舊工業建筑改造設計中綠色節能技術的應用探索

李 霞

國家林業和草原局產業發展規劃院 北京 100013

在國內現代城市化快速發展的背景下，諸多全新建筑正在不斷建設，在城市發展空間有限的情況下，傳統經濟社會背景下形成的舊工業建筑也需要通過拆除和改造為現代城市化的發展作出貢獻。在我國建筑行業提倡可持續綠色化發展的影響下，舊工業建筑拆除不僅會帶來明顯的資源浪費現象，甚至于在拆除過程中也會產生噪音和空氣污染等問題。綠色節能技術已經成為目前建筑工程施工的主要手段，舊工業建筑改造設計與綠色節能技術的有效融合完全符合我國可持續發展理念的要求，可以在全方位避免建筑資源現象浪費的同時，將舊工業建筑剩余的經濟價值進行發掘，同樣也是我國環境友好型社會建設的重要推手。故此，本文通過研究綠色節能技術在舊工業建筑改造設計中的應用，為國內舊工業建筑設計改造工作的優化和調整提供參考。

1 舊工業建筑改造設計的誘因

1.1 工程質量優勢

與現代建筑工程相比，雖然舊工業建筑在建設過程中使用了傳統的建筑工藝，但是在當時的時代背景下，舊工業建筑的整體質量較為優秀，且擁有著荷載能力方面的優勢。舊工業建筑中的電力系統以及排水系統中所使用的各項建筑材料的質量優勢十分明顯，即便經過長時間的侵蝕，各方面性能水平依舊符合相關標準的要求。在舊工業建筑成為現代城市化發展阻礙因素的背景下，可持續發展理念的提出意味著舊工業建筑需要盡可能地避免拆除，而是需要根據當地經濟社會發展的具體狀況合理地進行改造[1]。以現代綠色施工理念和技術為基礎開展的舊工業建筑改造工作不僅符合現代經濟社會環保發展的要求，同時也能夠避免出現施工資源和資金投入浪費的現象，能夠有效地降低城市發展過程中政府部門的財政壓力，有助于城市的高質量發展。

1.2 工程地理位置優勢

在我國傳統工業化發展時期，國內的整體工業發展水平較低，城市內可以利用的發展面積較大，工業建筑在建設中的選址十分靈活。隨著我國社會經濟的高質量發展，城市人口和建筑工程數量都在穩步增加，在城市發展空間以及土地面積有限的情況下，舊工業建筑反而成為城市發展的負面因素。如此一來，政府部門出于經濟社會高質量發展的考慮，會選擇向周邊地區進行選擇性發展，這也進一步凸顯了舊工業建筑的地理優勢，甚至部分舊工業發展時期的工業建筑身處城市的中心，舊工業建筑改造工作的實施能夠全方位發揮其地理優勢，城市發展空間能夠逐漸拓寬。

1.3 空間優勢

相較于現代建筑工程，舊工業發展時期的建筑占地面積較大，整體結構較為簡單，建筑工程室內的可用空間明顯大于現代建筑[2]。在進行舊工業建筑的拆遷工作時，需要投入的時間和人力資源明顯，也會對負面的建筑和生態環境產生損害。但如果是以舊工業建筑作為基礎進行改造設計工作，則能夠將其結構優勢全面發揮，根據城市的發展需求以及空間使用需求合理改造、劃分內部空間，在減輕人力、物力損耗的同時，可以為現代城市化發展奠定堅實基礎。

2 綠色節能技術在舊工業建筑改造設計中的應用價值

一是發揮工業建筑的經濟效益。在現代科學技術持續發展的影響下，現代建筑工程平均的成本投入正在不斷下降，舊工業建筑因為在舊工業時期施工建設，在當時的社會背景下，所用的各項施工工藝和材料發展水平有限，造價投入水平較低，但舊工業建筑在結構和質量方面的優勢卻始終存在。綠色節能技術在舊工業建筑改造設計中的應用可以幫助設計人員基于工程改造后的真實使用需求，更改舊工業建筑的外形以及內部空間，確保舊工業建筑原有的結構和質量優勢得以全面發揮，將舊工業建筑剩余的經濟價值進行開發[3]。現代綠色節能技術的應用能夠賦予舊工業建筑全新的活力，進一步提高舊工業建筑的經濟效益水平。

