從制造到智造的脫變

彭鴻亮 林武生

摘要：在中國城市化進程中，由于交通條件改善，區位的提升，產業結構調整，原有建筑需要轉化使用功能，為適應這種轉變，原有建筑面臨著形式、熱工性能和設備等方面改造。本項目是一個南方實際的既有建筑改造綠色實踐項目，將在既有建筑改造中實現資源的實現循環利用，將綠色建筑和綠色技術有機運用于既有建筑改造中。本文即是對綠色建筑自身設計的內容介紹，相信此文對其他綠色建筑的實踐定會有所裨益。

關鍵詞：既有建筑改造 綠色建筑

綠色建筑是指在建筑的全壽命周期內，最大限度地節約資源（節能、節地、節水、節材）、保護環境和減少污染，為人們提供健康、舒適和高效的使用空間，與自然和諧共生的建筑。本文以老廠房改造成辦公樓，針對南方地區的氣候帶條件，從建筑本身設計的角度來研究，主要解決建筑自身的通風、遮陽等問題，分析其主要特點，試構建綠色建筑設計的整體思路。

南海意庫項目位于改革開放的前沿城市深圳，八十年代初，深圳特區內開始大量興建工業廠房以吸引境外投資者開展“三來一補”業務，建于1980年的深圳蛇口日資三洋廠房是最早的多層通用廠房之一。他不僅是深圳城市建筑再生的典型案例，也因其在節能環保方面的高標準而大獲好評。南海意庫通過有效的經濟成本，改善室內空間的生態環境，提高空間舒適度，成為舊廠房改造典范之作。

綠色建筑設計應用：

1 區域通風研究

本項目地處城區，南側和東側都是建筑高度高、密度大的住宅區，深圳的過渡季節的主導風向是東南偏東風，由于東側和南側的既有建筑的阻擋，使得本項目的室內自然通風條件一般。經計算，區域的通風能夠滿足基本的要求。 (如圖一所示)

2太陽能拔風煙囪研究

深圳市全年空氣溫度低于28℃的累計小時數占全年總時數的60%，尤其是在過度季節里只要合理組織自然通風；就完全有可能不開空調而滿足較為舒適的室內環境。

改造廠房擬采用六個截面為3000×3000的屋面熱壓拔風煙囪；在過渡季節實現自然通風，以4月份（過渡季節）為例來分析被動式太陽能通風煙囪的通風效果，假設太陽能煙囪內的集熱裝置可以把30%左右的太陽輻射吸收并加熱空氣，并設置室外環境溫度為28℃，室內熱負荷為50W/ m2。模擬結果顯示，三個高10米的太陽能通風煙囪，能產生約為5pa的熱壓，太陽能煙囪的斷面風速為1.8m/s，相應的通風量為:311040m3/h，相當于室內5次/小時的換氣量。

太陽能拔風系統可以延長過渡期近兩個月，按15～20度／平米·月計算，每年可以節約電耗約60～80萬度,下面是利用計算機模擬技術完成的室內熱壓、溫度、風速和空氣齡效果分析圖。(如圖二所示)

3內天井日照模擬對比的研究

公共建筑進深一般較大，人工照明與室外光照在窗口附近區域形成重疊，造成能源浪費，在本項目中充分考慮了上述影響，中庭頂部為玻璃棚且布滿太陽能光伏電池板，該頂棚具有良好的遮陽效果又有一定的透光率。室內照明燈具按照內區與外區進行配置，且外區燈具可以實現控制。利用計算機模擬技術對3號廠房中庭自然采光效果進行了評估，其平均采光強度為2.51（流明），換算成照度值為100.4（勒克司），基本滿足室內公共區域的照度要求。此時，對應的頂層玻璃透光率為0.282。

在全陰天不利情況下，整個樓層工作面約有2000 m2的面積照度高于300 Lx，白天基本可以不開燈。相對未加天井的情況，約1000 m2的面積得到改善，按照平均每平方米10W/m2的照明耗電功率計算，可減少10kW的照明用電功率。（如圖三、四所示）

