歷史風(fēng)貌建筑綠色化改造實(shí)施路徑的思考

趙亞軍 孫日近

上海浦公節(jié)能環(huán)?？萍加邢薰?/p>

0 概述

歷史風(fēng)貌建筑記錄了城市變遷，承載著文化更迭。一棟棟建筑、一片片歷史風(fēng)貌區(qū)是每一座城市的“活化石”。上海外灘萬國建筑博覽群是百年上海的縮影，南京金陵機(jī)器制造局是近代中國工業(yè)博物館，杭州南山路歷史建筑別墅群舊韻猶存，建成近七十載的安徽省委省政府仿蘇聯(lián)式建筑風(fēng)格辦公樓仍在“發(fā)光發(fā)熱”。

眾多的歷史風(fēng)貌建筑不僅作為歷史遺存展示著城市生活的過去，更重要的是它們依然發(fā)揮著建筑的使用功能。上海市、天津市、杭州市等地區(qū)均發(fā)布了“關(guān)于歷史風(fēng)貌區(qū)和歷史建筑的保護(hù)條例”，充分表明歷史風(fēng)貌建筑是城市中不可替代的重要組成部分。

隨著城市更新腳步的加快，綠色節(jié)能理念的推廣，越來越多的既有建筑成為綠色更新“主體”。2015年國家發(fā)布了GB/T51141-2015《既有建筑綠色改造評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)》，2016年上海市發(fā)布了《上海市既有建筑綠色更新改造適用技術(shù)目錄》（以下簡稱“技術(shù)目錄”），為既有建筑的綠色化改造提供了良好借鑒。

歷史風(fēng)貌建筑屬于既有建筑，建造時(shí)大多采用當(dāng)時(shí)最先進(jìn)的設(shè)計(jì)理念及設(shè)備，但是時(shí)間久遠(yuǎn)，建筑本體及內(nèi)部設(shè)備老化，建筑的使用性能及舒適性與現(xiàn)行綠色標(biāo)準(zhǔn)相距甚遠(yuǎn)。因此，結(jié)合歷史風(fēng)貌建筑特性，研究其綠色化改造實(shí)施路徑勢(shì)在必行。

1 歷史風(fēng)貌保護(hù)建筑的特點(diǎn)

1）建筑類型多

歷史風(fēng)貌建筑類型涉及辦公、商業(yè)、居住、產(chǎn)業(yè)等各種類型，例如，合肥市政府大樓、上海四行倉庫、南京大學(xué)北園教學(xué)樓、杭州紅門局別墅建筑、天津段祺瑞故居等等。

2）建筑風(fēng)格多

有哥特、文藝復(fù)興、巴洛克、新古典主義、洛可可等西方建筑風(fēng)格，及中國、意大利、法國、德國、英國、西班牙、俄羅斯、日本等各國建筑特色。

3）保護(hù)要求特殊

以上海市為例，2002年發(fā)布的《上海市歷史文化風(fēng)貌區(qū)和優(yōu)秀歷史建筑保護(hù)條例》提出了對(duì)歷史建筑的保護(hù)要求，根據(jù)建筑的歷史、科學(xué)和藝術(shù)價(jià)值及完好程度，分為以下四類，見表1。

表1 不同類型優(yōu)秀歷史建筑的保護(hù)要求

由于建筑風(fēng)格及結(jié)構(gòu)型式的多樣性、建筑特殊的保護(hù)要求，決定了歷史風(fēng)貌建筑在綠色化改造過程中沒有固定模式，必須根據(jù)建筑功能及特點(diǎn)，結(jié)合綠色節(jié)能技術(shù)類型“量身定制”。

2 歷史風(fēng)貌建筑綠色化改造實(shí)施路徑

目前針對(duì)既有建筑的綠色化改造基于《綠色建筑評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)》中的“四節(jié)一環(huán)?！崩砟?，即節(jié)地與室外環(huán)境、節(jié)能與能源利用、節(jié)水與水資源利用、節(jié)材與材料資源利用、室內(nèi)環(huán)境質(zhì)量等方面。區(qū)別于一般既有建筑，歷史風(fēng)貌建筑的綠色化改造需要在“四節(jié)一環(huán)保”的基礎(chǔ)上，結(jié)合建筑特性、保護(hù)要求等特點(diǎn)，提出合理的綠色改造設(shè)計(jì)方案，配合施工及運(yùn)營管理，保持歷史風(fēng)貌建筑的可持續(xù)性發(fā)展。為此，特提出歷史風(fēng)貌建筑綠色化改造實(shí)施路徑（如圖1所示）。

