃等新型材料，提高了在節材上的科技含量；圍護結構及幕墻材料均選用環保低碳材料。保留和利用幾乎所有的原始工業廠房結構，減少廢舊材料的產生，節約新建筑材料的使用，降低由此產生的碳排放。

項目合理地集成多項先進的節能技術，如智能管道式日光照明技術、熱回收式雙向流新風技術、雨水回收利用技術等，這些技術的綜合運用在提高環境品質的前提下最大限度、最多層面地節約能源。在403會所的設計中采用冷熱源輸配系統、照明等能耗獨立分項計量，實現對各項能耗信息化控制。

3 建筑設計

設計力求建筑與環境協調統一，運動中心的主要功能置于地下，結合地形設計下沉花園，同時將百瑞景運動中心的建筑屋面與地面綠化聯成一個起伏的整體，既保留了中央綠地又為兩側建筑留下足夠視野間距，建筑與整個環境融為一體。建筑平面設計經計算機模擬，平面布置有利于冬季日照并避開冬季主導風向，夏季利于自然通風，滿足使用舒適性要求，減少建筑運行能耗。

3.1 建筑結構

從節約資源和保護環境出發，在保證安全性、耐久性前提下，選用資源消耗少和環境影響小的建筑結構體系。

基礎結構：藝術中心為原有廠房改建項目，根據受力分析，采用局部擴大受力面積的方式，加固處理原有獨立基礎； 運動中心采用天然獨立基礎，減少對天然土體的破壞和污染。

上部結構：藝術中心改建時利用原廠房立柱、樓蓋和維護結構，根據受力檢算增設少量承重立柱，采用包鋼方式，加固和修復藝術中心的屋頂混凝土桁架，運動中心的游泳池大跨度梁采用預應力混凝土和特殊鋼結構，實現節約建材的情況下，增加了結構的跨越能力。鋼筋混凝土主體結構選用HRB400級鋼筋作為主筋，其用量占鋼筋總量的70%以上，高等級鋼筋是國家為可持續發展鼓勵選用的材料，高強鋼筋的利用，減少了鋼筋的總用量，部分結構還采用對環境影響較小的特殊鋼結構體系（圖4、5）。

3.2 環境綠化

建筑與景觀實現相互貫穿，自然要素與建筑形體構建的綠地系統形成建筑與環境的融合。該項目占地16 218m2，綠地面積達到9 010 m2，綠化覆蓋了除藝術中心以外的全部范圍，綠化率達到55.6%，大面積立體式的綠化為節能提供了天然條件（圖6、7）。

4 建筑材料

4.1 既有建筑利用

藝術中心改造原有403廠房，保留利用既有建筑結構，既保護工業歷史文化遺跡，增強和提升百瑞景文化底蘊，又減少廢棄材料產生和新建筑材料的使用，實現最大限度的節材目標。

4.2 LOW-E玻璃幕墻體系

LOW-E玻璃是在玻璃表面鍍上多層金屬或其他化合物組成的膜系產品。其鍍膜層具備對可見光高透過和對中遠紅外線高反射的特性，有優異的隔熱效果和良好的透光性。原有普通玻璃門窗被改造成熱斷橋鋁合金框加雙層中空LOW—E玻璃幕墻體系，既滿足光照要求又阻斷熱輻射。

圖6 改造后403藝術中心立面圖

圖7 改造后403運動中心立面圖

4.3 維護及隔斷材料

403藝術中心改造過程中避免破壞原有砌體，通過檢測加固所有外墻體，室內50%以上空間采用靈活隔斷，減少重新建造時的材料浪費和垃圾產生，經計算，本建筑的能耗不超過國家節能標準規定能耗的80%。

4.4 保溫隔熱材料

項目增設高效的外墻內保溫體系，對原有外墻進行保溫處理，有效地阻止熱的傳導和散失，減少能量損失。

5 設備技術

5.1 智能管道式日光照明系統

通過采光罩高效采集室外自然光，導入系統后重新分配，再經過特殊制作的導光管傳輸和強化，由系統底部的漫射裝置把自然光均勻高效地照射到任何需要光線的地方。此系統具有綠色、節能、零排放的特點，不僅可以代替電燈照明，而且不會產生人工照明的熱量輻射，有效減少因熱輻射產生的空調耗電。

據統計電燈照明占據現代商業建筑每年公用事業費用的40%～75%。管道式日光照明技術使每年的照明能源費用減少97%，降低高峰時段對照明電力的需求。

百瑞景403藝術中心將原有普通照明改造成日光照明系統，新建的運動中心增設日光照明系統，經日光照明系統分析，采用管道式日光照明系統每年可產生直接經濟效益共約十萬元，同時減少二氧化碳等有害物質的排放。

5.2 雙向流熱回收新風系統

系統運轉時新鮮空氣從室外引入，通過送風道送至各房間，污濁空氣由排風道經排風主機排出室外，污濁空氣通過主機時與新風進行熱回收交換，其中90%能量被回收重新送回室內，降低能量損耗。

該技術具有給室內提供高含氧量新鮮空氣、回收污濁空氣排出時帶走的能量、夏天除濕和冬天加濕的濕度調節、室內二氧化碳監控、阻隔室外噪音和灰塵的通風換氣等多種功能，全面提升室內空氣微循環的質量。

5.3 雨水收集處理系統

收集的雨水經過濾和處理后達到使用要求，輸送至需要的地點，達到節約水資源目的。增設的雨水收集池和雨水處理系統將屋面雨水、地表雨水回收處理，用于園林綠地澆灌等，減少自來水用量。系統具有絮凝、過濾、消毒、輸送、在線反沖洗等特點。

5.4 太陽能集中集熱系統

系統主要是由集熱器、儲水箱等組成，集熱器的陽光照射面溫度高，背陽面溫度低，利用熱水上浮冷水下沉的原理，使水產生微循環而達到所需熱水。根據對熱水的需要，403會所屋面增設的約60m2集中集熱板，通過控制系統和循環管路將水箱水加熱，滿足部分生活熱水的需要。

6 結語

百瑞景403會所不僅保留利用既有建筑，還從規劃、設計、材料、設備等多層面集中整合眾多綠色節能技術，整個建筑形成了綜合的、立體的綠色節能系統，全方位立體式保溫隔熱技術的集成屬于國內領先水平，據測算其產生的直接經濟效益約32萬元/年。該項目中節能技術運用的探索為建造更多的綠色節能建筑積累了經驗，并具有積極的示范意義。