舊工業建筑綠色節能改造技術的應用研究

劉東宏

（四川眾銘建筑設計有限公司，甘肅 蘭州 730000）

當前城鎮化發展進程不斷加快，部分舊工業建筑已經嚴重影響到城市整體的形象，急需對其進行改造。但由于傳統改造技術含量偏低，并且沒有引入綠色環保概念，造成了大量能源和資源的嚴重浪費[1]。基于此，本文針對舊工業建筑的改造問題，開展對其綠色節能改造技術的設計研究。

1 舊工業建筑綠色節能改造技術的應用

1.1 舊工業建筑外圍護結構節能改造

在早期的老舊工業建筑中，耗能最高的結構為建筑外圍結構，此部分結構的能耗約占建筑整體能耗的70.0%，其中外墻結構、窗框結構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，實施建筑外圍護結構節能改造工程，可以降低舊工業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，并根據建筑工程的綜合需求，與室內溫度要求，對墻體進行保溫設計[2]。而針對舊工業類型的建筑而言，直接在外部墻體上加裝或鋪設保溫層的方式，所起到的作用是微乎其微的，因此，可以參照內外溫差理論，對外部維護區域，實施綠色節能改造設計。確保通過此種設計方式，使室內環境達到一種“保溫”與“隔熱”的效果，而要在具體工程中落實此項措施，滿足工程的此種設計目的，施工單位提出一種設置墻體外圍結構種植構件的方式，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能改造工程的基礎需求，也可以在一定程度上起到綠化與裝飾環境的作用。

盡管圍護結構中的門窗類結構在外墻維護結構中的占比較低，但將其與建筑中的其它結構進行比對后可知，門窗結構的保溫隔熱性能是最差的，施工方倘若忽視了對門窗結構的保溫設計，不僅會影響室內的保溫效果，也會影響舊工業建筑的隔音效果。因此，在對舊工業建筑中的門窗類結構進行節能設計時，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，此種玻璃在建筑結構中應用時，可滿足光譜選擇性需求，也可根據建筑所屬地區的光照差異性進行光線過濾，減少直射在室內的紫外線，保留室內溫度，從而達到一種最佳保溫效果。總結上述提出的有關研究成果，對舊工業建筑外窗結構節能改造方法進行整理，如表1 所示。

表1 舊工業建筑外窗結構節能改造方法

總體來說，在進行此部分改造時，應從建筑整體結構層面考慮，并綜合節能改造需求，選擇與地區環境較為匹配的植被作為綠化設計材料，例如，南方地區環境較為潮濕、悶熱，因此，可以選擇熱帶植被作為“綠化帶”設計的植被，北方地區環境溫差較大、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計。

1.2 基于綠色材料設計建筑節能設備

在對建筑進行綠色節能改造過程中，還可通過選擇綠色材料的方式，對建筑節能設備進行設計。而此時，太陽能電池板便是一個很好的選擇，將太陽能電池板應用到改造設計中，可以利用太陽能對建筑內設備進行供電[4]。對于進深較大的工業廠房設置反光板，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計算。見下公式。

1.3 基于能源再利用理念的水資源節能改造

大部分舊工業建筑在其早期設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構進行改造設計。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、雨水利用和節水器選擇三個角度考量。大部分舊工業建筑結構為對稱形式排布，這一結構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境和季節變化的影響，雨水的收集常常存在不穩定的問題。針對這一問題，本文引入如圖2 所示的雨水收集流程，實現對雨水資源的穩定采集。

圖2 舊工業建筑雨水收集流程

由于在工業生產過程中，產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的標準后，才能夠將其二次利用，用于綠化、洗車、沖洗廁所等。因此，綜合污水凈化處理需要，引入如圖3 所示的污水凈化結構。

圖3 工業污水凈化結構

將舊工業建筑中各個需要水資源消耗的區域產生的污水匯總，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域內，最后將無法實現再次利用的廢水用作綠化或直接排放到污水處理管道當中，實現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 年的舊工業廠房作為本文對比實驗的依托項目。該舊工業廠房共分為5 層，總占地面積約為6.2 萬平方米，由于該舊工業廠房當前已經出現嚴重破損問題，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實現對舊工業廠房的全面優化。因此，綜合本文上述論述，引入本文提出的綠色節能改造技術和出臺的改造技術針對該舊工業廠房進行改造，其中#1 區域、#2 區域、#3 區域和#4 區域采用本文提出的改造技術完成相應施工，#5 區域采用傳統改造技術完成相應施工，已知五個區域內結構基本相同，確保本文實驗的可對比性。將兩種改造技術在實施過程中達到預期改造質量后產生的各類能源的消耗情況作為對比指標，驗證兩種改造技術的節能效果，將實驗結果繪制成表2 所示。

表2 兩種改造技術施工中節能效果對比表

綜合表2 當中多組數據可以看出，前四個改造區域與第五個改造區域相比，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，則說明該改造技術在實際應用中的節能效果越差，反之各類能源、資源的消耗量越小，則說明該改造技術在實際應用中的節能效果越好。因此，通過上述實驗得出，本文提出的綠色節能改造方法能夠在滿足工程質量的前提條件下，減少能源和資源浪費，為舊工業建筑的可持續發展提供技術支持。

結束語

為了能將更多的閑置舊工業建筑再次投入市場使用，本文開展了此次研究，雖然此次改造設計的覆蓋面較廣，但在技術應用方面，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，通過后續的不斷實踐與研究，完善改造方案。