“雙碳”背景下隴南市武都區(qū)城市更新中的綠色低碳轉(zhuǎn)型技術(shù)探索

馬龍，劉曉慶，趙強，魏雄飛

（蘭州工商學院，甘肅 蘭州 730101）

0 引言

隨著我國城鎮(zhèn)化的水平不斷提高，城市地區(qū)的更新建設(shè)也成為能源消耗的重點領(lǐng)域；同時基于可持續(xù)發(fā)展的內(nèi)在要求和構(gòu)建人類命運共同體的理念，我國也于近年提出“雙碳”目標，即“碳中和”與“碳減排”。目前我國城市建筑的低碳改造主要圍繞于建筑維護結(jié)構(gòu)的保溫與隔熱改造、建筑設(shè)備系統(tǒng)的節(jié)能改造等，節(jié)能減排效果有限；因此，在城鎮(zhèn)化建設(shè)的新時期，實現(xiàn)有效的城市低碳更新就變成了一個亟需解決的問題[1-2]。

1 城市更新中綠色低碳技術(shù)的現(xiàn)狀

1.1 建筑圍護結(jié)構(gòu)

圍護結(jié)構(gòu)即指圍合建筑空間的墻體、屋面、門窗等結(jié)構(gòu)，在建筑更新改造中通常采用綠色建筑材料、綠色設(shè)計以及綠色施工等手段，來實現(xiàn)建筑的節(jié)能低碳。

1）建筑外墻

外墻的低碳改造主要是外墻的保溫改造。外墻保溫材料分為無機保溫材料與有機保溫材料兩大類，無機保溫材料包括泡沫玻璃、巖棉等；有機保溫材料包括PU（聚氨基甲酸酯）、PF（泡沫類塑料）、EPS（聚苯乙烯泡沫）等。實際工程中會根據(jù)保溫效果、施工工藝、經(jīng)濟效果、材料耐久等因素選用，常見保溫材料的技術(shù)特點如表1所示。

表1 常見外墻保溫材料性能對比Tab.1 Comparison of performance of common exterior wall insulation materials

在老舊建筑物的更新改造中，外墻保溫的做法主要分為外保溫和內(nèi)保溫兩種；外墻外保溫做法即是將保溫材料安裝于墻體外側(cè)，優(yōu)勢在于保溫材料通過阻斷溫度傳遞減少結(jié)構(gòu)的溫度變形，延長結(jié)構(gòu)壽命，同時不影響室內(nèi)空間的正常使用；但保溫材料需長時間與環(huán)境接觸，對保溫材料的耐久性、抗侵蝕性都有一定的要求。外墻內(nèi)保溫做法即是將保溫材料安裝于墻體內(nèi)側(cè)，雖然對保溫材料的抗侵蝕性要求有所降低，但由于減小房屋有效使用面積，影響正常使用，故在建筑物的更新改造中，常采用外保溫做法[3]。

墻體外保溫構(gòu)造做法由內(nèi)至外分別為基層墻體、粘結(jié)層、保溫層、抹面層、裝飾層；為方便粘貼保溫材料，基層墻體需保持平整，但老舊建筑物更新改造中建筑墻體多為磚砌，故需用水泥砂漿對基層墻體找平；粘結(jié)層起連接基層墻體與保溫材料的作用，采用專用膠粘劑，工程設(shè)計有需要時，需使用錨栓作為輔助固定件固定；保溫層一般選用保溫板材粘貼或噴涂保溫漿料；抹面層采用抹面膠漿復合纖維網(wǎng)格布。

2）屋面

屋面的低碳改造集中于屋面的防水與保溫改造，兩者在屋面的改造中屬于不同的兩道工序。常見平屋頂?shù)臉?gòu)造層次自下而上分別為結(jié)構(gòu)層、找坡層、找平層、防水層、保溫層以及保護層，建筑物的更新改造中，常將上部失效的保溫層、防水層連同保護層移除后，重新施工以上構(gòu)造。

屋面防水改造的主要材料分為防水卷材與防水涂料兩類，防水卷材以合成高分子防水卷材和高聚物改性瀝青防水卷材為主，防水涂料以合成高分子防水涂料、聚合物水泥防水涂料和高聚物改性瀝青防水涂料為主；卷材防水與涂料防水性能對比如表2所示，在實際改造工程中，綜合考慮建筑屋面使用情況，當?shù)貧夂驐l件，建筑物變形沉降情況，施工條件等選用相適應材料。

表2 卷材防水與涂料防水性能對比Tab.2 Comparison of waterproofing performance between coiled materials and coatings

