既有建筑綠色改造設計策略探討

張保超（長沙市建筑設計院有限責任公司　湖南　長沙　410007）

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既有建筑綠色改造設計策略探討

張保超（長沙市建筑設計院有限責任公司湖南長沙410007）

2004年8月，國家建設部將“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現高效率地利用資源（節能、節地、節水、節材）、最低限度地影響環境的建筑物。在這個提倡綠色、環保發展的時代，綠色建筑在改造設計中也發揮著愈來愈重要的作用，本文對既有建筑綠色改造設計策略進行簡要的探討，希望能對國內既有建筑綠色改造設計起到拋磚引玉的作用。

既有建筑；綠色改造；設計策略

1　引言

既有建筑綠色改造設計不同于節能改造，它是在節能的同時，還要減少污染、保護環境、夠充分利用自然通風采光、為使用者創造出自然、舒適的空間，針對不同地域環境，應采用與之相適應的改造設計方案，以達到節約資源、健康舒適、保護環境的目的。

2　建筑綠色改造宗旨

2.1既有建筑綠色改造概念的引入

由于對既有建筑進行綠色改造設計國家還沒出臺統一的評價標準，建筑綠色改造還缺乏一定的技術研究，我國既有建筑具有現量大，耗能高，室內空間環境較差的問題，導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果匯總表

從表1可看出建筑運行能耗中，采暖能耗所占比例最大，超過50%，采暖、空調、通風的能耗約占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，分別達到54%和39%。在建筑間接能耗中，能源生產加工能耗所占比例最大，達到71%。建筑施工能耗包括在建筑業的統計能耗中，其能耗占建筑總能耗的比例很小，約為1%。針對建筑運行能耗的來源和組成，可以把建筑綠色設計分為建筑本體綠色設計和建筑設備綠色設計兩大部分；其中建筑本體綠色設計包括圍護結構綠色設計和空間綠色設計，建筑設備綠色設計包括建筑能源設備系統綠色設計、可再生能源利用及建筑環境控制系統綠色設計。

2.2建筑綠色改造的目標

既有建筑綠色改造要達到以下幾個目的：①改造后建筑達到綠色建筑星級標準；②提供健康舒適的內外環境；③將建筑綠色改造理念傳達給民眾。

3　既有建筑綠色改造設計方式

3.1綠色設計在建筑圍護結構改造中的應用

建筑圍護結構能耗在建筑運行能耗中所占比例約為72%，若熱量以100%作基數，外墻能耗傳熱量占24%，屋頂能耗占22%，窗戶傳熱量占20%，地面傳熱量占15%，空氣滲透量能耗占13%；做好建筑圍護結構綠色改造設計，是減少建筑能耗的重點。建筑圍護結構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。外墻外保溫與內保溫相比有明顯的優勢，使用規格、尺寸和性能同樣的保溫材料，外墻外保溫比外墻內保溫效果好，并且施工靈活，便于建筑節能改造，因而其應用范圍較廣，是目前建筑節能改造中普遍采用的保溫節能技術。但現階段的保溫材料回收利用、降解的難度較大，容易造成環境污染，所以我們應重視保溫材料的選擇，盡可能地選擇使用綠色環保、可以回收利用材料，復合保溫板是建筑外墻保溫材料發展的新趨勢，實現了保溫層和飾面層工廠批量化生產，該復合保溫板具有施工快、一次定位、不易松動的優點。

（2）新型墻體技術

太陽能墻體作為新型墻體技術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，比較先進的新型墻體技術主要有雙層皮幕墻技術和安裝玻璃的墻面這兩種；太陽墻技術和相變蓄熱墻體技術這兩種當今世界上新型太陽能墻體技術，目前還沒有得到廣泛應用。

3.1.2門窗改造

在建筑圍護結構的地面、墻體、門窗、屋面等圍護構件中，門窗的保溫隔熱性能最差，對室內建筑能耗和熱環境質量的影響比較大，在建筑圍護結構中，門窗能耗為地面的20倍，屋面的5倍，墻體的4倍，約占建筑圍護結構能耗的45%左右，傳統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，門窗改造是節能改造的重點。

（1）門窗改造設計包括門窗洞口改造和門窗更新

門窗洞口改造設計主要有兩種：①改變門窗洞口面積大小；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，根據傳熱定律：“熱量通過圍護結構傳遞的速度，取決于最薄弱的環節”，只有采取綜合改造措旋，全面的整體改造設計，改善薄弱環節，才能實現門窗系統綠色節能的目的。

