既有建筑綠色改造設計研究
——常州江南護養中心改造實踐

徐　莉，張友華

XU Li，ZHANG Youhua

(1.江蘇城鄉建設職業學院,江蘇 常州 213147；2.江蘇筑森建筑設計股份有限公司,江蘇 常州 213022)

我國既有公共建筑存量大、能耗大、室內環境差,未來大量的既有公共建筑面臨著改造及功能提升。既有建筑綠色改造,旨在通過多種綠色技術的合理構筑,達到改善室內外環境,提供健康、舒適的使用空間的目的[1-2]。同時隨著老齡化問題的加劇,改善老年人居住環境也成為亟待解決的問題,本文對綠色建筑技術在適老建筑改造中的應用進行了探討，分析如何將綠色建筑技術與適老改造相結合。

本項目地處老城區中心,在土地資源緊缺、空間升級改善的情況下,改造成老年養護院有著重大的社會意義和現實意義。特別是在大力提倡社區養老和嵌入式養老的背景下,老城區既有建筑改造是一個城市更新的重要課題。改造為真正快速提高養老保障水平提供了投資少,見效快,與原有城市社區緊密結合的有效手段。項目從選址到定位決策,設計實施及運營管理進行統籌安排。設計起點高,理念新,同時符合投資少等實際情況,最終為后續項目起到示范作用,實踐了以“被動優先、主動優化”為原則的綠色建筑理念,為低成本綠色改造建筑的創作做出了有益嘗試。

1　項目概況

常州江南護養中心是在閑置的老舊建筑基礎上實施的綠色改造,基地位于常州市天寧區迎賓路35號,歷經數次改建,2005年改造為社區服務中心綜合大樓,閑置一段時間后于2010年實施綜合改造成KTV、洗浴中心等功能的娛樂場所。見圖1。2015年以尊重和關愛老年人為理念,打造為老年人提供生活照料、健康護理、康復娛樂、社會工作等服務的專業照料機構。從老年人的生理、心理及安全需要出發,因地制宜,采用綠色建筑技術,建設滿足老年人實際需求的養老服務設施。

項目以GROUP方式組織分配各項功能,布局合理,功能分區簡潔清晰,緊湊有序,塑造安靜、溫馨、親密的居家氛圍,為老人提供一個舒適的生活場所。以居家化的家具布置,緊湊而流動的空間,溫暖舒適的色調搭配,在室內最大限度的使用木質表面,給人以舒適、溫馨之感,加強FAMILY的概念。項目旨在實現綠色養老、高效護理,營造家庭氛圍，提供多樣的空間,為生活在這里的老人營造出多彩舒適的氛圍和新穎的生活空間,使老人在良好的環境中提升生活品質,有效平衡“老人、建筑、環境”之間的關系。

護養中心1層為大堂區,2、3層以失能、失智老人為主護理單元,設護士站及配套設施(治療室、處置室、中心浴室、備餐間和布草間),老人活動空間、綠化庭院等,4層設有職工宿舍,5層為餐飲區和辦公區,6層設護理培訓、公益集會、多功能廳,屋頂層有洗衣晾曬、屋頂機房和屋頂花園。

2　綠色建筑改造

2.1　拆除違建

拆除東側、南側臨靠違章搭建建筑,保留水泵房和箱式變電站。拆除西、北沿街立面上遮擋住外窗部分的廣告牌,拆除入口處玻璃幕墻上的附加物,以及屋頂的裝飾構件,露出本體建筑。

2.2　立面改造

1)入口:原建筑入口處的結構柱外露于玻璃幕墻,影響美觀、改造時將幕墻拆除,外包于結構柱外側,并加裝門套和雨棚,強化入口空間的可識別性。

2)底層界面:底層外墻采用紅磚貼面,室外場地局部設置紅磚鏤空景墻,使室外空間形成圍和布局,也利于室內空間的私密性。

3)加遮陽：空調室外機、外裝飾東、南立面加設水平遮陽板,并在其上設置空調室外機位置。西、北立面局部內襯紅色涂料。

4)建筑西立面陽臺每層種植綠植,起到隔熱,降低了室內空調的能耗,同時美化了建筑的外立面。見圖2。

2.3　空間改造

建筑東西向進深過大,不利于室內采光與通風,在建筑1～3層局部開挖天井空間,并種植綠化植被,改善室內氣候環境。另外,原建筑入口中庭為1～3層通高,尺度過大,在3層處加設樓板層,將中庭改成1～2層通高。見圖3、圖4。