二是降低環境污染。在粗放型城市發展模式的影響下，舊工業建筑一般都是以拆除為主，但在大型舊工業建筑拆除的過程中，爆破環節通常會產生較多的粉塵，必然會帶來嚴重的大氣污染現象。此外，在舊工業建筑拆除的過程中，使用的各項施工設備以及材料都會帶來較大的噪聲，這對于附近居民生活質量也會產生明顯的影響。綠色節能技術在舊工業建筑改造中的應用可以幫助相關人員基于政府部門的實際使用需求合理劃分內部的空間，并引入各種綠色節能材料以及技術，在降低建筑運行能源損耗的同時，避免舊工業建筑拆除帶來的環境污染問題。

三是有助于環境友好型社會建設。在我國可持續發展理念的提出以及實施的影響下，現代建筑行業更加關注工程的綠色化、低碳化發展。舊工業建筑相較于現代建筑工程，所用的建筑材料帶有明顯的不可再生特性，在其擁有結構和質量優勢的基礎上，綠色節能技術的引入和應用可以幫助設計人員根據建筑工程運行的整體能耗，綜合利用附近的自然資源，壓縮工程運營中的能源損耗，并且能夠避免因為建筑工程拆除帶來的噪音和大氣環境污染問題，有助于促進國內環境友好型社會的建設。

3 舊工業建筑改造設計工作中的綠色節能技術應用分析

3.1 工程建筑外圍護結構的積極改造

圖1 外墻保溫施工

與當代建筑工程對比，舊工業建筑外圍護結構的能源消耗占比是最高的，該部分的能耗占比占據了工程整體能耗占比的70%左右，外墻、窗框部分在建筑中傳遞的熱量分別占了20%和30%，由此不難發現，在舊工業建筑外圍護結構的節能改造過程中，相關人員需要利用綠色節能技術壓縮舊工業建筑能耗在傳遞中出現的熱量損失。設計人員可以根據賦予建筑新的使用功能，通過節能計算確定外保溫材料，在原有外墻及屋面進行敷設。設計人員完全可以根據內外溫差理論，對于外部的圍護結構進行綠色節能改造，確保舊工業建筑內部能夠達成保溫和隔熱的運營目標[4]。在現代舊工業建筑改造設計的過程中，設計人員可以選擇墻體外圍結構種植構件設置的方法，在進行初步的綠植處理之后進行植被和盆栽的移植，確保綠植能夠在舊工業建筑周邊形成綠化帶或者是綠化墻面，這種改造設計方法可以在滿足舊工業建筑改造設計要求的同時，對于環境進行美化以及裝飾。

雖然舊工業建筑中的門窗結構在外墻圍護結構中的占比較低，但和建筑工程其他類型的工程結構對比，不難發現舊工業建筑的外門窗保溫隔熱性能水平極低，在綠色節能改造的過程中，如果設計方和施工方對于門窗結構的保溫設計關注度不足，對于室內的保溫效果以及工業建筑的隔音效果也會產生明顯的影響。綠色節能技術在該部分改造設計工作中的應用，可以分別從門窗的材料選擇和施工工藝兩個方面進行改進。設計人員可以選擇以low-E斷橋鋁合金框外窗低輻射透明玻璃，在滿足建筑室內光譜選擇性需求的同時，按照不同地區的光照差異性進行過濾，降低在室內環境中直射的紫外線數量，有效地保留室內的溫度。

3.2 設備節能改造

在舊工業建筑的綠色節能改造環節，建筑室內是否能夠保持恒定的溫度對于人們的生活和工作質量將會產生明顯的影響。室內采光作為舊工業建筑改造環節的核心部分，在綠色節能技術的應用中，需要設計人員對于周邊的太陽能資源直接進行利用，通過反光、遮光以及采光設施的應用，降低舊工業建筑運營過程中的能源消耗[5]。一般而言，綠色節能技術在舊工業設備節能改造方面的應用是以采光口面積的增大、反光板采光等方法為主。在舊工業建筑室內采光質量改善的過程中，采光口面積增大是最為直接且有效的方法，但是需要規避因此帶來的室內溫度過高的情況，這種改造方法在進深較小的舊工業建筑中有著較好的應用效果，但卻會帶來一定程度的窗墻比例不協調的問題。如果設計人員面對的舊工業建筑進深較大，則可以使用反光板采光的方法，將反射光線引入頂棚，避免外界眩光對于眼睛的刺激，又或者將擋板在采光口安裝，具體如圖2所示。舊工業建筑綠色節能設計中的通風方法可以細分為自然通風、機械輔助通風兩種方式，這兩種方式有著較低的成本投入，可以利用自然方法促進空氣的有效流動，維護室內空氣環境的舒適性。對空間內部結構較大的舊工業建筑而言，可以設計中庭，同時滿足工業建筑在使用中的采光和通風需求。