圖1 歷史風(fēng)貌建筑綠色化改造路徑

1）項(xiàng)目預(yù)評(píng)估階段

通過現(xiàn)場調(diào)研以及文獻(xiàn)查閱，了解當(dāng)?shù)匚奈锉Ｗo(hù)管理單位相關(guān)規(guī)定、歷史風(fēng)貌建筑使用現(xiàn)狀、修繕改造需求等信息；收集借閱既有建筑圖紙、建筑修繕工程記錄材料、建筑內(nèi)系統(tǒng)維護(hù)保養(yǎng)記錄等資料，掌握歷史風(fēng)貌建筑使用功能特點(diǎn)；根據(jù)現(xiàn)場資料和文件資料，參考《技術(shù)目錄》中的重點(diǎn)技術(shù)和推薦技術(shù)，確定目標(biāo)建筑綠色化改造方向。

2）項(xiàng)目方案設(shè)計(jì)階段

考慮歷史風(fēng)貌建筑特性，從“四節(jié)一環(huán)?！本G色建筑理念出發(fā)進(jìn)行方案設(shè)計(jì)。對(duì)于圍護(hù)結(jié)構(gòu)、室內(nèi)環(huán)境等方面進(jìn)行專項(xiàng)評(píng)估，并通過檢測測試等手段進(jìn)行診斷分析。建議進(jìn)行風(fēng)環(huán)境和光環(huán)境模擬，并完成相關(guān)計(jì)算書，尋求改善措施；通過歷史風(fēng)貌建筑原有運(yùn)行能耗數(shù)據(jù)與修繕后建筑能耗模擬數(shù)據(jù)的參照對(duì)比，評(píng)估分析綠色化改造后歷史風(fēng)貌建筑的能耗水平。

3）綠色施工階段

在歷史風(fēng)貌建筑綠色化改造施工階段，需要注意以下幾點(diǎn)：（1）裝飾裝修過程中，預(yù)防和控制建筑材料和裝飾裝修材料產(chǎn)生的室內(nèi)環(huán)境污染物；（2）采取有效的降塵、降噪措施；（3）對(duì)施工廢棄物進(jìn)行合理處置等。

4）智能化運(yùn)營階段

綠色化改造完成后，需規(guī)范建筑運(yùn)營管理工作，建立完善的維護(hù)制度，定期檢查調(diào)試設(shè)施設(shè)備，充分利用智能化管理系統(tǒng)、能源管理系統(tǒng)、空調(diào)智能群控系統(tǒng)等，實(shí)現(xiàn)建筑的智能化運(yùn)營。

3 歷史風(fēng)貌建筑綠色化改造應(yīng)用案例——以四行倉庫為例

本文以上海四行倉庫綠色化改造為例，從被動(dòng)式節(jié)能技術(shù)、結(jié)構(gòu)優(yōu)化措施、給水排水系統(tǒng)、暖通空調(diào)系統(tǒng)、照明系統(tǒng)、動(dòng)力系統(tǒng)、建筑智能化系統(tǒng)等七個(gè)方面闡述歷史風(fēng)貌建筑在修繕過程中的綠色化改造路徑。

四行倉庫位于上海閘北區(qū)蘇州河北岸，東臨西藏路橋，包括兩座毗鄰而建的近代倉儲(chǔ)建筑（四行倉庫和大陸銀行倉庫）。四行倉庫建于1931-1935年，至今已使用近80年，是1937年淞滬會(huì)戰(zhàn)中著名的“四行倉庫保衛(wèi)戰(zhàn)”發(fā)生地。1985年被公布為抗日戰(zhàn)爭紀(jì)念地，1994年被列為第二批上海市優(yōu)秀歷史建筑，2014年調(diào)整為上海市文物保護(hù)單位（見圖2）。