屋面保溫改造通常采用密度小、吸水率低、導熱性低的保溫材料，常用保溫材料與外墻保溫材料一致；在實際改造工程中，應根據(jù)施工地區(qū)建筑節(jié)能標準，計算確定保溫層厚度。

3）外窗

外窗的低碳改在主要是通過以斷橋隔熱窗替換老舊的鋁合金或木質(zhì)窗框加單層玻璃窗，輔助PU發(fā)泡材料填充窗框與墻體縫隙，提高密閉效果。外窗改造整體難度低，節(jié)能減排效果明顯[4]。

1.2 建筑設(shè)備系統(tǒng)

建筑設(shè)備系統(tǒng)包括供暖、照明、通風、給水、排水、燃氣、空調(diào)、消防、電梯等，其中大部分改造的目的在于提升居住體驗；針對老舊建筑物的低碳改造，目前主要圍繞供暖系統(tǒng)。供暖系統(tǒng)的改造主要是通過更換老化銹蝕的管網(wǎng)、散熱器來實現(xiàn)；已有設(shè)備更換難度大或場地條件不允許，也可實施整體分戶供暖改造，即采用公用立管的分戶獨立循環(huán)系統(tǒng)。

1.3 可再生能源建筑應用系統(tǒng)

可再生能源建筑應用系統(tǒng)主要包括太陽能系統(tǒng)、地源熱泵系統(tǒng)、空氣源熱泵系統(tǒng)等。在老舊建筑的低碳改造中，通常結(jié)合當?shù)刈匀粴夂颦h(huán)境，選擇相適宜可再生能源系統(tǒng)，通過組合儲能系統(tǒng)，為建筑物供電、供暖、供生活熱水，實現(xiàn)建筑物清潔能源的部分替代。但考慮到該應用系統(tǒng)需安裝于老舊建筑，對屋面、墻體等結(jié)構(gòu)強度有一定要求，使用時需定期維護設(shè)備，故在老舊建筑更新改造中，還屬于探索階段。

2 城市更新的問題及對策建議

2.1 城市更新的問題

目前，在我過國策和甘肅省相關(guān)規(guī)劃的推動下，城市更新已有一定量的理論研究成果，在老舊小區(qū)的低碳更新改造上，也有可行的施工方案與技術(shù)，此類成果一定程度上是隴南市武都區(qū)城市更新發(fā)展的基礎(chǔ)。然而，在隴南市武都區(qū)的更新中我們所面臨的問題包括：

1）在設(shè)計方面，老舊建筑低碳改造方案偏向于使用新建建筑物的節(jié)能方案，而非獨立設(shè)計的改造方案。從建筑設(shè)計角度來看，建筑設(shè)計是在當時特定的設(shè)計理念及技術(shù)條件下完成的，但隨著施工技術(shù)、建筑材料、設(shè)計理念的更新發(fā)展，部分設(shè)計內(nèi)容與目前的“雙碳”理念存在出入；例如建筑窗戶的設(shè)計，窗的面積大小同時受采光與保溫要求的約束，在外墻保溫以及門窗節(jié)能技術(shù)未普及的年代，西北地區(qū)的建筑物往往以小窗的設(shè)計來確保建筑的保溫，室內(nèi)自然采光的不足必然會以能源替代；在如今的老舊建筑物低碳改造中，涉及更正當時建筑設(shè)計缺陷的改造設(shè)計非常稀少。從結(jié)構(gòu)設(shè)計角度來看，老舊建筑物往往采用的是磚混結(jié)構(gòu)或框架結(jié)構(gòu)，正常使用條件下，受生物、氣候、機械等因素影響，材料的強度、耐久性較新建時有不同程度的降低；采用新建建筑節(jié)能方案改造之后，建筑外墻、屋面等部位的荷載也有不同程度的增加，這對建筑結(jié)構(gòu)的安全性存在影響；同時隨著建筑材料強度與耐久性的降低，節(jié)能材料與原有建筑材料之間的協(xié)同性不足，存在提前剝落或者失效的隱患。

2）在施工方面，老舊建筑低碳改造需按工序分批進行，施工周期長效率低。目前施工所參照的是建筑節(jié)能設(shè)計相關(guān)的規(guī)定，規(guī)范中對外墻的保溫、屋面的防水與保溫等有明確的技術(shù)要求與施工標準，例如屋面的保溫與防水構(gòu)造，雖然都在屋面且屬上下關(guān)系，但在施工中需先施工防水層，檢查合格后再施工保溫層；在老舊小區(qū)的改造中，為保證各項施工質(zhì)量，施工周期普遍半年到一年，嚴重影響居民的正常生活。