圖3　開挖天井

圖4　減小中庭

2.4　屋面改造

3層屋面、頂層屋面改造成可上人的綠化種植屋面，并輔以休憩游覽空間,豐富了護養中心的第五立面,同時美化了室外環境,凈化空氣,有良好的保溫隔熱效果,補償了建筑物占用的綠化面積。在南向屋頂構架上設置太陽能板,以降低建筑物的能耗。

2.5　交通機電改造

建筑北立面,靠近入口處加設一部電梯,原有電梯改成醫用電梯,同時對不符合設計要求的樓梯進行改造,以滿足老年人的無障礙要求。改善原建筑的熱水供應等一系列輔助配套系統,保證老年人的正常生活需求。完善原有的消防系統、智能化系統,保證老年人的生命安全。

3　綠色室內設計

一樓服務接待大廳,暖色系背景,無障礙設計,前臺接待對面專門設有不同的功能區域,滿足不同人群需求。暖色系的活動室,桌子之間空間大,方便輪椅活動,區域劃分明顯,能滿足老人不同類型的活動功能。見圖5。

圖5　室內效果圖

公共空間全面采用了各種無障礙設計,護理站不同功能的設計滿足不同人群的需求,護理臺專門設有等候卡座。房間內部對收納功能做了充足的考慮,完全能滿足居住者長期居住需求,房間互通功能滿足護理人員的相互溝通。房間內部和公共空間一樣,都全面采用了暖色系和無障礙設計,整體裝修風格偏家庭風格,讓老人居住其中更具舒適感。

衛生間采用全副無障礙設計,方便有行動障礙的老人順利使用,為老人打造舒適安全的洗浴空間。

走道采用全副無障礙設計,房間門采用移門,方便老年人自主開關門。通過公寓優美的環境,同時結合“運動、生命、健康”的概念,旨在打造一個充滿生機和活力的新型老年社區。

4　綠建設計技術

常州市地處夏熱冬冷地區,對夏季防曬制冷要求高,冬天抗寒要求較高。春末夏初時多有梅雨發生,夏季炎熱多雨,冬季空氣濕潤,氣候陰冷。

從老年人的生理、心理及安全需要出發,選址在日照充足、通風良好、噪聲干擾小、遠離污染的區域。運用有效的綠色養老改造手段,通過對場地環境、圍護結構、能源系統、自然通風和采光等方面進行模擬優化與技術經濟分析后,應用大量的節能、節水、節材等技術,營造“老人、建筑、環境“之間的和諧關系。

4.1　冬季室外風環境

風向：主要出入口位于建筑的北偏西部,容易在冬季出現大風灌入室內,因此在項目北面種植喬木與灌木,以降低冬季室外人行區域風速,避免冬季主導風向的不利影響,調節室外風的流速與方向。

門斗：在主要出入口設置門斗,可緩沖冬季北風對建筑室內的不利影響,改善人員出入建筑時的舒適度。

風速：冬季周邊人行區域1.5m高度處風速最大為4m/s<5m/s,風速放大系數約為1.43<2,在主要出入口處的風速為4m/s,對行人出入建筑無不良影響。見圖6。

流場：冬季整個區域內流場分布都比較均勻,未出現大范圍無風區、渦流區,空氣品質較好。見圖7。

圖6　冬季室外風速云圖

圖7　冬季室外風壓圖

4.2　夏季室外風環境

風向：風從項目的東南部吹過來,由于項目成L形布局,L 凹進部位迎向夏季主導風,有利于通過室外風速促進室內自然通風。

風速：夏季周邊人行區域1.5m高度處風速最大為3.6m/s<5m/s,風速放大系數約為1.3<2,在主要出入口處的風速為2.4m/s,有利行人出入活動,并營造良好的室外風環境。

