既有建筑綠色化改造關鍵技術示范初探
——以杭州萬松嶺煙廠廠房改造為例

洪天超Hong Tianchao

（杭州市上城區建筑節能協會，浙江杭州 310002）

0 引言

面對城市化進程快速發展、資源儲量有限的現狀，“大拆大建”的粗放型建設方式已不能適應“高質量、綠色發展”的新時代需求，推進既有建筑綠色改造將是城市發展的重要方向。

我國的既有建筑面積已達460億㎡，但其中僅有0.53㎡是綠色建筑（含綠色建筑示范工程和綠色建筑標識項目），僅占現有建筑面積的0.1%。對既有建筑進行綠色化改造，不僅可以提高建筑的安全性能、完善建筑的使用功能，還能夠顯著提升建筑的節能、節水性能，提高室內環境質量，有效改善人們的工作和生活環境，增強人們的幸福感、獲得感、安全感。既有建筑綠色化改造作為未來發展的重要抓手，經濟效益、社會效益和環境效益巨大，是我國建筑行業發展的重要方向，是促進城市和社會綠色發展的重要舉措，因此，對既有建筑綠色化改造關鍵技術進行研究十分必要[1]。本文以杭州萬松嶺煙廠廠房改造為例，主要從改造原則和改造技術出發，對舊廠房的綠色化改造關鍵技術進行探討，可為后期進行舊廠房改造、城市有機更新提供指導。

1 項目概況

該項目建造于1995年，功能為卷煙廠廠房，按89系列標準規范進行設計。萬松嶺杭州卷煙廠用地面積32135㎡，地下一層、地上三層，建筑高度約23m。總建筑面積68802㎡，地上建筑面積66200㎡，地下建筑面積2602㎡，建筑基底面積16160.4㎡，容積率2.06。

建筑外立面以白色涂料為主，局部為橙色鋁板，部分屋頂為瓦屋面，圍護結構未設保溫系統。在建筑入口處及部分轉角位置有少量玻璃幕墻。底層部分位置設置有卷閘門。

主廠房經多年工業使用，局部結構構件存在不同程度的混凝土碳化、腐蝕和裂縫，個別地方存在水漬。外填充墻局部位置存在較大裂縫。屋面防水有老化跡象。另外，局部經前期改造后，存在與原圖紙不符之處。

2 改造原則

杭州萬松嶺煙廠作為不可再生的城市獨特工業遺存，改造過程中要充分尊重工業遺存物質載體，尊重工業遺存情感延續，積極完成內部功能更新，使建筑在城市的“新陳代謝”“新老交替”過程中，緊跟城市高速發展的“腳步”。最終目標是采用新技術，新材料，以節約資源，實現建筑的可持續發展。

改造依附杭州當地深厚的文化底蘊，力求融合現代審美觀、現代工藝、現代材料，為客人精提供致、舒適的現代購物休閑體驗。依據建筑形態與平面布局，將廠區獨特的工業資源與科技、時尚、藝術、文化等元素結合，將時尚設計、品牌發布、演藝展示、飲食娛樂休閑等活動融入其中，使之成為引領時尚生活休閑的集聚地。

3 改造技術

3.1 規劃與建筑

（1）場地

項目在改造規劃初期，為保持場地車行、人行交通流線設置合理，維持了原有場地的地形地貌，節省了經濟投資。圍繞建筑道路基本滿足消防車通行的要求，機動車設有停車場，局部沿道路兩側設置停車位，整體建筑場地的車行、人行路線清晰合理，交通流線順暢，充分滿足了交通與消防通行要求。

場地內有兩處集中綠化，均采用了喬、灌、草結合的復層綠化方式，種植區域覆土深度和排水能力滿足植物的生長需求。因為建筑背靠山體，故在項目場地周邊修建大面積的綠化帶，不僅能夠調節地表溫度和濕度，維持地表生態平衡，還可極大地豐富室外景觀。

（2）建筑功能

改造項目非常注重建筑風格的協調統一，減少了裝飾性構件的使用。按照“修舊如舊”的原則，對廠房立面進行微調和利用。室內加建小型會務、展示體塊及周邊回廊，形成豐富多變的室內空間；針對陶瓷品市場倉庫改造，在不大拆大建的前提下，對破舊不堪的倉庫修改建筑外立面，調整建筑內部功能，使得建筑、庭院等具有中式傳統建筑的特點。

