歷史風貌建筑綠色化改造實施路徑的思考

趙亞軍 孫日近

上海浦公節能環保科技有限公司

0 概述

歷史風貌建筑記錄了城市變遷，承載著文化更迭。一棟棟建筑、一片片歷史風貌區是每一座城市的“活化石”。上海外灘萬國建筑博覽群是百年上海的縮影，南京金陵機器制造局是近代中國工業博物館，杭州南山路歷史建筑別墅群舊韻猶存，建成近七十載的安徽省委省政府仿蘇聯式建筑風格辦公樓仍在“發光發熱”。

眾多的歷史風貌建筑不僅作為歷史遺存展示著城市生活的過去，更重要的是它們依然發揮著建筑的使用功能。上海市、天津市、杭州市等地區均發布了“關于歷史風貌區和歷史建筑的保護條例”，充分表明歷史風貌建筑是城市中不可替代的重要組成部分。

隨著城市更新腳步的加快，綠色節能理念的推廣，越來越多的既有建筑成為綠色更新“主體”。2015年國家發布了GB/T51141-2015《既有建筑綠色改造評價標準》，2016年上海市發布了《上海市既有建筑綠色更新改造適用技術目錄》（以下簡稱“技術目錄”），為既有建筑的綠色化改造提供了良好借鑒。

歷史風貌建筑屬于既有建筑，建造時大多采用當時最先進的設計理念及設備，但是時間久遠，建筑本體及內部設備老化，建筑的使用性能及舒適性與現行綠色標準相距甚遠。因此，結合歷史風貌建筑特性，研究其綠色化改造實施路徑勢在必行。

1 歷史風貌保護建筑的特點

1）建筑類型多

歷史風貌建筑類型涉及辦公、商業、居住、產業等各種類型，例如，合肥市政府大樓、上海四行倉庫、南京大學北園教學樓、杭州紅門局別墅建筑、天津段祺瑞故居等等。

2）建筑風格多

有哥特、文藝復興、巴洛克、新古典主義、洛可可等西方建筑風格，及中國、意大利、法國、德國、英國、西班牙、俄羅斯、日本等各國建筑特色。

3）保護要求特殊

以上海市為例，2002年發布的《上海市歷史文化風貌區和優秀歷史建筑保護條例》提出了對歷史建筑的保護要求，根據建筑的歷史、科學和藝術價值及完好程度，分為以下四類，見表1。

表1 不同類型優秀歷史建筑的保護要求

由于建筑風格及結構型式的多樣性、建筑特殊的保護要求，決定了歷史風貌建筑在綠色化改造過程中沒有固定模式，必須根據建筑功能及特點，結合綠色節能技術類型“量身定制”。

2 歷史風貌建筑綠色化改造實施路徑

目前針對既有建筑的綠色化改造基于《綠色建筑評價標準》中的“四節一環保”理念，即節地與室外環境、節能與能源利用、節水與水資源利用、節材與材料資源利用、室內環境質量等方面。區別于一般既有建筑，歷史風貌建筑的綠色化改造需要在“四節一環保”的基礎上，結合建筑特性、保護要求等特點，提出合理的綠色改造設計方案，配合施工及運營管理，保持歷史風貌建筑的可持續性發展。為此，特提出歷史風貌建筑綠色化改造實施路徑（如圖1所示）。

圖1 歷史風貌建筑綠色化改造路徑

1）項目預評估階段

通過現場調研以及文獻查閱，了解當地文物保護管理單位相關規定、歷史風貌建筑使用現狀、修繕改造需求等信息；收集借閱既有建筑圖紙、建筑修繕工程記錄材料、建筑內系統維護保養記錄等資料，掌握歷史風貌建筑使用功能特點；根據現場資料和文件資料，參考《技術目錄》中的重點技術和推薦技術，確定目標建筑綠色化改造方向。

2）項目方案設計階段

考慮歷史風貌建筑特性，從“四節一環保”綠色建筑理念出發進行方案設計。對于圍護結構、室內環境等方面進行專項評估，并通過檢測測試等手段進行診斷分析。建議進行風環境和光環境模擬，并完成相關計算書，尋求改善措施；通過歷史風貌建筑原有運行能耗數據與修繕后建筑能耗模擬數據的參照對比，評估分析綠色化改造后歷史風貌建筑的能耗水平。

3）綠色施工階段

在歷史風貌建筑綠色化改造施工階段，需要注意以下幾點：（1）裝飾裝修過程中，預防和控制建筑材料和裝飾裝修材料產生的室內環境污染物；（2）采取有效的降塵、降噪措施；（3）對施工廢棄物進行合理處置等。

