舊工業(yè)建筑綠色節(jié)能改造技術(shù)的應(yīng)用研究

劉東宏

（四川眾銘建筑設(shè)計有限公司，甘肅 蘭州 730000）

當(dāng)前城鎮(zhèn)化發(fā)展進程不斷加快，部分舊工業(yè)建筑已經(jīng)嚴重影響到城市整體的形象，急需對其進行改造。但由于傳統(tǒng)改造技術(shù)含量偏低，并且沒有引入綠色環(huán)保概念，造成了大量能源和資源的嚴重浪費[1]?；诖?，本文針對舊工業(yè)建筑的改造問題，開展對其綠色節(jié)能改造技術(shù)的設(shè)計研究。

1 舊工業(yè)建筑綠色節(jié)能改造技術(shù)的應(yīng)用

1.1 舊工業(yè)建筑外圍護結(jié)構(gòu)節(jié)能改造

在早期的老舊工業(yè)建筑中，耗能最高的結(jié)構(gòu)為建筑外圍結(jié)構(gòu)，此部分結(jié)構(gòu)的能耗約占建筑整體能耗的70.0%，其中外墻結(jié)構(gòu)、窗框結(jié)構(gòu)與建筑屋頂可在建筑中傳遞的熱量分別為20%、30%與35%。由此可知，實施建筑外圍護結(jié)構(gòu)節(jié)能改造工程，可以降低舊工業(yè)建筑整體能耗在傳遞中的熱量損失。針對提出的觀點，可以選擇高效率保溫隔熱類的材料，進行建筑外部墻體的鋪設(shè)，并根據(jù)建筑工程的綜合需求，與室內(nèi)溫度要求，對墻體進行保溫設(shè)計[2]。而針對舊工業(yè)類型的建筑而言，直接在外部墻體上加裝或鋪設(shè)保溫層的方式，所起到的作用是微乎其微的，因此，可以參照內(nèi)外溫差理論，對外部維護區(qū)域，實施綠色節(jié)能改造設(shè)計。確保通過此種設(shè)計方式，使室內(nèi)環(huán)境達到一種“保溫”與“隔熱”的效果，而要在具體工程中落實此項措施，滿足工程的此種設(shè)計目的，施工單位提出一種設(shè)置墻體外圍結(jié)構(gòu)種植構(gòu)件的方式，并在完成對綠植的初步處理后，對植被與盆栽進行移植，使綠植在建筑周圍形成一個“綠化帶”或“綠化墻”，此種改造方式不僅可以滿足建筑節(jié)能改造工程的基礎(chǔ)需求，也可以在一定程度上起到綠化與裝飾環(huán)境的作用。

盡管圍護結(jié)構(gòu)中的門窗類結(jié)構(gòu)在外墻維護結(jié)構(gòu)中的占比較低，但將其與建筑中的其它結(jié)構(gòu)進行比對后可知，門窗結(jié)構(gòu)的保溫隔熱性能是最差的，施工方倘若忽視了對門窗結(jié)構(gòu)的保溫設(shè)計，不僅會影響室內(nèi)的保溫效果，也會影響舊工業(yè)建筑的隔音效果。因此，在對舊工業(yè)建筑中的門窗類結(jié)構(gòu)進行節(jié)能設(shè)計時，可以從門窗選材與門窗施工工藝兩個方面進行改進[3]。例如，在進行材料選擇時，可優(yōu)先選擇以Low-E 材料為主的低輻射透明玻璃，此種玻璃在建筑結(jié)構(gòu)中應(yīng)用時，可滿足光譜選擇性需求，也可根據(jù)建筑所屬地區(qū)的光照差異性進行光線過濾，減少直射在室內(nèi)的紫外線，保留室內(nèi)溫度，從而達到一種最佳保溫效果。總結(jié)上述提出的有關(guān)研究成果，對舊工業(yè)建筑外窗結(jié)構(gòu)節(jié)能改造方法進行整理，如表1 所示。

表1 舊工業(yè)建筑外窗結(jié)構(gòu)節(jié)能改造方法

總體來說，在進行此部分改造時，應(yīng)從建筑整體結(jié)構(gòu)層面考慮，并綜合節(jié)能改造需求，選擇與地區(qū)環(huán)境較為匹配的植被作為綠化設(shè)計材料，例如，南方地區(qū)環(huán)境較為潮濕、悶熱，因此，可以選擇熱帶植被作為“綠化帶”設(shè)計的植被，北方地區(qū)環(huán)境溫差較大、整體較為干燥，因此，可以選擇生存能力較強的植被進行綠化改造設(shè)計。

1.2 基于綠色材料設(shè)計建筑節(jié)能設(shè)備

在對建筑進行綠色節(jié)能改造過程中，還可通過選擇綠色材料的方式，對建筑節(jié)能設(shè)備進行設(shè)計。而此時，太陽能電池板便是一個很好的選擇，將太陽能電池板應(yīng)用到改造設(shè)計中，可以利用太陽能對建筑內(nèi)設(shè)備進行供電[4]。對于進深較大的工業(yè)廠房設(shè)置反光板，利用反射光原理，將直射光線引進后照射在頂棚，避免強光直射對人眼造成刺激。反射光原理見圖1。