改造后的主體功能分區明確，建筑功能之間通過有組織、清晰的空間構架形成緊密聯系的整體。配合層數及功能，設置12部電梯（包括保留的西北側2部電梯），其中客梯9部，在東北側還設置有自動扶梯；樓梯的疏散寬度及疏散距離均滿足規范要求。

（3）圍護結構外保溫

建筑原外立面以白色涂料為主，局部為橙色鋁板，部分屋頂為瓦屋面，未做保溫。在此次改造中，依據現行國家標準《公共建筑節能設計標準》（GB 50189）、《民用建筑熱工設計規范》（GB 50126）及浙江省《公共建筑節能設計標準》（DB 33/1036），分別對屋面、外墻、架空樓板等做了外保溫。同時，采用熱工性能較好的外窗，并對外窗進行外遮陽。

屋面：水泥砂漿（20.0mm）+碎石，卵石混凝土（C20細石混凝土）（40.0mm）+擠塑聚苯板（60.0mm）+防水卷材、聚氨酯（1.5mm）+水泥砂漿（20.0mm）+爐渣混凝土、水泥砂漿（30.0mm）+鋼筋混凝土（120.0mm）+石灰水泥砂漿（20.0mm），平屋頂傳熱系數K=0.46W/（㎡·K）。

外墻：聚合物抹面抗裂砂漿（3.0mm）+巖棉板（擺錘法）（30.0mm）+蒸壓加氣混凝土砌塊（B07級）（200.0mm）+水泥砂漿（20.0mm），外墻傳熱系數Kp=0.70W/（㎡·K）。

底部自然通風的架空樓板：碎石，卵石混凝土（C20細石混凝土）（30.0mm）+鋼筋混凝土（200.0mm）+巖棉板（擺錘法）（20.0mm）+聚合物抹面抗裂砂漿（3.0mm），Kp=1.50W/（㎡·K）。

外窗：隔熱金屬型材多腔密封窗框K≤5.0[W/（㎡·K）]，框面積≤20%（6mm透明+12空氣+6mm透明），傳熱系數3.20W/㎡·K，玻璃遮陽系數0.86，氣密性為4級，可見光透射比0.71。建筑立面墻體外有敞開外廊，可遮陽。

地面：碎石，卵石混凝土（C20細石混凝土）（30.0mm）+水泥砂漿（20.0mm）+鋼筋混凝土（100.0mm）+夯實黏土（1000.0mm），地面傳熱系數K=1.04W/（㎡·K）。

（4）中庭采光井

原有的舊廠房沒有中庭。由于原建筑功能為廠房，進深較大，室內環境質量不高。在改造過程中，通過增設一個圓形的中庭將各功能有序組織在一起，同時又創造出趣味共享的公共空間。改造后，中庭可以改善各功能空間的采光環境、風環境、室內景觀微環境。中庭在冬季是個封閉的大暖房，在過渡季節，是一個敞開空間，室內和室外可保持良好的空氣流通。在夏天，南窗百葉能有效避免陽光直射，使中庭成為一個巨大的涼棚。

3.2 結構與材料

方案改造前后的使用荷載和功能均發生了較大變化，對相關結構構件的影響較大。經計算，原設計的結構構件存在承載能力不足或耐久性不足的狀況，不能完全滿足后期的使用功能要求，故需對原結構構件進行加固處理，才能實現從廠房到綜合體的改造。

（1）結構鑒定

根據現行國家標準《混凝土結構加固設計規范》（GB 50367）和國標圖集《混凝土結構加固構造》（13G311-1）的要求，對建筑結構進行鑒定，并由有資質的單位給出檢測報告。主要鑒定內容為：原結構可靠性鑒定和抗震能力鑒定。改造前實施結構可靠性鑒定，包括靜力鑒定和抗震鑒定，以確定改造范圍和內容；改造后進行可靠性鑒定，以確定是否可延長使用年限。

（2）改造技術

功能變化后，荷載改變，局部上空拆除，需對項目進行結構加固。所采用的加固方法主要包括：灌膠粘鋼技術、碳纖維加固技術、植筋技術等。

（3）材料選用

混凝土：C30～35，鋼材及碳纖維，鋼筋HPB300級（fy=270N/mm2），HRB400級（fy=360N/mm2），鋼材Q235B、Q345B，焊條E43型、E50型。碳纖維選用聚丙烯腈基（PAN基）12k及以下的小絲束纖維，膠粘劑選用專門配置的改性環氧樹脂A級膠粘劑，阻銹劑選用烷氧基類或氨基類噴涂型阻銹劑。