3）在維護方面，老舊建筑的低碳改造有效期短，后續(xù)維護維修難度大。根據(jù)《建設(shè)工程質(zhì)量管理條例》，現(xiàn)有改造項目的保修期普遍為5年，考慮到改造方式為多工序現(xiàn)場一體化施工，整體性好，但在后期的使用中，維修或者更換某些構(gòu)造時，還需重復先拆后修的步驟，工作難度大、工作周期長；同時老舊建筑的反復拆、建，對結(jié)構(gòu)安全性、耐久性也存在不利影響。

4）在“雙碳”理念方面，老舊建筑的低碳改造思維固化、方式單一。在目前的建筑更新中，設(shè)計思路主要圍繞在維護結(jié)構(gòu)的保溫、防水改造，然而低碳減排的方式是多樣的，在已有的方案中缺少其他方式的創(chuàng)新與嘗試，例如再生能源系統(tǒng)在建筑更新中的設(shè)計與應用。

5）在改造效果方面，低碳改造的效果沒有持續(xù)的監(jiān)測與研究。現(xiàn)有改造項目交付使用之后就標志著全部工作的完成，但是改造之后建筑物的質(zhì)量效果、運行效果、經(jīng)濟效果、減排效果都沒有后續(xù)的監(jiān)測與研究，很多現(xiàn)有的研究成果也僅僅是改造之前的預測效果，這也導致近些年改造的模式基本固定，缺乏創(chuàng)新。

2.2 城市更新的對策建議

1）系統(tǒng)化設(shè)計。所謂系統(tǒng)化設(shè)計是指在考慮適用、安全、經(jīng)濟、美觀的前提下，對建筑、結(jié)構(gòu)、設(shè)備的低碳一體化更新設(shè)計，同時結(jié)合環(huán)境氣候、建筑特色，融合先進的低碳節(jié)能技術(shù)。老舊建筑的問題集中于性能下降、功能欠缺，改造的思路也是趨向于完善功能，提升居住體驗；系統(tǒng)性的綜合設(shè)計有利于在保證適用、安全的前提下，最大化的降低改造成本，提升節(jié)能減排效果。

2）模塊化改造。裝配式建筑在我國建筑行業(yè)已有廣泛的應用，在老舊建筑的低碳改造中，我們也可以借鑒裝配式思路，采用模塊化的方式設(shè)計、生產(chǎn)、施工；例如將屋面防水與保溫構(gòu)造集成設(shè)計，采用預制方式制作屋面配件，現(xiàn)場安裝施工。采用模塊化預制工藝，即能解決改造工期長、居民生活影響大的問題；也能改善改造工程后期維護維修的困難。

3）再生能源系統(tǒng)的建筑應用。隴南市有著豐富的日照、風能等清潔能源，在建筑的低碳改造中，可以將清潔能源系統(tǒng)與建筑設(shè)備系統(tǒng)結(jié)合，通過合理利用建筑的改造空間，將清潔能源的收集、儲存、使用與建筑的采光、供熱、供電等結(jié)合，實現(xiàn)建筑清潔能源的部分替代。

4）綠色建材的應用。現(xiàn)有的絕大部分建筑材料都不屬于綠色建材的范疇，它們在生產(chǎn)、使用或是廢棄處理時，均對環(huán)境有一定的影響。老舊建筑改造的核心在于低碳改造，改造材料的碳排放也應是考慮因素之一。例如建筑的低碳改造主要圍繞維護構(gòu)件的保溫，設(shè)計施工中可以考慮采用環(huán)境影響小的泡沫玻璃、巖棉等。

5）智能監(jiān)測管理的應用。數(shù)字技術(shù)的廣泛應用是推動社會發(fā)展的關(guān)鍵之一，建筑的設(shè)計、施工環(huán)節(jié)均有數(shù)字技術(shù)的融入，借著老舊建筑的改造，將智能監(jiān)測管理系統(tǒng)與建筑的管理融合，智能監(jiān)控、調(diào)節(jié)建筑內(nèi)部環(huán)境，降低建筑使用中的碳排放。

3 結(jié)語

融合低碳理念的城市更新，是目前城鄉(xiāng)建設(shè)的重點與熱點；通過對隴南市武都區(qū)老舊建筑改造工藝的調(diào)查，分析對比常見建筑低碳改造的措施，討論現(xiàn)有技術(shù)在設(shè)計、施工、維護維修、“雙碳”理念、改造效果方面的不足，并針對隴南市武都區(qū)的城市更新從系統(tǒng)化設(shè)計、模塊化改造、再生能源系統(tǒng)的建筑應用、綠色建材的應用、智能監(jiān)測管理的應用等方面提出建議。