夏熱冬冷地區(qū)既有建筑被動式節(jié)能改造初探

【摘要】到現(xiàn)在為止，被動式節(jié)能技術是國內既有建筑綠色改造的重要技術之一。本文通過夏熱冬冷地區(qū)實際項目，總結建筑改造被動式適宜技術，并通過對改造案例的分析，進一步了解被動式節(jié)能技術在具體項目中的應用方法，并闡述不能脫離項目自身特點選擇策略，以致增加成本使改造項目失去優(yōu)勢，總結出適宜的、經濟的改造技術和方法，希望對既有建筑的綠色改造提供一定的參考。

【關鍵詞】既有建筑；被動式技術；夏熱冬冷地區(qū)；建筑改造

【DOI】10.12334/j.issn.1002-8536.2021. 11.108

到目前為止，我國既有建筑改造經歷了功能改造和性能提升、節(jié)能改造、綜合性能改造以及綠色改造四個階段。既有建筑綠色改造技術主要分為被動技術和主動技術兩類。我國既有建筑改造量大、改造技術體系相對不完善，在建筑節(jié)能改造方面采取過多的新技術和新能源并不現(xiàn)實，低碳環(huán)保、經濟有效的被動式節(jié)能技術應該得到優(yōu)先考慮。因此本文主要研究既有建筑改造中的被動式技術方法和策略。

被動式節(jié)能技術是指直接利用陽光、風力、氣溫、濕度、地形、植物等場地自然條件，通過優(yōu)化設計，采用非機械、不能耗或少能耗的方式，降低建筑采暖、空調和照明負荷，提高室內外環(huán)境性能的節(jié)能技術。我國地大物博，不同地區(qū)的氣候條件和生活習慣都不同，被動技術研究和應用的重點也不盡相同。

1、既有建筑綠色改造的特點及內容

從綠色建筑的角度分析，既有建筑與新建筑的不同在于新建的綠色建筑是在完全按照新的舒適度標準和節(jié)能標準進行設計和建造，而既有建筑的綠色改造本身是一項全面綜合性的工作，在客觀條件綠色技術選用受限的情況下滿足綠色改造的要求，需要積極利用原有建筑的結構和空間進行重新改造，以達到更高的建筑設計標準。

綠色改造決策的制定是一個多日標動態(tài)優(yōu)化過程。面對不同建筑的外部條件和自身特點，需要對建筑物理條件、功能性能、節(jié)能水平、室內環(huán)境等建筑實際現(xiàn)狀進行經濟效益、環(huán)境效益和社會效益預評估，制定綠色技術優(yōu)化組合方案進行節(jié)能替力及經濟性等比較分析，確定建筑最優(yōu)的綠色改造方案。

2、夏熱冬冷地區(qū)建筑改造被動式適宜技術

夏熱冬冷地區(qū)，夏季炎熱冬季陰冷，建筑設計中需兼顧夏季防熱和冬季保溫需求。為應對夏熱冬冷地區(qū)冬夏兩種截然相反的設計需求，當?shù)貍鹘y(tǒng)民居其采用了一些低成本的綠色建筑技術，如“柱廊過渡關系”、“冷巷降溫通風”、“天井拔風”、“冬夏可拆裝墻板”、“雙層空氣保溫擋風空問”、“功能置換適應氣候”等。在公共建筑中常用于建筑改造中的被動式節(jié)能技術往往是以上技術的演化。

2.1場地設計

場地設計指的是在群體建筑布局時充分考慮地形、水體、植被等環(huán)境因素使節(jié)能效果達到最優(yōu)。例如利用場地因素如植物、 地勢等來遮擋太陽福射或利用最佳朝向接收太陽能，利用主導風向來降低溫濕度等。

2.2被動式太陽能

建筑利用被動式太陽能是指通過合理設計，太陽能以傳導、對流和輻射的自然熱交換方式使建筑采暖。被動式太陽能的利用方式有門窗直接得熱、集熱蓄熱墻、陽光房等。

2.3屋面可用干鋪或架空方式或屋頂綠化進行保溫

隔熱：墻體可以通過保溫材料、雙層通風幕墻、垂直綠化以及反射系數(shù)高的飾面等方式實現(xiàn)；對于外門窗，可替換成雙層中空玻璃窗，或在原有窗戶外（或內）加建一層；東西向窗可用活動外遮陽等隔熱措施 。

2.4自然采光和通風

提高建筑自然采光最直接的方式是在控制好窗墻比的基礎上増大開窗面積； 當既有建筑自然采光條件欠佳時，可以通過添加或改造采光井采光；導光管的使用可以減少白天的用電能耗；采用反射率較高的材料做成的導光板可以把室外光線引進室內。自然通風主要分風壓通風和熱壓通風，可以通過設置堅向井道、 改變開窗形式、増設中庭或邊庭等方式實現(xiàn)。

2.5綠色材料

全壽命周期考量建筑改造。在建筑改造時將原有建筑的廢棄物設計巧妙地運用進新建筑里，適當?shù)乇Ａ粼薪Y構或外売，不僅是一種成本極低的節(jié)材方式，也是老建筑的記憶載體；或者將舊材料需要進行二次轉換后使用；采用生產低能耗的建筑材料、降低使用過程中耗能的建筑材料比例等。

