既有建筑绿色改造设计策略探讨

张保超（长沙市建筑设计院有限责任公司　湖南　长沙　410007）



既有建筑绿色改造设计策略探讨

张保超（长沙市建筑设计院有限责任公司湖南长沙410007）

2004年8月，国家建设部将“绿色建筑”定义为：为人们提供健康、舒适、安全的居住、工作和活动的空间，同时在建筑全生命周期中实现高效率地利用资源（节能、节地、节水、节材）、最低限度地影响环境的建筑物。在这个提倡绿色、环保发展的时代，绿色建筑在改造设计中也发挥着愈来愈重要的作用，本文对既有建筑绿色改造设计策略进行简要的探讨，希望能对国内既有建筑绿色改造设计起到抛砖引玉的作用。

既有建筑；绿色改造；设计策略

1　引言

既有建筑绿色改造设计不同于节能改造，它是在节能的同时，还要减少污染、保护环境、够充分利用自然通风采光、为使用者创造出自然、舒适的空间，针对不同地域环境，应采用与之相适应的改造设计方案，以达到节约资源、健康舒适、保护环境的目的。

2　建筑绿色改造宗旨

2.1既有建筑绿色改造概念的引入

由于对既有建筑进行绿色改造设计国家还没出台统一的评价标准，建筑绿色改造还缺乏一定的技术研究，我国既有建筑具有现量大，耗能高，室内空间环境较差的问题，导致大量的既有建筑需要改造，因而，在此引入既有建筑绿色改造理念。

表1　我国广义建筑能耗分析结果汇总表

从表1可看出建筑运行能耗中，采暖能耗所占比例最大，超过50%，采暖、空调、通风的能耗约占2/3，在建筑材料能耗中，非金属建材和钢铁材料能耗所占的比例最大，分别达到54%和39%。在建筑间接能耗中，能源生产加工能耗所占比例最大，达到71%。建筑施工能耗包括在建筑业的统计能耗中，其能耗占建筑总能耗的比例很小，约为1%。针对建筑运行能耗的来源和组成，可以把建筑绿色设计分为建筑本体绿色设计和建筑设备绿色设计两大部分；其中建筑本体绿色设计包括围护结构绿色设计和空间绿色设计，建筑设备绿色设计包括建筑能源设备系统绿色设计、可再生能源利用及建筑环境控制系统绿色设计。

2.2建筑绿色改造的目标

既有建筑绿色改造要达到以下几个目的：①改造后建筑达到绿色建筑星级标准；②提供健康舒适的内外环境；③将建筑绿色改造理念传达给民众。

3　既有建筑绿色改造设计方式

3.1绿色设计在建筑围护结构改造中的应用

建筑围护结构能耗在建筑运行能耗中所占比例约为72%，若热量以100%作基数，外墙能耗传热量占24%，屋顶能耗占22%，窗户传热量占20%，地面传热量占15%，空气渗透量能耗占13%；做好建筑围护结构绿色改造设计，是减少建筑能耗的重点。建筑围护结构改造主要包括外墙改造、门窗改造、遮阳改造和屋面改造等。

3.1.1外墙改造

（1）外墙保温改造

外墙保温主要有三种形式：外墙内保温、外墙外保温和夹芯保温，夹芯保温用于建筑外墙改造具有局限性。外墙外保温与内保温相比有明显的优势，使用规格、尺寸和性能同样的保温材料，外墙外保温比外墙内保温效果好，并且施工灵活，便于建筑节能改造，因而其应用范围较广，是目前建筑节能改造中普遍采用的保温节能技术。但现阶段的保温材料回收利用、降解的难度较大，容易造成环境污染，所以我们应重视保温材料的选择，尽可能地选择使用绿色环保、可以回收利用材料，复合保温板是建筑外墙保温材料发展的新趋势，实现了保温层和饰面层工厂批量化生产，该复合保温板具有施工快、一次定位、不易松动的优点。

（2）新型墙体技术

太阳能墙体作为新型墙体技术除具备普通外墙的功能外，还能吸收、储存太阳能为建筑本身提供服务，比较先进的新型墙体技术主要有双层皮幕墙技术和安装玻璃的墙面这两种；太阳墙技术和相变蓄热墙体技术这两种当今世界上新型太阳能墙体技术，目前还没有得到广泛应用。

3.1.2门窗改造

在建筑围护结构的地面、墙体、门窗、屋面等围护构件中，门窗的保温隔热性能最差，对室内建筑能耗和热环境质量的影响比较大，在建筑围护结构中，门窗能耗为地面的20倍，屋面的5倍，墙体的4倍，约占建筑围护结构能耗的45%左右，传统旧建筑门窗的保温性能比墙体部分的保温性能差很多，因此，门窗改造是节能改造的重点。

（1）门窗改造设计包括门窗洞口改造和门窗更新

门窗洞口改造设计主要有两种：①改变门窗洞口面积大小；②改变门窗洞口形状和朝向，使之尽可能利用有利自然光线，避开不利阳光直射，根据传热定律：“热量通过围护结构传递的速度，取决于最薄弱的环节”，只有采取综合改造措旋，全面的整体改造设计，改善薄弱环节，才能实现门窗系统绿色节能的目的。

改造中可将原有旧门窗换成节能门窗，采用双层窗、多层窗或者中空玻璃、镀膜玻璃（包括反射玻璃、吸热玻璃）、LOWE玻璃、金属银层玻璃以及智能玻璃窗等，对于窗户的型材，应采用导热系数小的塑钢、断热金属框材、铝塑、木塑复合材料取代原有的钢窗，既保温又美观；在门窗框安装时采用现场发泡保温材料，如聚氨酯，有效地处理门窗部位冷热桥问题，达到应有的保温隔热效果。