圖2 反光板外置

3.3 屋面和建筑的節地改造

屋面作為舊工業建筑運行中能耗產品相對較大的工程部分，綠色節能技術在屋面節能改造中的應用是以屋面綠化、平改坡、平屋面加保溫層三種方式為主。通過對比三種方法的技術成本投入以及經濟效益不難發現，平屋面增加保溫層的方法有著良好的應用效果。在建筑改造的過程中，需要在原工業建筑的屋面上需要鋪設適當厚度的保溫層，這些保溫層在建筑運營的過程中可以有效防止室內熱量散失。此外，設計人員可以綜合考慮舊工業建筑在屋頂高度方面的特征利用吊頂處理，從而形成相應的空氣夾層，在儲存空氣的同時強化舊工業建筑的保溫隔熱能力。同樣的道理，平改坡相當于在屋頂增加悶頂層，有效防止冬季室內熱量散失和增強夏季隔熱效果。

國內現代城市化的快速發展使得城市用地的面積不斷增加，在我國經濟社會可持續發展的過程中，必須要面臨和解決的關鍵問題是減少的耕地面積以及土地的合理規劃和使用。在舊工業建中的綠色節能改造設計環節，設計人員也需要從土地方面的改造利用入手，實現土地資源的高度集約化利用。設計人員可以直接將地面的綠化轉移到屋面和墻面上，這種垂直綠化的方法能夠實現土地資源的集約使用目標，并且能夠營造出舊工業建筑的生態性效果。此外，設計人員可以根據舊工業建筑附近的活動場地和停車場分布合理設置綠化帶，形成多層次、立體化的綠化場地和空間，保障舊工業建筑的整體綠化效果能夠明顯提升。

3.4 能源利用改造

我國境內的太陽能、風能、水能等清潔能源的儲量十分豐富，目前在舊工業建筑改造中綠色節能技術是以太陽能資源的利用為主，一般又可以分為主動和被動兩種方法。被動式的太陽能利用技術在施工的便利性、結構方面有著明顯的優勢，主動式的太陽能利用技術是以太陽能空調、集熱器等系統為主。在工業建筑改造設計的過程中，綠色節能技術的應用可以將之前建筑運營過程中使用的電能逐漸替換為太陽能。考慮到絕大部分舊工業建筑在初始的設計修建工作中并未綜合考慮水資源的利用，水資源的消耗主要是來源自來水。在節能改造設計中，需要設計人員綜合考慮水資源的再利用系統設計，包括了污水的處理、雨水的合理利用以及更換節水器具，收集流程如圖3所示。

圖3 舊工業建筑雨水收集流程示意

與現代建筑工程相比，舊工業建筑的屋面體系有著規整性的優勢，在雨水收集方面有著良好的作用，但因為受到各個區域以及季節的影響，雨水的收集數量會出現明顯的不穩定性特征，需要設計如圖所示的雨水收集系統。有關生活污水的收集系統在經過二次凈化處理之后方可進行利用，處理過后的中水可以在綠化、汽車清洗等方面循環利用。

4 總結

舊工業建筑的節能改造設計不僅符合我國可持續發展理念的要求，同時能夠在減輕建筑施工對環境污染的同時，推進環境友好型社會的建設。綠色節能技術作為現代建筑行業發展出現的代表性成果，在舊工業建筑改造設計環節可以在外圍護結構、屋面、設備、能源利用等多個方面發揮作用，確保舊工業建筑能夠將所在區域的太陽能、風能這類資源全方位進行利用，降低傳統化石能源的使用占比，在提高舊工業建筑使用質量的同時，營造出良好的生產生活空間。隨著我國綠色節能技術的持續發展，用于舊工業建筑改造設計的各項材料和技術種類變得更加豐富，需要設計人員綜合考慮工程使用需求以及附近區域狀況選擇不同類型的材料和綠色節能改造技術。