既有公共建筑內部空間改造的節能方法探討

楊益勝　雷宏

摘要：目前，我國既有建筑和新建建筑比較而言，能源消耗高，量大面廣，難以達到節能標準。對既有建筑的節能改造是今后我國建筑節能的關鍵工作，而建筑的內部空間又是既有建筑改造的重要的組成部分。本文從建筑內部空間設計的角度出發，對既有公共建筑內部空間改造的節能方法進行探討，為設計師在建筑改造過程中提供參考和借鑒。

關鍵詞：既有公共建筑；內部空間改造；節能方法

中圖分類號：TU242文獻標識碼：A文章編號：1674-3024（2016）13-159-02

前言

隨著人們生活水平的提高，對室內環境的舒適性和人性化要求越來越高，平面功能已不能滿足使用要求，原來不合理的空間布局急需重新改造和重組。設計師在改造過程中應充分發揮聰明才智，提高室內環境的舒適性和使用者的工作效率，減少人們對設備的依賴，降低建筑能耗。本文主要對建筑內部空間的平面布局、自然通風、景觀綠化等被動式節能改造方法進行研究。

1.建筑內部空間布局的改造

我國既有公共建筑的大部分空間布局劃分上相對模糊，整體布局混亂。對于既有公共建筑空間布局的合理改造，需要對熱環境、光環境從相似要求和相近功能方面集中改造。比如新疆某既有建筑改造應用中，需要將人員流動頻繁的房間集中在陽光充足、溫度適宜的一面：而人員流動相對稀少的房間和輔助功能房間可以設置在相對欠缺陽光的一面：而設備用房和存儲房間通常可以安置于地下；類似報告廳、演播室之類的人員流動量大的房間需要安置在樓上，以此充分吸收太陽的輻射能量，降低采暖消耗。

我國既有公共建筑中，通常房間相對獨立，并且房間與房間之間缺乏聯系，使用時常給使用者帶來一定的困擾。而現代化公共建筑對于空間交流更加注重，在建筑設計方面常常采用開敞式空間格局，能夠有效滿足公共空間的綜合性職能需求。對于既有建筑進行內部空間節能改造時，可以加入公共空間區域。公共空間區域一般與各個房間之間的路線比較明確，同時過往便捷，且靠近出入口，這樣才能有利于整體空間的空氣流通效率，同時也能滿足人們的快捷生活方式。在既有建筑的空間改造方面，空間布置和空間分割往往需要強調可變性。例如采用自由式隔斷，可移動或者收起，讓空間具備一定的變化功能，極大的節約空間資源，使部分空間資源能夠在多方面開發利用。在既有建筑改造中，盡可能的使空間內隔墻采用透光或者低矮的材料進行最小化設計，保證光線照耀強度，減少不必要的照明能耗。

比如新疆某山區廠房空間改造項目中，其中的一個廠房加入了采光中庭在建筑平面的中心部位，有效的促進建筑的內部采光效率提升：而該廠房在靠近中庭和門廳的采光面位置安排了辦公區域，既增強了辦公區域的采光效果，也改善了辦公區域的采暖能耗，同時也便于工作人員出行：而走道的位置安排在相對光線較弱的區域，有效節省人工照明白天的電耗：廠區室內的墻面改造設計選取淺色飾面，便于光線延伸反射，增強室內明亮程度：辦公家具布置時合理考慮采光效果，低矮家具放置于靠近采光側；辦公桌相對采光窗戶垂直放置，避免正面照射和直線反光導致的眩光和屏幕反射炫目。

2.促進室內自然通風

既有公共建筑室內通風大多依賴空調等大型通風設備，空間封閉、通風不暢導致空氣混濁，不利于人體健康。從生理和心理的角度出發，空氣流動使皮膚溫度變化，傳輸大腦產生吹風感和舒適感。因此促進室內自然通風，不僅可以減少人們對空調的使用，而且有益于身體健康和身心愉悅。

窗戶的面積和位置對室內通風起著重要作用。窗墻面積比一般在0.25～0.4之間比較合理，要根據不同的氣候、朝向來確定合適的窗墻比。例如北、東、西向窗墻比應小些、南向可大些，雙層玻璃窗比單框單玻璃窗可稍大些，南方溫暖地區比北方寒冷地區可稍大些。出風口和進風口的面積最好相近，如果想要增大室內風速，出風口可以比進風口稍大。出風口和進風口的位置在平面上交錯幅度大，立面上有一定高差，通風效果較好。