3.1.3遮阳改造

现阶段有很多建筑无遮阳设计，或遮阳设计不当，造成建筑室内眩光或得热过度，在造成室内环境不适的同时还消耗大量能源。实践证明，一个好的遮阳改造设计可以使建筑节能25%以上；优秀的遮阳改造设计可以降低建筑能耗，改善室内环境。同时遮阳构件也是建筑造型的重要组成部分，其既是建筑的功能性构件，同时又满足建筑美学要求。

3.1.4屋面改造

屋面能耗占围护结构总能耗20%左右，也是能量损失重要部位。目前既有建筑大部分屋面隔热保温能力较差，特别是平屋面，保温隔热能力差于外墙，需要进行保温隔热改造，比如屋顶加设保温层、增设架空保温层、平屋顶改坡屋顶、种植屋面改造等。

3.2建筑空间改造

合理地对既有建筑空间进行重新组织、设计，使建筑充分利用自然通风和自然光采光，将大大减少空调和照明负荷，同时可以改善建筑内部环境，使使用者更加舒适，更利于人的身心健康。

3.2.1中庭空间改造

中庭的设计合理可以使与之相连的房间减少50%左右的热量损失，中庭空间可以充分利用太阳能，并将其在建筑物内充分扩散。中庭的构造和形状决定了其空间特点：具有烟囱效应和温室效应。改造设计可加以充分利用，使中庭成为改善建筑内部环境的“天然空调”。冬季可利用温室效应来提高室温，利用顶棚玻璃吸收太阳的短波热辐射，使室内气温升高，晚上长波热辐被封闭在建筑空间内，从而保持热量，夏季利用烟囱效应，引导中庭室内自然通风，加强对流，降低室内温度，改造设计时在中庭顶部安装可调节的遮阳设施及可开启天窗，夏季打开天窗，利用热压可组织自然通风，从而使中庭内部获得低于室外气温的小气候。若设计合理，中庭不需空气调节系统就能获得较好的室内热环境。例如：北京嘉铭桐城会所改造。

3.2.2利用地下空间改造

当基地环境对建筑改造制约性较大时，或者为了保持历史建筑风貌完整，或为利用地下空间冬暖夏凉的特性，可考虑在改扩建时将新建建筑置于地下。例如：巴黎卢浮宫扩建等。

3.3建筑能源设备绿色设计及可再生能源利用

由于本人专业局限性，这类改造专业性强，本文不做探讨。

3.4建筑环境控制系统绿色改造

主要包括供暖系统改造、照明系统改造、空调系统改造、自然通风系统改造等。本文主要对通风系统改造、照明系统改造和照明控制系统中应用的绿色节能技术进行探讨。

3.4.1通风系统改造

合理的自然通风改造设计可以大大降低空调负荷，甚至可以达到不需空调即实现室内通风降温的效果，这对于我国每年消耗大量制冷能源的公共建筑来说，是非常值得研究推广的。

利于自然通风的建筑要素：

在建筑改造中，自然通风系统的设计，要结合建筑空间整体考虑，综合考虑遮阳和窗户开口对通风的影响。对于进深较大建筑，可利用风压通风、热压通风、以及风压与热压相结合的通风方式，通过对中庭、水平风道、风井以及双层维护结构的增设或再设计，利用被动式太阳能技术为自然风提供必要动力，在有效减少建筑物对不可再生能源的依赖、取代传统空调系统为室内提供高品质自然空气的同时，这些中庭、风井、风道和也成为建筑独特的造型元素。

3.4.2照明系统改造

在建筑改造设计中利用自然光照明、天然采光的方法可以分为用反射装置和直接采光的方法，人工照明改造中，主要是建立照明控制系统和更换绿色光源，比如：选用高效节能光源、电磁感应灯、LED光源等。

3.4.3照明控制系统

建筑照明节约能源问题的核心是节能控制方式，智能化照明控制系统可在运行中节能、实现全自动调光、延长光源寿命，从而更充分利用自然光，在公共建筑照明系统更新中，安装照明控制系统，可以节省大量电力，充分利用资源、避免能源的浪费。

4　既有建筑绿色改造展望

我国既有建筑绿色改造尚处于起步阶段，目前还没有统一的绿色建筑技术标准。经过设计师近些年的实践，已经有了不少高质量建筑绿色改造案例，如南京的住宅小区改造、北京、上海等办公楼绿色改造和黄土高原绿色窑洞改造等；既有建筑绿色改造在我国具有非常广阔的发展前景。

5　结语

既有建筑绿色改造是一个庞大而复杂的系统工程，要防止高投入、低效益现象，我国既有建筑绿色改造应重点发展低成本、高效益、可推广的建筑绿色改造技术，要符合我国国情；除了经济性外，还要与高效率利用资源、减少环境影响等其它方面综合统筹考虑，进行合理的改造设计。

［1］章茂木.浅谈既有建筑绿色改造项目设计策划［J］.安徽建筑，2014，21 （6）：7～9.

［2］AndrewBaldwin，李百战，喻伟，等.既有建筑绿色化改造技术策略探索［J］.城市住宅，2015（4）：78.

［3］张建华，刘彩琴，韩永军，等.某既有建筑冷热源系统节能改造方案设计与分析［J］.节能，2015（10）：49～52.

张保超（1983-），男，工程师，本科，主要从事建筑设计工作。

TU201.5

A

2095-2066（2016）12-0151-02

2016-3-5