流場：夏季本項目迎風處與背風處壓力差大于5Pa,有利于帶動整個區域余熱余濕以及室外污濁空氣,改善室外空氣質量。

4.3　室外聲環境

項目北側是迎賓路,為二車道的鄉級道路,車流量少,并無重型汽車通過。場地四周布置復層綠化,通過種植喬木與灌木叢,吸收和阻擋外界噪聲,并在降低交通噪聲對建筑影響的同時,吸附馬路灰塵。建筑體型簡約,不會在室外噪聲的作用下與周邊建筑形成共振共鳴。

4.4　室內外綠化

室外場地布置綠化能夠改善場地環境的微氣候,調控熱環境和風環境,維持環境的碳氧平衡,凈化空氣。場地有效光合輻射小于 3MJ/m2·d的區域種植喜陰植物；介于3～6MJ/m2·d的區域適合種植中性植物；高于6MJ/m2·d的區域適合種植喜陽之物。

將陽光與新鮮空氣通過可開啟外窗、幕墑中庭等引入室內,配置生態植物等措施,吸收室內揮發性氣體,消耗CO2、吸附粉塵、釋放氧氣。使老人更加接近自然,營造健康、舒適、安全的室內生態環境。

4.5　屋頂綠化

屋頂綠化對場地形成生態補償,并營造怡人舒適的開敞空間,擴大老人活動休閑場地。種植屋面對建筑屋面起到保溫隔熱作用,有效降低室內空調能耗。與地面綠色植被共同營造健康、舒適的室外微氣候環境。見圖8。

4.6　垂直綠化

建筑西側陽臺每層進行綠化種植,對建筑西向外墻起到隔熱作用,減少室內空調能耗,穩定室內溫濕度。根據植物生長周期與四季氣候變換的規律性,陽臺植物可在夏季對陽光進行遮擋,而冬季不影響陽光進入室內。營造良好的室外微環境,并改善室內人員視野舒適度,創建生機盎然的生活環境,促進老年人身心健康。

圖8　屋頂綠化結構圖

4.7　自然通風與采光

建筑裙房進深大,采光與通風效果差。在裙房開挖采光中庭,增加建筑內區的自然采光與自然通風效果。拆除原建筑外圍護結構的廣告牌等裝飾性構建,增強建筑整體的通透性。室外陽光與空氣通過外窗與中庭進入室內,使得室內空氣、溫濕度與室外進行交流置換,調節室內空氣品質。在裙房(共3層)開挖的中庭同時具有采光和通風作用。庭院周邊均采用可開啟外窗,以保證采光和通風效果。拆除外圍護結構上的廣告牌等裝飾性構建,重新設置可開啟外窗,合理布置室內各房間門窗位置。在改善外窗通風開口設計和增設中庭后,室內自然通風效果明顯的改善,室內空氣暢通。例如：2、3層的空氣齡由1 300 s降低到900 s,換氣次數由 2.8次提升到4次,增加42.80%。5、6層的空氣齡均小于1 000 s,換氣次數大于3.6次。在裙房(共3層)設置采光中庭后,室內自然光照度得到明顯的改善,并且室內光環境分布均勻。1層的平均采光系數由2.87%提升到3.35%,增加16.7%。2層的平均采光系數由3.22% 提升到3.95%,增加22.67%。3層的平均采光系數由3.83%提升到5.09%,增加32.9%。2、3層的平均采光系數由3.83% 提升到了5.09%,增加了32.9%。4層、5層、6層的平均采光系數分別達到4.84%、5.36% 和5.20%。見圖9、圖10。

圖9　改造前2層的采光系數

圖10　改造后2層的采光系數

4.8　建筑遮陽

本項目設置固定遮陽與可調節外遮陽,夏季在—定程度上降低了室內溫度,改善了室內熱環境,起到了良好的隔熱和節能效果。在建筑西向,通過設置陽臺與豎向格柵,遮擋室外夏季室外陽光,減少建筑室內的熱量。在建筑東、南向均結合空調機位挑出的特點設置固定遮陽。并在東、南外窗均采用中置遮陽,將遮陽百葉置于外窗中空玻璃中。在建筑西向設置陽臺與豎向格柵后,窗戶處的夏天累計太陽輻射由2930.31Wh降到1375.31Wh,下降53.07%。在建筑東向設置固定外遮陽后,窗戶處的夏天累計太陽輻射由1560.90Wh降到1166.42Wh,下降25.27%。在建筑東向設置固定外遮陽后,窗戶處的夏天累計太陽輻射由2045.85Wh降到1376.64Wh,下降32.71%。