砌體：首層樓面以下墻體采用MU15混凝土實心磚，M10水泥砂漿實砌。其余框架填充墻建議采用蒸壓加氣混凝土砌塊或其它輕質隔墻（容重不超過8kN/m3），以減輕荷載，滿足使用要求，減小加固量。

3.3 暖通空調

（1）空調冷熱源

該工程在改造前沒有暖通空調系統，改造時按現行國家標準《民用建筑供暖通風與空氣調節設計規范》（GB 5073）對熱負荷和逐時冷負荷進行詳細計算。根據改造后的建筑使用功能特點，綜合現實因素，決定采用大溫差高效型冷水機組和真空熱水機組作為冷熱源。夏季冷源選用三臺離心式冷水機組和一臺螺桿式冷水機組，設計空調水系統供回水溫度為6℃/13℃，其中離心式冷水機組采用主機變頻技術，以提高部分負荷時主機的能效；冬季采用兩臺燃氣型真空熱水機組，設置于地下熱水鍋爐房內，供回水溫度為60℃/50℃。同時，空調冷熱水系統均采用一次泵變頻變流量設計，根據末端負荷變化，通過變頻調節供水量，達到節能的目的。

（2）冷熱源分項計量

選用滿足國家能效等級要求的空調水輸送系統，通過機房群控系統協同控制各種設備。在系統每個單位供回水支管處設置靜態平衡閥和能量計，對所有用能單位進行分項計量收費。

3.4 給水排水

（1）供水系統

該項目最高生活用水量約為845m3/d，最低約為102m3/d。給排水改造時，根據建筑類型及當地供水狀況，生活給水充分利用城市供水壓力，由城市自來水壓直接供水，避免再次增壓。根據不同用戶的用水性質，在管道入口處加設減壓閥，把配水點出水壓力控制在0.2MPa及以下，減少因水龍頭出流壓力過大造成的水資源浪費。室內給水管道采用MFPPR和FPPR塑料給水管，熱熔連接；室外埋管地道采用球墨鑄鐵管和鋼塑復合管，分別采用橡膠墊承插連接和絲扣連接；選用性能高的閥門、零泄漏閥門并進行管道水壓試驗，避免管道滲漏。同時，保留了原廠區內的大部分主要給排水管道。

按用途設置用水計量水表，商業網點、公共衛生間等均安裝了水表，且均選用了高靈敏度計量水表，計量水表安裝率達100%。

（2）節水器具

根據有關數據統計，生活用水占城市用水量的45%以上。用水器具是公共供水管網的終端，用戶直接使用和接觸，使用量大，分布范圍廣，與居民生活密切相關，加強節水器具的管理是開展城市節約用水工作的主要途徑。因此，該項目在改造過程中采用的衛生器具均滿足《節水型生活用水器具》（CJ164）及《節水型產品技術條件與管理通則》（GB 18870）的要求。坐便器采用有大、小便分檔沖洗的沖洗水箱，沖洗水量不大于6L。

（3）非傳統水源利用

在我國，由于理念和技術原因，非傳統水源一直沒有得到有效利用，但隨著水資源的日益短缺以及水處理技術的進步，非傳統水資源的利用也越來越被廣泛認可和重視。利用非傳統水資源可以緩解水資源緊缺、提高用水效率、減輕水環境污染。生態城市在規劃階段已經考慮了非傳統水資源利用所需要的基礎設施，所以該項目在改造過程中使用非傳統水資源，既節約水資源又節省成本。該項目屋面雨水經虹吸排水系統收集后，排入雨水收集池，經過濾、消毒后進入中水箱。經中水變頻給水裝置加壓后，主要供景觀水池補水和綠化澆灑。