圖2 上海四行倉庫

本次修繕工程拆除加建的第七層，修繕后建筑高度為27．7m，1層～5層主體鋼筋混凝土無梁樓蓋結(jié)構(gòu)，6層鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)。主要的施工內(nèi)容；建筑外立面的保護(hù)修繕、抗戰(zhàn)紀(jì)念館的建設(shè)、室內(nèi)結(jié)構(gòu)加固和無梁柱帽的保護(hù)修繕、恢復(fù)南立面原有的特征和西中庭通廊空間等。修繕后建筑總建筑面積為25 550㎡，其中包括抗戰(zhàn)紀(jì)念館建筑面積3 891㎡。裝修后的四行倉庫秉持“保護(hù)為主、合理利用”的設(shè)計(jì)理念，將建筑功能改為商業(yè)、辦公、紀(jì)念館。本次工程中應(yīng)用了如下綠色節(jié)能技術(shù)。

1）被動(dòng)式節(jié)能技術(shù)

本項(xiàng)目應(yīng)上海市文物局文物保護(hù)管理處保護(hù)要求，保留建筑原有飾面，在施工前對(duì)外墻各類外飾面材質(zhì)、質(zhì)感等進(jìn)行全面勘察，拍照存檔并分類統(tǒng)計(jì)，盡可能恢復(fù)外立面原有的顏色及質(zhì)感，并保留滄桑感和歷史可讀性（見圖3）。為此，四行倉庫修繕工程在原有飾面基礎(chǔ)上，從提高圍護(hù)結(jié)構(gòu)熱工性能、充分利用被動(dòng)式節(jié)能技術(shù)兩方面提升建筑性能。一方面，在屋面增設(shè)140厚泡沫玻璃保溫層，南北里面增設(shè)60厚泡沫玻璃保溫層，并采用鋼框低輻射中空玻璃窗（5+6A+5Low-E）代替原單片玻璃，以滿足國家標(biāo)準(zhǔn)《建筑外門窗氣密、水密、抗風(fēng)壓性能分級(jí)及監(jiān)測方法》中的氣密性要求，改善了外窗、外墻等部位的熱工性能，有效提高歷史建筑熱工性能。同時(shí)，利用屋頂天窗的大進(jìn)深空間引進(jìn)天然采光和自然通風(fēng)，選用的鋼化夾層中空玻璃（6+12A+6TP+0．76PVB+6TP）滿足氣密性透光性要求。

圖3 四行倉庫外立面

2）結(jié)構(gòu)優(yōu)化措施

四行倉庫使用時(shí)間近80年，已經(jīng)過兩次加層改建，本次修繕過程中因重新定位了建筑使用功能的原因，一并改善了結(jié)構(gòu)體系及結(jié)構(gòu)構(gòu)件，且針對(duì)性地修繕加固了建筑結(jié)構(gòu)，提升了建筑的抗震性能。本項(xiàng)目建筑物屋頂新建部分的鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)中，HRB400級(jí)高強(qiáng)度鋼筋用量占受力鋼筋總量的100%；改造部分的新增鋼樓梯全部采用耐候結(jié)構(gòu)的Q345B鋼材高強(qiáng)鋼材。

建筑物改造部分采用鋼結(jié)構(gòu)，例如：鋼結(jié)構(gòu)樓梯、鋼梁、會(huì)議廳頂部的鋼梁+壓型鋼板組合等。修繕過程中，建筑外墻南北立面采用了仿水泥抹灰飾面效果的GRC構(gòu)件，樓層修繕過程中涉及的窗臺(tái)均選用預(yù)制混凝土窗臺(tái)，不僅為現(xiàn)場施工提供了便利，并對(duì)施工現(xiàn)場環(huán)境減少了噪聲及粉塵污染。

3）給水排水系統(tǒng)

四行倉庫地上2層以下由市政給水管網(wǎng)直接供水，2層及以上部分由1層生活水池變頻恒壓設(shè)備供水，并設(shè)置支管減壓閥保證供水點(diǎn)壓力不大于0．2MPa。為滿足新的建筑功能要求，本次工程增設(shè)一套太陽能熱水系統(tǒng)，優(yōu)先選用太陽能熱水作為預(yù)熱加水，輔助熱源為租戶自理的容積式燃?xì)鉄崴鳌?/p>