4.9　建筑維護結構熱工優化

原建筑未采用保溫系統,外窗采用6mm 厚單玻。現對外墻、屋面、外窗進行熱工性能優化。外墻上增設30mm厚聚氨酯保溫系統,傳熱系數由1.06降低到0.5,熱工性能提高52%。外窗采用斷橋鋁合lowE6+12A+6中空玻璃外窗。傳熱系統由6.5降低到2.4,熱工性能提高63%。屋面上增設45mm厚聚氨酯保溫系統,傳熱系數由2.98降低到0.53,熱工性能提高82%。

4.10　高效空調系統

項目原空調系統不能滿足項目現有需求。養老房間現采用高效節能的分體式空調,就地控制,便于滿足老人不同的生理需求。會議室、活動室、餐廳等采用多聯機加新風系統,設置 CO2監控系統,并與新風系統聯動,優化建筑通風效果。各養老房間布置空氣凈化器,除霾除塵,凈化空氣。新風系統設置排風熱回收裝置,減少空調系統熱負荷,節省采暖空調系統能耗。

4.11　節水器具

衛生器具均采用節水器具,比如兩檔節水馬桶、加氣節水龍頭、節水花灑等,以提高水資源的使用效率,減少水資源浪費。其他用水設備也采取節水措施,包括節水洗衣機、節水洗車噴槍等。本項目總體上節約建筑用水24%以上。

4.12　太陽能熱水

常州市太陽能資源豐富,建筑屋頂全年日平均太陽輻射達到2529.65Wh,采用太陽能熱水系統,既能提供不間斷熱水,又能減少建筑燃氣消耗。本項目日需熱水量約為15t,建筑屋頂設置240m2的太陽能集熱系統為室內人員提供生活熱水,年節約燃氣量為61986Nm3。

4.13　LED照明

將項目原有的不節能的白熾燈、金鹵燈、熒光燈等燈具替換為 LED節能燈。各房間區域的實際照度、照明功率密度、統一炫光值和顯色指數均滿足節能要求。以室內自然采光系數為依據,布置室內照明燈具,優化照明控制環路,節省白天室內照明用電量。

4.14　智能化檢測平臺

改造后增加建筑能耗管理系統,實時監控并采集空調、照明、電梯、燃氣、用水等進參數。該建筑能耗管理系統具備以下功能：能耗區域管理，能耗數據采集，能耗信息管理，能耗分項計量，能耗分析評估，能耗系統優化，用能設備管理和能耗信息發布等,實現“管理節能”和“綠色用能”。見圖11。

圖11　綠色設計技術運用

5　綠色宣傳

綠色生活的理念貫穿整個養老改造的規劃、設計、運營過程中,為老年人提供舒適健康的社區養老環境。屋頂綠色種植菜園,室內有健康舒適的活動室,室外幽靜的休閑活動區，把養老建筑的綠色技術和理念與社會共享,讓更多的人通過實地參觀和體驗，普及綠色理念。在用綠色技術服務大眾的同時,也把綠色建筑文化的傳播當成—項責任。在大廳進行綠色建筑介紹與展覽,使得綠色建筑理論與項目的實際運用形成一個完美的整體。

6　結　語

通過對護養中心運行半年所采集的數據進行估算,改造前建筑電耗為 93.55 kWh/m2,改造后建筑電耗為58.05kWh/m2,相對節能 37.9%。改造前建筑年用水量為 23 447.6 t,改造后建筑年用水量為17 820.18 t,相對節水 24%。采用太陽能熱水后,天然氣替代量為61 986 Nm3,全年節省標準煤202.34t,全年減少CO2排放504.43t,全年減少SO2排放15.17t，全年減少粉塵排放137.59t。

此次綠色建筑改造,結合既有建筑的現狀特點實現了既有公共建筑的可持續利用,并取得了較好的運行效果及環境和社會效益,成為既有建筑綠色改造的示范。綠色建筑改造不僅只是針對改造其中的一個階段,而更應著眼于建筑的全生命周期,并健全改造后的長效運營。隨著國家政策法規的不斷完善和理論技術的發展,更加系統、全面、可持續的既有建筑綠色改造體系將逐步形成,這將推動既有建筑改造朝著節能、綠色、健康的方向發展。