历史风貌建筑绿色化改造实施路径的思考

赵亚军 孙日近

上海浦公节能环保科技有限公司

0 概述

历史风貌建筑记录了城市变迁，承载着文化更迭。一栋栋建筑、一片片历史风貌区是每一座城市的“活化石”。上海外滩万国建筑博览群是百年上海的缩影，南京金陵机器制造局是近代中国工业博物馆，杭州南山路历史建筑别墅群旧韵犹存，建成近七十载的安徽省委省政府仿苏联式建筑风格办公楼仍在“发光发热”。

众多的历史风貌建筑不仅作为历史遗存展示着城市生活的过去，更重要的是它们依然发挥着建筑的使用功能。上海市、天津市、杭州市等地区均发布了“关于历史风貌区和历史建筑的保护条例”，充分表明历史风貌建筑是城市中不可替代的重要组成部分。

随着城市更新脚步的加快，绿色节能理念的推广，越来越多的既有建筑成为绿色更新“主体”。2015年国家发布了GB/T51141-2015《既有建筑绿色改造评价标准》，2016年上海市发布了《上海市既有建筑绿色更新改造适用技术目录》（以下简称“技术目录”），为既有建筑的绿色化改造提供了良好借鉴。

历史风貌建筑属于既有建筑，建造时大多采用当时最先进的设计理念及设备，但是时间久远，建筑本体及内部设备老化，建筑的使用性能及舒适性与现行绿色标准相距甚远。因此，结合历史风貌建筑特性，研究其绿色化改造实施路径势在必行。

1 历史风貌保护建筑的特点

1）建筑类型多

历史风貌建筑类型涉及办公、商业、居住、产业等各种类型，例如，合肥市政府大楼、上海四行仓库、南京大学北园教学楼、杭州红门局别墅建筑、天津段祺瑞故居等等。

2）建筑风格多

有哥特、文艺复兴、巴洛克、新古典主义、洛可可等西方建筑风格，及中国、意大利、法国、德国、英国、西班牙、俄罗斯、日本等各国建筑特色。

3）保护要求特殊

以上海市为例，2002年发布的《上海市历史文化风貌区和优秀历史建筑保护条例》提出了对历史建筑的保护要求，根据建筑的历史、科学和艺术价值及完好程度，分为以下四类，见表1。

表1 不同类型优秀历史建筑的保护要求

由于建筑风格及结构型式的多样性、建筑特殊的保护要求，决定了历史风貌建筑在绿色化改造过程中没有固定模式，必须根据建筑功能及特点，结合绿色节能技术类型“量身定制”。

2 历史风貌建筑绿色化改造实施路径

目前针对既有建筑的绿色化改造基于《绿色建筑评价标准》中的“四节一环保”理念，即节地与室外环境、节能与能源利用、节水与水资源利用、节材与材料资源利用、室内环境质量等方面。区别于一般既有建筑，历史风貌建筑的绿色化改造需要在“四节一环保”的基础上，结合建筑特性、保护要求等特点，提出合理的绿色改造设计方案，配合施工及运营管理，保持历史风貌建筑的可持续性发展。为此，特提出历史风貌建筑绿色化改造实施路径（如图1所示）。

图1 历史风貌建筑绿色化改造路径

1）项目预评估阶段

通过现场调研以及文献查阅，了解当地文物保护管理单位相关规定、历史风貌建筑使用现状、修缮改造需求等信息；收集借阅既有建筑图纸、建筑修缮工程记录材料、建筑内系统维护保养记录等资料，掌握历史风貌建筑使用功能特点；根据现场资料和文件资料，参考《技术目录》中的重点技术和推荐技术，确定目标建筑绿色化改造方向。

2）项目方案设计阶段

考虑历史风貌建筑特性，从“四节一环保”绿色建筑理念出发进行方案设计。对于围护结构、室内环境等方面进行专项评估，并通过检测测试等手段进行诊断分析。建议进行风环境和光环境模拟，并完成相关计算书，寻求改善措施；通过历史风貌建筑原有运行能耗数据与修缮后建筑能耗模拟数据的参照对比，评估分析绿色化改造后历史风貌建筑的能耗水平。

3）绿色施工阶段

在历史风貌建筑绿色化改造施工阶段，需要注意以下几点：（1）装饰装修过程中，预防和控制建筑材料和装饰装修材料产生的室内环境污染物；（2）采取有效的降尘、降噪措施；（3）对施工废弃物进行合理处置等。

