城市更新中的工业建筑绿色民用改造利用

文/杭州市建筑设计研究院有限公司 朱雪飞

1 工业建筑绿色民用化改造概述

随着我国经济的发展，工业化程度不断提高，生产工艺更新加快，原有工业厂房已无法满足新技术要求。城市居民对环境的要求逐渐提高，城区内或原在郊区，后随城市发展成为新城区的工业厂房因产业升级或城市环境污染需外迁，导致城市城区遗留了大批工业厂房，成为旧城改造的重要部分。如今，社会对资源节约及可循环利用越来越重视，需加快推动生态城市和绿色建筑的设计理念，包括提高资源利用率、减少能源消耗、充分利用可再生能源、建筑材料循环利用等。在我国城市建设中，符合我国国情的绿色建筑体系和标准逐渐完善，为我国绿色建筑推广及发展提供了可能。

原有工业厂房经过功能置换，需满足现有使用要求，如与绿色建筑设计相结合，为工业建筑提供绿色民用化改造。通过绿色民用化改造，将工业建筑转化为具有历史、文化及使用价值的民用建筑，进而节约大量建筑材料，提升厂区周边经济活力，更好地推动我国城市建设。

德国鲁尔工业区是国际知名的工业建筑改造和更新项目（见图1），原来以煤炭和钢铁为基础、以重化工业为主的重工业区在“二战”后逐渐荒废，通过实施复兴计划，如今鲁尔工业区成为全新的科学公园，不仅保留炼钢厂、煤渣山等设施，通过景观设计还建立了大型购物中心，配建咖啡馆、酒吧、美食街、各种游乐设施和娱乐中心等。我国北京798艺术区原为国营798老厂区，改造后成为博物馆、画廊和其他商业设施，焕发了新活力，经由当代艺术、建筑空间、文化产业等与城市环境有机结合，成为北京都市文化的新地标（见图2）。

图1 德国鲁尔工业区

图2 北京798艺术区

2 工业建筑绿色民用化改造特点

2.1 艺术价值

老旧工业厂房反映出不同时期的建造水平，也体现了当时的工业和科技水平，通过这些建筑，可以了解城市产业发展变化及空间布局的历史发展变迁。由于生产设备的独特性，形成独特的工业景观风貌特征及工业建筑、构筑物等景观形象，成为城市发展的珍贵记忆。

2.2 实用价值

工业建筑除具有历史文化特性，也具有良好的实用价值，对其进行民用化改造具有较大优势。工业厂房占地规模较大，鉴于生产设备和工艺的特殊需求，工厂对市政基础设施的要求较高，对工业厂房进行改造，其给水、排水、电力等设施的改造较为便利。厂区由于运输货物需要，路网结构完整，与厂区外具有较好的交通联系，也利于改造。

工业厂房具有类似的建造特点，老旧工业厂房由于生产需要，往往具有跨度及净高较大的室内空间，这为空间改造带来极大的灵活性和可能性。在原有结构和室内空间进行重新整合分割，可满足多种功能布局。工业厂房的结构承载力一般比民用建筑大，坚固耐用，因此工业建筑改为民用建筑时，荷载一般都能满足新的使用要求。

2.3 改造原则

1）改造方向 现有工业建筑一般可改造为博物馆、酒店、商业服务、艺术时尚区等。

2）空间和功能分区 工业建筑原有空间布局和功能分区需根据新功能进行调整，尽量保留原有建筑空间和结构。

3）结构评估 由于工业厂房多为老旧建筑，进行功能置换时，应优先关注建筑结构是否满足新功能的使用要求，因此必须对建筑主体结构进行科学检测和评估，对结构改造进行安全性验算。

4）建筑能耗 工业建筑由于建造年代久远及工艺差距，自身围护结构的热工性能较差。如原有工业建筑通常未设保温层，部分工业建筑屋面设置天窗，气密性和保温性较差，能源耗费严重。