就全大樓而言，每層功能不盡相同，但采光天井貢獻率相差不大，則全樓累計可減少約40kW的照明用電功率。按照每天工作10小時計算，每天可以減少約400kWh/天，按每年工作時間250天計算，每年可節約照明用電約10萬度。

4 “生態核”復合空間技術

“生態核”復合空間技術包括生態中庭、空中花園和生態倉等多種形式。其主要特點為：1) 是一個具有溫室效應的陽光房。2）是一個促進通風換氣的熱壓通風空間。3）是一個具有微型植物群落的綠色空間。

5水平和垂直遮陽設計

項目位于東經113°54′43″，北緯22°29′24″，全年空調季約為每年的5月初至9月底；其中6月中下旬日照太陽可達最大角并使建筑北面也可有強烈的直射光。通過分析比較，東面建筑采用固定百葉遮陽為主，局部采用自控活動百葉。固定百葉可通過精確計算出百葉的截面尺寸和水平夾角。（如圖六所示）

在西立面生態綠化墻，生態綠化墻的附著植被可以隨季節的繁茂和衰減，使遮擋陽光的效果在夏秋季節比冬春季節要多，適應深圳氣候變化對建筑的影響。

東立面采用“垂直+水平”遮陽，通過日照方位角計算固定式垂直遮陽角度，優化遮陽的降低輻射效率。

室內遮陽也可以改善室內自然光照，防止眩光的影響。

經計算，節能率為４％，每年節約電耗約10~11萬度。

7外墻保溫和Low－E中空玻璃

盡量保留外墻墻體，減少拆除量。在原有內墻內側砌筑100mm厚加氣混凝土砌塊結合原有墻體內墻保溫。

本項目主要部位采用Low—E中空玻璃幕墻為主，局部熱鏡或智能玻璃等多種玻璃幕墻組合。中空玻璃滑拉窗或中空加中間Low—E膜玻璃斷熱結合金窗框或玻璃鋼窗框。主要技術指標應可達到抗風壓強度P≥2.5kPa，氣密性q≤1.5m3/（m· h）,水密性△P≥250Pa，隔聲性Rw≥30dB，傳熱系數K≤3.0W/（m2 · K），達到國家建筑節能設計標準要求.防火及剛性良好，采用三元乙丙膠條密封，空腹型材應采用增強板或局部加強板的鉸鏈連接技術。經計算，節能率達８％，每年節電約19~21萬度。

經一年的實際測算，本項目節能率達到66.7%，單位平米年能耗為66kwh/㎡.y，如果按甲級辦公建筑約130～200 kwh/㎡.y的平均能耗計算,按本項目建筑面積2.5萬㎡計算，每年可以節電200～240萬度，折合每年可以節省標煤1000噸，每年可以減排二氧化碳約2000噸。本項目綠色技術增量成本為800萬元，按每年節電費200萬元計算，綠色技術投資回收期在5年以內（資金年利率5.5%）。

4 總結

綠色建筑首先他本身必須是一個健康建筑，就比方有先天障礙的運動員，肯定比不過健康的運動員一樣，只有在這種情況下，根據項目條件選用較為可靠合適的綠色技術，在合理的成本目標之下,進行全生命周期成本的計算,以達到在建筑運營生命內的最小耗費。

在既有建筑改造中所采用的綠色建筑技術遠遠不是終極目標，綠色建筑實踐就是一個不斷探索，不斷完善的過程 ,包含了人與自然、社會環境的和諧共處法則，對既有環境的尊重與合理利用，對人類社會發展的高度責任感。

參考文獻：

[1]中華人民共和國國家標準，綠色建筑評價標準（GB/T 50378-2006）。北京：中國建筑工業出版社，2006.

[2]中華人民共和國國家標準。住宅性能評定技術標準（GB/T 50362-2005）.北京：中國建筑工業出版社，2005.

[3]劉加平.建筑物理（第四版）[M].北京:中國建筑工業出版社，2009.

[4]住房和城鄉建設部科技發展促進中心 綠色建筑評價技術指南.北京:中國建筑工業出版社，2010.