4）智能化运营阶段

绿色化改造完成后，需规范建筑运营管理工作，建立完善的维护制度，定期检查调试设施设备，充分利用智能化管理系统、能源管理系统、空调智能群控系统等，实现建筑的智能化运营。

3 历史风貌建筑绿色化改造应用案例——以四行仓库为例

本文以上海四行仓库绿色化改造为例，从被动式节能技术、结构优化措施、给水排水系统、暖通空调系统、照明系统、动力系统、建筑智能化系统等七个方面阐述历史风貌建筑在修缮过程中的绿色化改造路径。

四行仓库位于上海闸北区苏州河北岸，东临西藏路桥，包括两座毗邻而建的近代仓储建筑（四行仓库和大陆银行仓库）。四行仓库建于1931-1935年，至今已使用近80年，是1937年淞沪会战中著名的“四行仓库保卫战”发生地。1985年被公布为抗日战争纪念地，1994年被列为第二批上海市优秀历史建筑，2014年调整为上海市文物保护单位（见图2）。

图2 上海四行仓库

本次修缮工程拆除加建的第七层，修缮后建筑高度为27．7m，1层～5层主体钢筋混凝土无梁楼盖结构，6层钢筋混凝土框架结构。主要的施工内容；建筑外立面的保护修缮、抗战纪念馆的建设、室内结构加固和无梁柱帽的保护修缮、恢复南立面原有的特征和西中庭通廊空间等。修缮后建筑总建筑面积为25 550㎡，其中包括抗战纪念馆建筑面积3 891㎡。装修后的四行仓库秉持“保护为主、合理利用”的设计理念，将建筑功能改为商业、办公、纪念馆。本次工程中应用了如下绿色节能技术。

1）被动式节能技术

本项目应上海市文物局文物保护管理处保护要求，保留建筑原有饰面，在施工前对外墙各类外饰面材质、质感等进行全面勘察，拍照存档并分类统计，尽可能恢复外立面原有的颜色及质感，并保留沧桑感和历史可读性（见图3）。为此，四行仓库修缮工程在原有饰面基础上，从提高围护结构热工性能、充分利用被动式节能技术两方面提升建筑性能。一方面，在屋面增设140厚泡沫玻璃保温层，南北里面增设60厚泡沫玻璃保温层，并采用钢框低辐射中空玻璃窗（5+6A+5Low-E）代替原单片玻璃，以满足国家标准《建筑外门窗气密、水密、抗风压性能分级及监测方法》中的气密性要求，改善了外窗、外墙等部位的热工性能，有效提高历史建筑热工性能。同时，利用屋顶天窗的大进深空间引进天然采光和自然通风，选用的钢化夹层中空玻璃（6+12A+6TP+0．76PVB+6TP）满足气密性透光性要求。

图3 四行仓库外立面

2）结构优化措施

四行仓库使用时间近80年，已经过两次加层改建，本次修缮过程中因重新定位了建筑使用功能的原因，一并改善了结构体系及结构构件，且针对性地修缮加固了建筑结构，提升了建筑的抗震性能。本项目建筑物屋顶新建部分的钢筋混凝土结构中，HRB400级高强度钢筋用量占受力钢筋总量的100%；改造部分的新增钢楼梯全部采用耐候结构的Q345B钢材高强钢材。

建筑物改造部分采用钢结构，例如：钢结构楼梯、钢梁、会议厅顶部的钢梁+压型钢板组合等。修缮过程中，建筑外墙南北立面采用了仿水泥抹灰饰面效果的GRC构件，楼层修缮过程中涉及的窗台均选用预制混凝土窗台，不仅为现场施工提供了便利，并对施工现场环境减少了噪声及粉尘污染。

3）给水排水系统

四行仓库地上2层以下由市政给水管网直接供水，2层及以上部分由1层生活水池变频恒压设备供水，并设置支管减压阀保证供水点压力不大于0．2MPa。为满足新的建筑功能要求，本次工程增设一套太阳能热水系统，优先选用太阳能热水作为预热加水，辅助热源为租户自理的容积式燃气热水器。