改造中可將原有舊門窗換成節能門窗，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，應采用導熱系數小的塑鋼、斷熱金屬框材、鋁塑、木塑復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場發泡保溫材料，如聚氨酯，有效地處理門窗部位冷熱橋問題，達到應有的保溫隔熱效果。

3.1.3遮陽改造

現階段有很多建筑無遮陽設計，或遮陽設計不當，造成建筑室內眩光或得熱過度，在造成室內環境不適的同時還消耗大量能源。實踐證明，一個好的遮陽改造設計可以使建筑節能25%以上；優秀的遮陽改造設計可以降低建筑能耗，改善室內環境。同時遮陽構件也是建筑造型的重要組成部分，其既是建筑的功能性構件，同時又滿足建筑美學要求。

3.1.4屋面改造

屋面能耗占圍護結構總能耗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，需要進行保溫隔熱改造，比如屋頂加設保溫層、增設架空保溫層、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行重新組織、設計，使建筑充分利用自然通風和自然光采光，將大大減少空調和照明負荷，同時可以改善建筑內部環境，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，并將其在建筑物內充分擴散。中庭的構造和形狀決定了其空間特點：具有煙囪效應和溫室效應。改造設計可加以充分利用，使中庭成為改善建筑內部環境的“天然空調”。冬季可利用溫室效應來提高室溫，利用頂棚玻璃吸收太陽的短波熱輻射，使室內氣溫升高，晚上長波熱輻被封閉在建筑空間內，從而保持熱量，夏季利用煙囪效應，引導中庭室內自然通風，加強對流，降低室內溫度，改造設計時在中庭頂部安裝可調節的遮陽設施及可開啟天窗，夏季打開天窗，利用熱壓可組織自然通風，從而使中庭內部獲得低于室外氣溫的小氣候。若設計合理，中庭不需空氣調節系統就能獲得較好的室內熱環境。例如：北京嘉銘桐城會所改造。

3.2.2利用地下空間改造

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

3.3建筑能源設備綠色設計及可再生能源利用

由于本人專業局限性，這類改造專業性強，本文不做探討。

3.4建筑環境控制系統綠色改造

主要包括供暖系統改造、照明系統改造、空調系統改造、自然通風系統改造等。本文主要對通風系統改造、照明系統改造和照明控制系統中應用的綠色節能技術進行探討。

3.4.1通風系統改造

合理的自然通風改造設計可以大大降低空調負荷，甚至可以達到不需空調即實現室內通風降溫的效果，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。

利于自然通風的建筑要素：

在建筑改造中，自然通風系統的設計，要結合建筑空間整體考慮，綜合考慮遮陽和窗戶開口對通風的影響。對于進深較大建筑，可利用風壓通風、熱壓通風、以及風壓與熱壓相結合的通風方式，通過對中庭、水平風道、風井以及雙層維護結構的增設或再設計，利用被動式太陽能技術為自然風提供必要動力，在有效減少建筑物對不可再生能源的依賴、取代傳統空調系統為室內提供高品質自然空氣的同時，這些中庭、風井、風道和也成為建筑獨特的造型元素。

3.4.2照明系統改造

在建筑改造設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和更換綠色光源，比如：選用高效節能光源、電磁感應燈、LED光源等。

3.4.3照明控制系統

建筑照明節約能源問題的核心是節能控制方式，智能化照明控制系統可在運行中節能、實現全自動調光、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更新中，安裝照明控制系統，可以節省大量電力，充分利用資源、避免能源的浪費。

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，目前還沒有統一的綠色建筑技術標準。經過設計師近些年的實踐，已經有了不少高質量建筑綠色改造案例，如南京的住宅小區改造、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展前景。

5　結語

既有建筑綠色改造是一個龐大而復雜的系統工程，要防止高投入、低效益現象，我國既有建筑綠色改造應重點發展低成本、高效益、可推廣的建筑綠色改造技術，要符合我國國情；除了經濟性外，還要與高效率利用資源、減少環境影響等其它方面綜合統籌考慮，進行合理的改造設計。

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

［2］AndrewBaldwin，李百戰，喻偉，等.既有建筑綠色化改造技術策略探索［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節能改造方案設計與分析［J］.節能，2015（10）：49～52.

張保超（1983-），男，工程師，本科，主要從事建筑設計工作。

TU201.5

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2095-2066（2016）12-0151-02

2016-3-5