圖1 反射光原理

對太陽能電池板反射的光線進行熱傳導(dǎo)計算。見下公式。

1.3 基于能源再利用理念的水資源節(jié)能改造

大部分舊工業(yè)建筑在其早期設(shè)計階段并沒有考慮到對水資源的綜合利用問題，因此在對給排水管道設(shè)計時，存在嚴重的能源、資源浪費問題。針對這一問題，本文引入能源再利用理念，重新對給排水管道結(jié)構(gòu)進行改造設(shè)計。水資源的消耗主要來自自來水，因此針對水資源的再利用問題從污水處理、雨水利用和節(jié)水器選擇三個角度考量。大部分舊工業(yè)建筑結(jié)構(gòu)為對稱形式排布，這一結(jié)構(gòu)對于雨水的收集具有更加積極的作用，但由于受到周圍地理環(huán)境和季節(jié)變化的影響，雨水的收集常常存在不穩(wěn)定的問題。針對這一問題，本文引入如圖2 所示的雨水收集流程，實現(xiàn)對雨水資源的穩(wěn)定采集。

圖2 舊工業(yè)建筑雨水收集流程

由于在工業(yè)生產(chǎn)過程中，產(chǎn)生的污水無法直接進行二次利用，因此還需要對其及時進行凈化處理，在污水凈化程度符合相應(yīng)的標準后，才能夠?qū)⑵涠卫茫糜诰G化、洗車、沖洗廁所等。因此，綜合污水凈化處理需要，引入如圖3 所示的污水凈化結(jié)構(gòu)。

圖3 工業(yè)污水凈化結(jié)構(gòu)

將舊工業(yè)建筑中各個需要水資源消耗的區(qū)域產(chǎn)生的污水匯總，并通過凈化裝置對其進行凈化處理，將符合水資源二次利用標準的水資源重新引入到各個區(qū)域內(nèi)，最后將無法實現(xiàn)再次利用的廢水用作綠化或直接排放到污水處理管道當(dāng)中，實現(xiàn)對水資源的二次甚至多次利用。

2 對比實驗

選擇某建成于1985 年的舊工業(yè)廠房作為本文對比實驗的依托項目。該舊工業(yè)廠房共分為5 層，總占地面積約為6.2 萬平方米，由于該舊工業(yè)廠房當(dāng)前已經(jīng)出現(xiàn)嚴重破損問題，嚴重影響該建筑的正常使用，因此急需一種合理的改造技術(shù)實現(xiàn)對舊工業(yè)廠房的全面優(yōu)化。因此，綜合本文上述論述，引入本文提出的綠色節(jié)能改造技術(shù)和出臺的改造技術(shù)針對該舊工業(yè)廠房進行改造，其中#1 區(qū)域、#2 區(qū)域、#3 區(qū)域和#4 區(qū)域采用本文提出的改造技術(shù)完成相應(yīng)施工，#5 區(qū)域采用傳統(tǒng)改造技術(shù)完成相應(yīng)施工，已知五個區(qū)域內(nèi)結(jié)構(gòu)基本相同，確保本文實驗的可對比性。將兩種改造技術(shù)在實施過程中達到預(yù)期改造質(zhì)量后產(chǎn)生的各類能源的消耗情況作為對比指標，驗證兩種改造技術(shù)的節(jié)能效果，將實驗結(jié)果繪制成表2 所示。

表2 兩種改造技術(shù)施工中節(jié)能效果對比表

綜合表2 當(dāng)中多組數(shù)據(jù)可以看出，前四個改造區(qū)域與第五個改造區(qū)域相比，無論是在鋼材消耗量、原煤消耗量、水消耗量，還是在水泥消耗量上都明顯更多。在達到相同的改造質(zhì)量的前提條件下，各類能源、資源消耗量越大，則說明該改造技術(shù)在實際應(yīng)用中的節(jié)能效果越差，反之各類能源、資源的消耗量越小，則說明該改造技術(shù)在實際應(yīng)用中的節(jié)能效果越好。因此，通過上述實驗得出，本文提出的綠色節(jié)能改造方法能夠在滿足工程質(zhì)量的前提條件下，減少能源和資源浪費，為舊工業(yè)建筑的可持續(xù)發(fā)展提供技術(shù)支持。

結(jié)束語

為了能將更多的閑置舊工業(yè)建筑再次投入市場使用，本文開展了此次研究，雖然此次改造設(shè)計的覆蓋面較廣，但在技術(shù)應(yīng)用方面，仍落后于歐美國家，因此，可以將此部分工程作為一個長期工作，通過后續(xù)的不斷實踐與研究，完善改造方案。