5）自然通风和采光 原有工业厂房立面开窗较小，影响建筑采光及通风。改造时需考虑建筑使用功能的延续性及环境的可持续，尽量减少资源浪费，增加循环利用，降低能源消耗及温室气体排放。

6）舒适性 舒适性是建筑改造的第一要求，对工业建筑进行绿色化改造的同时，应增加新功能舒适性要求。通过绿色技术改造，实现建筑内部的舒适性，对温度、湿度、采光、通风等进行调节，降低空调能耗。

3 项目改造策略

北京日化二厂洗液车间建造于20世纪60年代，混凝土框架结构，首层层高6.2m，2层层高5.2m，3层层高6.4m。改造方案采用低干预改造模式，展现工业历史的建筑风格，增加公共服务设施，完善景观系统，提升园区品质。充分利用工业厂房空间及其历史、文化价值，合理选择商业模式，达到产业提升和城市更新的目的（见图3）。

图3 北京日化二厂洗液车间平面

设计方案保留原有建筑特色空间，拆除部分原有结构构件，完善承重结构体系。

1）保留及改造立面样式和门窗洞口，原有门窗大部分已损坏，且不符合节能设计要求，因此门窗整体更换为节能门窗，其中外窗采用断桥铝合金三玻双中空玻璃（5+9A+5+9A+5）mm，传热系数为2W/（m2·K），北向采用（5+12A+5+12A+5）mLow-e玻璃,传热系数1.7W/（m2·K），气密性为7级。增加外保温材料以满足建筑保温隔热和节能要求，外墙外保温系统选用70mm厚挤塑聚苯板，屋面保温材料选用厚100mm的挤塑聚苯板。

2）以自然通风为主，辅以简单的机械排风；公共及居住空间设置独立的空调和通风系统。首层公共空间为高大空间，采用上送下回的气流组织方式，其中送风口采用散流器形式，回风口采用格栅风口。改造完成后建议采用主动绿色节能技术，如采用热泵驱动的热湿独立控制系统，以保证极端天气下的室内环境舒适性。

3）现有屋顶可安装约126m2太阳能板，采用40°固定倾角的分布式光伏太阳能板，太阳能板的转化效率为12%。数据显示，北京多年平均太阳能年总辐射量为1400.60（kW·h/m2），北京多年平均年日照为2778.70h，软件算得年峰值小时数为1629h，系统效率为80%。最终计算得出，屋面太阳能年发电量约2.76万kW·h。按40°倾角，全年集热器得热量为6236.90MJ/m2，按照平板太阳能平均集热效率取35%，考虑管道及水箱损失，根据北京地区地方标准村镇住宅太阳能采暖应用技术规范建议取0.2，计算可得屋面太阳能的全年集热器得热量为22.00万MJ。

4）利用建筑屋面和绿化场地对雨水进行收集利用。原有地下酸洗池改造为雨水收集池，可作为草坪灌溉和荷花池用水。雨水回用系统采用“过滤+消毒”工艺，雨水收集后经雨水储存池过滤后进入清水箱，通过泵送至绿化和景观水池。绿化灌溉最高日用水定额取1L/m2，项目绿化面积为317m2，最高日用水量为0.317m3/d。景观水池尺寸为6.0m×3.0m×0.6m，按每次换水1/3体积，最高日用水量为3.596m3/d，因此雨水用水点最大日用水量为3.913m3/d。根据雨水点最大日用水量，采用3.8t雨水回用水箱，尺寸为1.5m×1.5m×2.0m，有效深度1.7m，并设有溢流和放空设施。按雨水回用水箱的4倍设置雨水储存池，尺寸为3.0m×3.0m×2.5m，有效深度2.0m。

5）室内装修材料可采用再生骨料混凝土多孔砖及木材、竹材等，并在后期室内设计中采用低毒、防霉、抗菌等环保装饰材料，营造室内健康环境。

4 结语

本文以北京日化二厂洗液车间改造为例，对工业建筑的绿色民用化改造提出具体设计方案及改造策略，以期为其他既有工业建筑民用化改造提供参考。