從制造到智造的脫變

彭鴻亮 林武生

摘要：在中國城市化進程中，由于交通條件改善，區(qū)位的提升，產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整，原有建筑需要轉(zhuǎn)化使用功能，為適應(yīng)這種轉(zhuǎn)變，原有建筑面臨著形式、熱工性能和設(shè)備等方面改造。本項目是一個南方實際的既有建筑改造綠色實踐項目，將在既有建筑改造中實現(xiàn)資源的實現(xiàn)循環(huán)利用，將綠色建筑和綠色技術(shù)有機運用于既有建筑改造中。本文即是對綠色建筑自身設(shè)計的內(nèi)容介紹，相信此文對其他綠色建筑的實踐定會有所裨益。

關(guān)鍵詞：既有建筑改造 綠色建筑

綠色建筑是指在建筑的全壽命周期內(nèi)，最大限度地節(jié)約資源（節(jié)能、節(jié)地、節(jié)水、節(jié)材）、保護環(huán)境和減少污染，為人們提供健康、舒適和高效的使用空間，與自然和諧共生的建筑。本文以老廠房改造成辦公樓，針對南方地區(qū)的氣候帶條件，從建筑本身設(shè)計的角度來研究，主要解決建筑自身的通風(fēng)、遮陽等問題，分析其主要特點，試構(gòu)建綠色建筑設(shè)計的整體思路。

南海意庫項目位于改革開放的前沿城市深圳，八十年代初，深圳特區(qū)內(nèi)開始大量興建工業(yè)廠房以吸引境外投資者開展“三來一補”業(yè)務(wù)，建于1980年的深圳蛇口日資三洋廠房是最早的多層通用廠房之一。他不僅是深圳城市建筑再生的典型案例，也因其在節(jié)能環(huán)保方面的高標(biāo)準(zhǔn)而大獲好評。南海意庫通過有效的經(jīng)濟成本，改善室內(nèi)空間的生態(tài)環(huán)境，提高空間舒適度，成為舊廠房改造典范之作。

綠色建筑設(shè)計應(yīng)用：

1 區(qū)域通風(fēng)研究

本項目地處城區(qū)，南側(cè)和東側(cè)都是建筑高度高、密度大的住宅區(qū)，深圳的過渡季節(jié)的主導(dǎo)風(fēng)向是東南偏東風(fēng)，由于東側(cè)和南側(cè)的既有建筑的阻擋，使得本項目的室內(nèi)自然通風(fēng)條件一般。經(jīng)計算，區(qū)域的通風(fēng)能夠滿足基本的要求。 (如圖一所示)

2太陽能拔風(fēng)煙囪研究

深圳市全年空氣溫度低于28℃的累計小時數(shù)占全年總時數(shù)的60%，尤其是在過度季節(jié)里只要合理組織自然通風(fēng)；就完全有可能不開空調(diào)而滿足較為舒適的室內(nèi)環(huán)境。

改造廠房擬采用六個截面為3000×3000的屋面熱壓拔風(fēng)煙囪；在過渡季節(jié)實現(xiàn)自然通風(fēng)，以4月份（過渡季節(jié)）為例來分析被動式太陽能通風(fēng)煙囪的通風(fēng)效果，假設(shè)太陽能煙囪內(nèi)的集熱裝置可以把30%左右的太陽輻射吸收并加熱空氣，并設(shè)置室外環(huán)境溫度為28℃，室內(nèi)熱負(fù)荷為50W/ m2。模擬結(jié)果顯示，三個高10米的太陽能通風(fēng)煙囪，能產(chǎn)生約為5pa的熱壓，太陽能煙囪的斷面風(fēng)速為1.8m/s，相應(yīng)的通風(fēng)量為:311040m3/h，相當(dāng)于室內(nèi)5次/小時的換氣量。

太陽能拔風(fēng)系統(tǒng)可以延長過渡期近兩個月，按15～20度／平米·月計算，每年可以節(jié)約電耗約60～80萬度,下面是利用計算機模擬技術(shù)完成的室內(nèi)熱壓、溫度、風(fēng)速和空氣齡效果分析圖。(如圖二所示)

3內(nèi)天井日照模擬對比的研究

公共建筑進深一般較大，人工照明與室外光照在窗口附近區(qū)域形成重疊，造成能源浪費，在本項目中充分考慮了上述影響，中庭頂部為玻璃棚且布滿太陽能光伏電池板，該頂棚具有良好的遮陽效果又有一定的透光率。室內(nèi)照明燈具按照內(nèi)區(qū)與外區(qū)進行配置，且外區(qū)燈具可以實現(xiàn)控制。利用計算機模擬技術(shù)對3號廠房中庭自然采光效果進行了評估，其平均采光強度為2.51（流明），換算成照度值為100.4（勒克司），基本滿足室內(nèi)公共區(qū)域的照度要求。此時，對應(yīng)的頂層玻璃透光率為0.282。

在全陰天不利情況下，整個樓層工作面約有2000 m2的面積照度高于300 Lx，白天基本可以不開燈。相對未加天井的情況，約1000 m2的面積得到改善，按照平均每平方米10W/m2的照明耗電功率計算，可減少10kW的照明用電功率。（如圖三、四所示）