（4）其他節水設計

該項目其他節水措施還包括：綠化草坪采用微噴或滴灌等節水灌溉方式；空調冷卻水設冷卻塔冷卻循環使用，冷卻塔集水盤設連通管保持水量平衡。

3.5 電氣節能

（1）供配電系統

該項目的供配電系統主要節能措施如下：（1）采用10kV供電，在地下1層盡量靠近負荷中心處，設置10/0.4kV變配電所，使中壓供電深入負荷中心，縮短低壓供電距離，減少線路損耗；（2）參照全國民用建筑工程設計技術措施節能專篇——電氣（2007年版），該項目變壓器裝置指標按大型商業綜合體變壓器裝置指標，設計為170VA/m2，變壓器裝機容量為9700kVA；（3）選擇SC（B）11-Dyn11型高效低能耗節能型變壓器，根據負荷分布情況，選取容量與實際負荷相配合的變壓器，提高變壓器的技術經濟效益，優化變壓器的經濟運行方式（運行方式為兩兩變壓器組合，每臺變壓器的負載率為75%左右）。合理分配相位，使三相盡量平衡。改善變配電所的通風降溫條件，控制變壓器工作溫度；（4）變配電所在低壓側設置集中無功補償裝置，使變壓器低壓側功率因數不低于0.95，低壓無功補償裝置應采用分相補償及混合補償措施，不等容量分組循環自動投切。熒光燈、節能燈等氣體放電燈設置單燈就地補償；（5）在變電所集中無功補償電容器上串接適當參數的調諧電抗器，或采用晶閘管投切調諧濾波器，以抑制線路上3次及以上的諧波。

（2）照明系統

針對照明系統，該項目所采取的節能措施如下：（1）選用節能高效光源及燈具，光源的選擇應滿足顯色性和啟動時間的要求。辦公建筑以節能燈和LED燈為主，宜采用T5細管直管三基色熒光燈，光效不低于90lm/W，辦公室內光源如采用LED燈，光效不低于75lm/W，色溫不低于4000K；商場營業廳、超市的一般照明以T5細管直管三基色熒光燈、小功率陶瓷金屬鹵化物燈、緊湊型節能筒燈為主，重點照明輔以小功率陶瓷金屬鹵化物燈、LED燈。精裝區域照明系統應由建筑師、專業的照明顧問、室內設計師、機電顧問及精裝修設計師相互協作，選擇燈具樣式并定位燈具位置。照度指標在300Lux及以上且功能明確的場所，采用一般照明和局部照明相結合的方式；（2）鎮流器等燈具附件的選用：熒光燈應配用電子鎮流器或節能電感鎮流器，高壓鈉燈、金屬鹵化物燈配用節能電感鎮流器，單燈功率因數不應低于0.95；（3）在滿足眩光限制和配光要求條件下，應優選效率和效能高的燈具。照明燈具的效率要求滿足《建筑照明設計標準》（GB 50034—2013）第3.3.2條要求；（4）照明功率密度限值應按《建筑照明設計標準》（GB 50034—2013）中的目標值執行，建筑室內照度、統一眩光值、一般顯色指數等指標應滿足現行國家標準。

（3）能源管理計量系統

該項目能源管理計量系統主要包含電能分項計量系統、能量計量系統、流量計量系統及燃氣燃油計量系統，分項計量系統應能提供所有能耗節點的電耗數據。建筑用電分項計量能耗結構包括：如電梯、給排水系統、非空調通風等動力設備用電，暖通空調用電，特殊用電（包括信息中心、廚房、娛樂健身、電熱水器、外供用電）以及照明、插座用電。用電分項計量系統應具備向當地主管部門監管平臺傳輸數據的功能。用于內部節能考核的有功電能計量裝置，精度等級不應低于1.0級，且不應與電業收費的計量裝置串接，用電計量裝置必須具有數據遠傳的功能，應具有RS－485標準串行電氣接口。用于電業收費的電能計量裝置，應滿足當地電業部門的要求。

（4）建筑設備監控管理系統

該項目采用建筑設備監控管理系統對給排水系統、空調、通風、冷熱源系統、電梯、電氣照明和其他機電設備進行監測、集中管理和直接數字系統控制，其內容包括參數監測、設備狀態顯示、自動調節與控制、工況自動轉換、能量計量及中央監控與管理等，可實現最優化運行。

4 結語

本文以萬松嶺卷煙廠廠房改造項目為例，探討既有建筑綠色化改造的關鍵技術。該項目改造本著“適用、經濟、美觀”的原則，因地制宜，采用了大量的綠色建筑技術，在節能、節材、節水、環保方面做了許多嘗試，采用的綠色建筑技術和系統包括：灌膠粘鋼、碳纖維、植筋等高性能加固技術，綠色灌溉技術，低壓無功補償和諧波抑制技術，能源管理計量系統，建筑設備監控管理系統等。綠色建筑技術的應用重在優化組合，而不是綠色建筑技術的無節制堆砌，萬松嶺卷煙廠通過綜合各單項節能技術亮點，集成創新，取得了良好的節能成效，對舊廠房改造提供了示范。