四行仓库修缮工程按照水平衡测试要求健全了项目用水三级计量仪表设置，室外设置一套埋地总水表，室内按照建筑功能需求设置计量表具：抗战纪念馆与其他商业办公共用一套供水设备，并在变频供水设备后分别加装水表计量；商业部分按餐饮等不同功能要求设置水表计量；其他部位按照使用功能要求，在车库冲洗、空调用水、太阳能热水系统均设置水表计量，所有计量满足上海市《公共建筑用能监测系统工程技术规范》要求。

4）暖通空调系统

四行仓库修缮工程从建筑功能性分区考虑，公共区域设计全年舒适性空调，纪念馆及出租区域预留空调用电量。综合考虑空调系统的维护管理及节能控制要求以及今后业主租赁的相对灵活性，空调设备采用了变频多联机机组、新风系统及排风系统采用了冷凝热回收技术，主要设备的能效等级均符合现行上海市标准《公共建筑节能设计标准》DGJ 08-107-2012的规定。

空调末端装置可独立启停，且主要功能房间可控数量比例达到90%以上。空调主机采用变频多联机，空调冷源的部分负荷性能符合现行上海市《公共建筑节能设计标准》DGJ 08-107的规定。

5）照明系统

四行仓库修缮工程中走廊、电梯前室、楼梯间等公共区域采用高光效节能灯或LED灯具，室内照明选用直射光比较高、控光性能合理的高效灯具。在走道等公共区域采用分区设计与控制方法，设置智能灯光控制系统，通过控制走道灯光的开启，以达到节能目的，且满足安防紧急状态下强行点亮的控制要求。

照明节能设计要求及措施满足《建筑照明设计标准》GB50034-2013所对应的照度标准、照明均匀度、统一眩光值、照明功率密度值、能效指标等相关标准值的综合要求。

6）动力系统

四行仓库修缮工程中新增8台无机房电梯，考虑本建筑为文物保护单位，消防电梯下部不能破坏原基础底板，故未设置集水井。项目采用电梯群控控制、桥厢无人自动关灯技术、驱动器休眠技术等节能措施。

7）绿色施工

四行仓库修缮工程涉及西侧“弹孔痕迹”墙体保护修缮、东侧大陆银行仓库南北立面清水砖墙复原以及东西立面水泥抹灰墙面修缮等工作。经全面考虑对文物建筑的保护及对建筑沧桑感和历史可读性的保留，在工程施工过程中，结合上海市《建设工程绿色施工管理规范》要求，制定了符合历史风貌建筑保护要求的绿色施工方案。项目在装饰装修中采用干式工法，使用仿水泥抹灰效果的GRC构件及预制混凝土窗台，减少了施工过程中空气粉尘污染并缩短了施工工期；采用低噪声设备有效地实现了现场施工降噪消声效果，减少了对周边环境的影响。

8）建筑智能化

四行仓库建筑运行过程中将建筑设备监控系统、变电所能量管理系统、空调系统、公共部位智能照明控制系统、安全防范系统、火灾自动报警及联动系统、有限广播系统、室内空气环境监控系统等集成到一个统一的、协调运行的网络平台，建筑物机电设备的自动控制与优化运行已实现信息资源的优化管理与共享，给用户提供安全、舒适、高效、环保的工作和生活环境，并对历史风貌建筑本体提供了高效、安全的保护措施。

9）工程绿色化技术应用汇总

四行仓库修缮工程主要应用的绿色化技术（见表2）。本工程基于保护前提，对新的使用功能量身定制设计，对建筑进行保护与再利用设计，提升建筑的安全、舒适、节能各项性能，使老建筑满足可持续利用的需要，在形成广泛的社会影响的同时，实现了项目的经济效益。

表2 四行仓库绿色化技术应用一览表

4 结论

1）历史风貌建筑从初建至今仍作为功能建筑被使用，其建筑性能及舒适性需要满足现行标准的要求。

2）历史风貌建筑的修缮维护工作可注入绿色化改造理念，在保留建筑原有风貌同时，利用绿色节能技术提高建筑性能。

3）历史风貌建筑结构型式多样，有特殊的保护要求，在绿色化改造过程中需要根据建筑特性进行“定制化”设计。

4）历史风貌建筑绿色化改造路径包括项目预评估、项目方案设计、绿色施工、智能化运营等四个阶段。

5）历史风貌建筑绿色化改造具有显著的社会效益和经济效益，体现了建筑的可持续发展与利用，符合绿色发展理念。