4）智能化運營階段

綠色化改造完成后，需規范建筑運營管理工作，建立完善的維護制度，定期檢查調試設施設備，充分利用智能化管理系統、能源管理系統、空調智能群控系統等，實現建筑的智能化運營。

3 歷史風貌建筑綠色化改造應用案例——以四行倉庫為例

本文以上海四行倉庫綠色化改造為例，從被動式節能技術、結構優化措施、給水排水系統、暖通空調系統、照明系統、動力系統、建筑智能化系統等七個方面闡述歷史風貌建筑在修繕過程中的綠色化改造路徑。

四行倉庫位于上海閘北區蘇州河北岸，東臨西藏路橋，包括兩座毗鄰而建的近代倉儲建筑（四行倉庫和大陸銀行倉庫）。四行倉庫建于1931-1935年，至今已使用近80年，是1937年淞滬會戰中著名的“四行倉庫保衛戰”發生地。1985年被公布為抗日戰爭紀念地，1994年被列為第二批上海市優秀歷史建筑，2014年調整為上海市文物保護單位（見圖2）。

圖2 上海四行倉庫

本次修繕工程拆除加建的第七層，修繕后建筑高度為27．7m，1層～5層主體鋼筋混凝土無梁樓蓋結構，6層鋼筋混凝土框架結構。主要的施工內容；建筑外立面的保護修繕、抗戰紀念館的建設、室內結構加固和無梁柱帽的保護修繕、恢復南立面原有的特征和西中庭通廊空間等。修繕后建筑總建筑面積為25 550㎡，其中包括抗戰紀念館建筑面積3 891㎡。裝修后的四行倉庫秉持“保護為主、合理利用”的設計理念，將建筑功能改為商業、辦公、紀念館。本次工程中應用了如下綠色節能技術。

1）被動式節能技術

本項目應上海市文物局文物保護管理處保護要求，保留建筑原有飾面，在施工前對外墻各類外飾面材質、質感等進行全面勘察，拍照存檔并分類統計，盡可能恢復外立面原有的顏色及質感，并保留滄桑感和歷史可讀性（見圖3）。為此，四行倉庫修繕工程在原有飾面基礎上，從提高圍護結構熱工性能、充分利用被動式節能技術兩方面提升建筑性能。一方面，在屋面增設140厚泡沫玻璃保溫層，南北里面增設60厚泡沫玻璃保溫層，并采用鋼框低輻射中空玻璃窗（5+6A+5Low-E）代替原單片玻璃，以滿足國家標準《建筑外門窗氣密、水密、抗風壓性能分級及監測方法》中的氣密性要求，改善了外窗、外墻等部位的熱工性能，有效提高歷史建筑熱工性能。同時，利用屋頂天窗的大進深空間引進天然采光和自然通風，選用的鋼化夾層中空玻璃（6+12A+6TP+0．76PVB+6TP）滿足氣密性透光性要求。

圖3 四行倉庫外立面

2）結構優化措施

四行倉庫使用時間近80年，已經過兩次加層改建，本次修繕過程中因重新定位了建筑使用功能的原因，一并改善了結構體系及結構構件，且針對性地修繕加固了建筑結構，提升了建筑的抗震性能。本項目建筑物屋頂新建部分的鋼筋混凝土結構中，HRB400級高強度鋼筋用量占受力鋼筋總量的100%；改造部分的新增鋼樓梯全部采用耐候結構的Q345B鋼材高強鋼材。

建筑物改造部分采用鋼結構，例如：鋼結構樓梯、鋼梁、會議廳頂部的鋼梁+壓型鋼板組合等。修繕過程中，建筑外墻南北立面采用了仿水泥抹灰飾面效果的GRC構件，樓層修繕過程中涉及的窗臺均選用預制混凝土窗臺，不僅為現場施工提供了便利，并對施工現場環境減少了噪聲及粉塵污染。

3）給水排水系統

四行倉庫地上2層以下由市政給水管網直接供水，2層及以上部分由1層生活水池變頻恒壓設備供水，并設置支管減壓閥保證供水點壓力不大于0．2MPa。為滿足新的建筑功能要求，本次工程增設一套太陽能熱水系統，優先選用太陽能熱水作為預熱加水，輔助熱源為租戶自理的容積式燃氣熱水器。