3、被動式技術應用案例

項目源于株洲清水塘舊工業(yè)遺址的保護規(guī)劃和招商引資，甲方需要在遺址園內建一個營銷展示中心，我們通過利用園區(qū)西北角的原中鹽湖南株洲化工集團內的廠房改造來完成這個展示中心。廠房位于老工業(yè)基地工業(yè)遺址的清水塘大道上，交通非常方便，其西側是老工業(yè)基地遺址核心區(qū)。在改造過程中提出“基于現(xiàn)實、尊重歷史、優(yōu)先利用、控制破壞”的原則，通過被動優(yōu)先、主動優(yōu)化、性價比優(yōu)選等低成本常規(guī)技術為主的技術路線，實現(xiàn)全專業(yè)全程協(xié)同設計既有建筑改造的第一次嘗試。

原廠房結構形式為桁架結構，保留完好，可以繼續(xù)利用。平面形狀簡單，為大跨度大開間的規(guī)則幾何形，非常利于改造后內部空間的靈活分割。建筑內部凈高8m，為展廳和辦公的豎向分布組合也提供了可能。

項目中原廠房的特色標記很多，然而整體感覺卻單調質樸、缺乏趣味性。設計中我們首先力求保留建筑的原真性，我們將原結構體系、建筑上部紅磚外墻、橫向遮陽板都最大限度的進行了保留，很好地保持了廠房原貌。由于原采光條件不好，在保留原有側高窗的情況下，在近人尺度上局增加大面積玻璃幕墻提升室內的采光質量，同時東側和南側用“鋼結構廊道”這一設計元素打破了原建筑的過于規(guī)整沉悶的形象，在保留的基礎上置入新元素，以達到新舊對比、新舊和諧交融的藝術效果。同時，鋼架嵌入的磚砌立面與園區(qū)景觀相呼應，玻璃窗框均選用深灰色金屬型材。原工業(yè)建筑單調、斑駁的氣息與時尚現(xiàn)代的設計手法形成鮮明的對比，創(chuàng)造出一種既有歷史感又生機勃勃的特殊效果。

項目遵循綠色生態(tài)的低影響開發(fā)思路，并充分體現(xiàn)因地制宜的原則，最大程度保留使用原有建筑及生態(tài)環(huán)境。

4、被動式技術應用策略

所謂被動式節(jié)能技術在建筑改造中的策略，就是要在建筑改造之初選擇相應的節(jié)能技術，與被改造建筑進行有機結合設計，生要有優(yōu)化空間一體化設計、建筑表現(xiàn)和低成本策略。

4.1優(yōu)化空間

有些建筑間不利于節(jié)能或者部分空間需要功能：置換，甚至整個建筑功能發(fā)生改變，這時需要對空間進行優(yōu)化設計。在清水塘營銷中心的改造中，除了加建的部分電梯廳旁局部混凝樓板，其他空間形成從首層到屋頂通高的玻璃采光中庭和可開啟天窗，以及在南側和東側設置側邊中庭，加強室內通風。

4.2—體化設計

一體化設計是指被動式節(jié)能技術應當成為建筑本體的一部分，而不是作為附加的技術游離在本體之外。例如在清水塘展示中心建筑東西向設置大面積幕墻結構，改造設計時保留原始的橫向遮陽板，并且東側設置為廊道空間，能起到良好的遮陽效果，同時單元劃分的形式形成了簡潔的立面肌理和豐富的現(xiàn)代化的表皮。

4.3建筑形象表現(xiàn)

清水塘展示中心東立面和南立面利用拆除的具有歷史氣息的紅磚，通過不同的砌筑方式，既滿足遮陽和通風、隔聲、降噪的需求，也表達了生態(tài)而富有肌理的立面效果。

4.4低成本策略

建筑改造的成本問題始終困擾著建筑改造活動在的發(fā)展。選擇合適的經濟的方式對于建筑結構建，好的舊建筑可以降低改造成本的基礎。清水塘項目場地中有許多值得存留的工業(yè)廢棄設施，我們進行保留或者改造加工后，作為場地內的人文景觀資源。在參觀流線上，我們保留了桁架式構筑物，與主體建筑呼應的同時也對人群的走向起到了引導作用。最終斑駁的鐵軌、古舊的火車頭、青灰色的廣場與磚紅色的建筑一起構成了一幅充滿歲月感的畫面。

結論：

既有建筑綠色改造在項目前期需要進行節(jié)能改造可行性研究和節(jié)能改造切人點分析，針對切人點確定改造策略，例如優(yōu)化空間、一體化設計、建筑形象表 現(xiàn)和低成本策略，最后再具體策略確定具體的改造措施。改造應結合自身的特點，不能脫離項目自身特點選擇策略，以致增加成本使改造項目失去優(yōu)勢。

參考文獻：

[1]焦冀，張煒，江鈺婷.夏熱冬冷地區(qū)低成本綠色建筑研究實踐——常州建設高等職業(yè)技術學校新校區(qū)科技研發(fā)樓設計[J].建筑技藝，2013（2）.

[2]魏園園.被動式節(jié)能技術在建筑改造中的應用策略研究.浙江大學，2015.

作者簡介：

方陽（1988-），男，漢族，湖南常寧人，碩士研究生，工程師，研究方向：建筑設計及其理論工作。