就全大樓而言，每層功能不盡相同，但采光天井貢獻率相差不大，則全樓累計可減少約40kW的照明用電功率。按照每天工作10小時計算，每天可以減少約400kWh/天，按每年工作時間250天計算，每年可節(jié)約照明用電約10萬度。

4 “生態(tài)核”復(fù)合空間技術(shù)

“生態(tài)核”復(fù)合空間技術(shù)包括生態(tài)中庭、空中花園和生態(tài)倉等多種形式。其主要特點為：1) 是一個具有溫室效應(yīng)的陽光房。2）是一個促進通風(fēng)換氣的熱壓通風(fēng)空間。3）是一個具有微型植物群落的綠色空間。

5水平和垂直遮陽設(shè)計

項目位于東經(jīng)113°54′43″，北緯22°29′24″，全年空調(diào)季約為每年的5月初至9月底；其中6月中下旬日照太陽可達最大角并使建筑北面也可有強烈的直射光。通過分析比較，東面建筑采用固定百葉遮陽為主，局部采用自控活動百葉。固定百葉可通過精確計算出百葉的截面尺寸和水平夾角。（如圖六所示）

在西立面生態(tài)綠化墻，生態(tài)綠化墻的附著植被可以隨季節(jié)的繁茂和衰減，使遮擋陽光的效果在夏秋季節(jié)比冬春季節(jié)要多，適應(yīng)深圳氣候變化對建筑的影響。

東立面采用“垂直+水平”遮陽，通過日照方位角計算固定式垂直遮陽角度，優(yōu)化遮陽的降低輻射效率。

室內(nèi)遮陽也可以改善室內(nèi)自然光照，防止眩光的影響。

經(jīng)計算，節(jié)能率為４％，每年節(jié)約電耗約10~11萬度。

7外墻保溫和Low－E中空玻璃

盡量保留外墻墻體，減少拆除量。在原有內(nèi)墻內(nèi)側(cè)砌筑100mm厚加氣混凝土砌塊結(jié)合原有墻體內(nèi)墻保溫。

本項目主要部位采用Low—E中空玻璃幕墻為主，局部熱鏡或智能玻璃等多種玻璃幕墻組合。中空玻璃滑拉窗或中空加中間Low—E膜玻璃斷熱結(jié)合金窗框或玻璃鋼窗框。主要技術(shù)指標(biāo)應(yīng)可達到抗風(fēng)壓強度P≥2.5kPa，氣密性q≤1.5m3/（m· h）,水密性△P≥250Pa，隔聲性Rw≥30dB，傳熱系數(shù)K≤3.0W/（m2 · K），達到國家建筑節(jié)能設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)要求.防火及剛性良好，采用三元乙丙膠條密封，空腹型材應(yīng)采用增強板或局部加強板的鉸鏈連接技術(shù)。經(jīng)計算，節(jié)能率達８％，每年節(jié)電約19~21萬度。

經(jīng)一年的實際測算，本項目節(jié)能率達到66.7%，單位平米年能耗為66kwh/㎡.y，如果按甲級辦公建筑約130～200 kwh/㎡.y的平均能耗計算,按本項目建筑面積2.5萬㎡計算，每年可以節(jié)電200～240萬度，折合每年可以節(jié)省標(biāo)煤1000噸，每年可以減排二氧化碳約2000噸。本項目綠色技術(shù)增量成本為800萬元，按每年節(jié)電費200萬元計算，綠色技術(shù)投資回收期在5年以內(nèi)（資金年利率5.5%）。

4 總結(jié)

綠色建筑首先他本身必須是一個健康建筑，就比方有先天障礙的運動員，肯定比不過健康的運動員一樣，只有在這種情況下，根據(jù)項目條件選用較為可靠合適的綠色技術(shù)，在合理的成本目標(biāo)之下,進行全生命周期成本的計算,以達到在建筑運營生命內(nèi)的最小耗費。

在既有建筑改造中所采用的綠色建筑技術(shù)遠(yuǎn)遠(yuǎn)不是終極目標(biāo)，綠色建筑實踐就是一個不斷探索，不斷完善的過程 ,包含了人與自然、社會環(huán)境的和諧共處法則，對既有環(huán)境的尊重與合理利用，對人類社會發(fā)展的高度責(zé)任感。

參考文獻：

[1]中華人民共和國國家標(biāo)準(zhǔn)，綠色建筑評價標(biāo)準(zhǔn)（GB/T 50378-2006）。北京：中國建筑工業(yè)出版社，2006.

[2]中華人民共和國國家標(biāo)準(zhǔn)。住宅性能評定技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)（GB/T 50362-2005）.北京：中國建筑工業(yè)出版社，2005.

[3]劉加平.建筑物理（第四版）[M].北京:中國建筑工業(yè)出版社，2009.

[4]住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部科技發(fā)展促進中心 綠色建筑評價技術(shù)指南.北京:中國建筑工業(yè)出版社，2010.