四行倉庫修繕工程按照水平衡測試要求健全了項目用水三級計量儀表設置，室外設置一套埋地總水表，室內按照建筑功能需求設置計量表具：抗戰紀念館與其他商業辦公共用一套供水設備，并在變頻供水設備后分別加裝水表計量；商業部分按餐飲等不同功能要求設置水表計量；其他部位按照使用功能要求，在車庫沖洗、空調用水、太陽能熱水系統均設置水表計量，所有計量滿足上海市《公共建筑用能監測系統工程技術規范》要求。

4）暖通空調系統

四行倉庫修繕工程從建筑功能性分區考慮，公共區域設計全年舒適性空調，紀念館及出租區域預留空調用電量。綜合考慮空調系統的維護管理及節能控制要求以及今后業主租賃的相對靈活性，空調設備采用了變頻多聯機機組、新風系統及排風系統采用了冷凝熱回收技術，主要設備的能效等級均符合現行上海市標準《公共建筑節能設計標準》DGJ 08-107-2012的規定。

空調末端裝置可獨立啟停，且主要功能房間可控數量比例達到90%以上。空調主機采用變頻多聯機，空調冷源的部分負荷性能符合現行上海市《公共建筑節能設計標準》DGJ 08-107的規定。

5）照明系統

四行倉庫修繕工程中走廊、電梯前室、樓梯間等公共區域采用高光效節能燈或LED燈具，室內照明選用直射光比較高、控光性能合理的高效燈具。在走道等公共區域采用分區設計與控制方法，設置智能燈光控制系統，通過控制走道燈光的開啟，以達到節能目的，且滿足安防緊急狀態下強行點亮的控制要求。

照明節能設計要求及措施滿足《建筑照明設計標準》GB50034-2013所對應的照度標準、照明均勻度、統一眩光值、照明功率密度值、能效指標等相關標準值的綜合要求。

6）動力系統

四行倉庫修繕工程中新增8臺無機房電梯，考慮本建筑為文物保護單位，消防電梯下部不能破壞原基礎底板，故未設置集水井。項目采用電梯群控控制、橋廂無人自動關燈技術、驅動器休眠技術等節能措施。

7）綠色施工

四行倉庫修繕工程涉及西側“彈孔痕跡”墻體保護修繕、東側大陸銀行倉庫南北立面清水磚墻復原以及東西立面水泥抹灰墻面修繕等工作。經全面考慮對文物建筑的保護及對建筑滄桑感和歷史可讀性的保留，在工程施工過程中，結合上海市《建設工程綠色施工管理規范》要求，制定了符合歷史風貌建筑保護要求的綠色施工方案。項目在裝飾裝修中采用干式工法，使用仿水泥抹灰效果的GRC構件及預制混凝土窗臺，減少了施工過程中空氣粉塵污染并縮短了施工工期；采用低噪聲設備有效地實現了現場施工降噪消聲效果，減少了對周邊環境的影響。

8）建筑智能化

四行倉庫建筑運行過程中將建筑設備監控系統、變電所能量管理系統、空調系統、公共部位智能照明控制系統、安全防范系統、火災自動報警及聯動系統、有限廣播系統、室內空氣環境監控系統等集成到一個統一的、協調運行的網絡平臺，建筑物機電設備的自動控制與優化運行已實現信息資源的優化管理與共享，給用戶提供安全、舒適、高效、環保的工作和生活環境，并對歷史風貌建筑本體提供了高效、安全的保護措施。

9）工程綠色化技術應用匯總

四行倉庫修繕工程主要應用的綠色化技術（見表2）。本工程基于保護前提，對新的使用功能量身定制設計，對建筑進行保護與再利用設計，提升建筑的安全、舒適、節能各項性能，使老建筑滿足可持續利用的需要，在形成廣泛的社會影響的同時，實現了項目的經濟效益。

表2 四行倉庫綠色化技術應用一覽表

4 結論

1）歷史風貌建筑從初建至今仍作為功能建筑被使用，其建筑性能及舒適性需要滿足現行標準的要求。

2）歷史風貌建筑的修繕維護工作可注入綠色化改造理念，在保留建筑原有風貌同時，利用綠色節能技術提高建筑性能。

3）歷史風貌建筑結構型式多樣，有特殊的保護要求，在綠色化改造過程中需要根據建筑特性進行“定制化”設計。

4）歷史風貌建筑綠色化改造路徑包括項目預評估、項目方案設計、綠色施工、智能化運營等四個階段。

5）歷史風貌建筑綠色化改造具有顯著的社會效益和經濟效益，體現了建筑的可持續發展與利用，符合綠色發展理念。