南北貫通的平面空間容易形成穿堂風，但是風速較大，容易出現死角。在室內增加合理的空間分隔，會降低風速，但可以延長空氣流動路線，不容易產生死角。結合功能的需要，室內的隔斷可以設計成可移動的，即不阻擋空氣的流通，又可以形成多變的空間形式。室內的家具可以設計成可調節的，家具布置要有利于空氣流動，誘導室內風向：家具擺放要距離墻而50～80mm，保證墻體的“呼吸”功能；接近窗戶的家具不能高于窗臺高度，保持南北面房間空氣流暢。

自然通風不僅可以采用風壓作用促進室內空氣流動，也可以采用熱壓作用改善室內空氣循環。風壓作用是指室外氣流吹過建筑物時，由于受建筑物的阻擋在建筑物表而和周圍形成了不同的壓力分布，當建筑物有開口時所產生的室內空氣流動。熱壓作用是指室內外存在溫度差造成了室內外空氣的密度差，當建筑物有開口時所產生的“煙囪效應”。“煙囪效應”是比較成熟而廉價的技術措施，很多既有建筑在改造時利用室內中庭、風墻、拔風井等進行有效的自然通風。

東南大學前工院教學樓改造前是典型的傳統中廊式空間結構，中間是走廊，兩邊是串聯的教室，空間死板。靠近中廊的教室墻面高側窗對通風貢獻很小，效果不佳。改造時在建筑中部設置了五個通風豎井，利用“煙囪效應”促進建筑內部的自然通風。以通風豎井為核心，靈活進行平面布局，形成了展覽、演示、工作等多種功能空間。通風豎井與平而布局有機結合，不僅使空間具有彈性和適應性，而且促進室內的自然通風、改善室內的熱環境。

3.布置室內水景綠化

我國既有公共建筑中往往缺乏自然景觀的引入，室內綠化通常只是起到裝飾作用。現代化新式建筑中的室內水景綠化效果通常能夠有效改善室內裝飾美感，提升居者的身心享受和視覺體驗。同時室內綠化還能夠調節室內氣溫和室內濕度，并且在很大程度上凈化室內自然空氣，使室內形成一個良性的自然循環。不僅節省調節室內濕度、溫度和凈化空氣所消耗的能耗，還可以給居住者帶來自然的居住體驗。既有建筑室內綠化改造工程中一般可以選擇布置一些大型盆栽或者水景。盆栽植物往往能夠通過一定的光合作用和呼吸作用改善室內空氣，同時也能適當調節室內溫度和濕度。

4.某大型辦公樓綜合樓節能改造案例

該辦公樓始建于20世紀90年代，建筑面積29027.38m⁰²，經過多年使用發現建筑主體節能保暖效果不理想，運行能耗較大，計算發現各維護結構的傳熱系數遠高于文獻規定的限值，建筑物耗熱指標及供暖耗煤量指標也高于文獻規定的限值。

該地區是典型的夏熱冬冷地區。7、8月極端最高氣溫有時高達40°C，一般也在35°C左右，太陽輻射強烈；冬季陰冷，最低氣溫達零下5°C。因此節能即要兼顧夏季隔熱，也要達到冬季保溫。經過調查，該樓能耗主要包括采暖空調能耗、照明能耗、辦公等設備能耗。其中采暖空調能耗占45%，這部分節能潛力也最大，與之相關的圍護結構的改造是節能改造的重點，如果建筑的圍護結構得到改善，空調負荷會大幅度下降，不僅節約了能源，還會提高建筑物的舒適度。結合地區氣候特征及建筑物特點進行，經過計算比較、分析研究，確定了該建筑節能改造的內容。其中包括增加屋面保溫、增加外墻外保溫、傳統外窗改造成節能窗等內容。該建筑采暖空調系統采用集中空調，照明燈具大部分已采用節能燈，設備系統改造結合用能管理進行，進行設備和用能行為控制管理以提高能效，達到節能目的。

5.結語

建筑空間的合理利用是當代建筑設計的主題，而對于既有公共建筑來講，內部空間利用往往相對缺乏，并且對于室內節能設計相對落后。對于既有建筑的空間節能改造，需要結合現代化空間設計理念和先進技術進行。從建筑空間、建筑通風和建筑綠化等方面合理開發建筑空間改造節能方法，出盡既有公共建筑的內部空間調整，保證建筑事業新發展的總體進步趨勢。