四行倉庫修繕工程按照水平衡測試要求健全了項(xiàng)目用水三級(jí)計(jì)量儀表設(shè)置，室外設(shè)置一套埋地總水表，室內(nèi)按照建筑功能需求設(shè)置計(jì)量表具：抗戰(zhàn)紀(jì)念館與其他商業(yè)辦公共用一套供水設(shè)備，并在變頻供水設(shè)備后分別加裝水表計(jì)量；商業(yè)部分按餐飲等不同功能要求設(shè)置水表計(jì)量；其他部位按照使用功能要求，在車庫沖洗、空調(diào)用水、太陽能熱水系統(tǒng)均設(shè)置水表計(jì)量，所有計(jì)量滿足上海市《公共建筑用能監(jiān)測系統(tǒng)工程技術(shù)規(guī)范》要求。

4）暖通空調(diào)系統(tǒng)

四行倉庫修繕工程從建筑功能性分區(qū)考慮，公共區(qū)域設(shè)計(jì)全年舒適性空調(diào)，紀(jì)念館及出租區(qū)域預(yù)留空調(diào)用電量。綜合考慮空調(diào)系統(tǒng)的維護(hù)管理及節(jié)能控制要求以及今后業(yè)主租賃的相對(duì)靈活性，空調(diào)設(shè)備采用了變頻多聯(lián)機(jī)機(jī)組、新風(fēng)系統(tǒng)及排風(fēng)系統(tǒng)采用了冷凝熱回收技術(shù)，主要設(shè)備的能效等級(jí)均符合現(xiàn)行上海市標(biāo)準(zhǔn)《公共建筑節(jié)能設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》DGJ 08-107-2012的規(guī)定。

空調(diào)末端裝置可獨(dú)立啟停，且主要功能房間可控?cái)?shù)量比例達(dá)到90%以上?？照{(diào)主機(jī)采用變頻多聯(lián)機(jī)，空調(diào)冷源的部分負(fù)荷性能符合現(xiàn)行上海市《公共建筑節(jié)能設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》DGJ 08-107的規(guī)定。

5）照明系統(tǒng)

四行倉庫修繕工程中走廊、電梯前室、樓梯間等公共區(qū)域采用高光效節(jié)能燈或LED燈具，室內(nèi)照明選用直射光比較高、控光性能合理的高效燈具。在走道等公共區(qū)域采用分區(qū)設(shè)計(jì)與控制方法，設(shè)置智能燈光控制系統(tǒng)，通過控制走道燈光的開啟，以達(dá)到節(jié)能目的，且滿足安防緊急狀態(tài)下強(qiáng)行點(diǎn)亮的控制要求。

照明節(jié)能設(shè)計(jì)要求及措施滿足《建筑照明設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》GB50034-2013所對(duì)應(yīng)的照度標(biāo)準(zhǔn)、照明均勻度、統(tǒng)一眩光值、照明功率密度值、能效指標(biāo)等相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)值的綜合要求。

6）動(dòng)力系統(tǒng)

四行倉庫修繕工程中新增8臺(tái)無機(jī)房電梯，考慮本建筑為文物保護(hù)單位，消防電梯下部不能破壞原基礎(chǔ)底板，故未設(shè)置集水井。項(xiàng)目采用電梯群控控制、橋廂無人自動(dòng)關(guān)燈技術(shù)、驅(qū)動(dòng)器休眠技術(shù)等節(jié)能措施。

7）綠色施工

四行倉庫修繕工程涉及西側(cè)“彈孔痕跡”墻體保護(hù)修繕、東側(cè)大陸銀行倉庫南北立面清水磚墻復(fù)原以及東西立面水泥抹灰墻面修繕等工作。經(jīng)全面考慮對(duì)文物建筑的保護(hù)及對(duì)建筑滄桑感和歷史可讀性的保留，在工程施工過程中，結(jié)合上海市《建設(shè)工程綠色施工管理規(guī)范》要求，制定了符合歷史風(fēng)貌建筑保護(hù)要求的綠色施工方案。項(xiàng)目在裝飾裝修中采用干式工法，使用仿水泥抹灰效果的GRC構(gòu)件及預(yù)制混凝土窗臺(tái)，減少了施工過程中空氣粉塵污染并縮短了施工工期；采用低噪聲設(shè)備有效地實(shí)現(xiàn)了現(xiàn)場施工降噪消聲效果，減少了對(duì)周邊環(huán)境的影響。

8）建筑智能化

四行倉庫建筑運(yùn)行過程中將建筑設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)、變電所能量管理系統(tǒng)、空調(diào)系統(tǒng)、公共部位智能照明控制系統(tǒng)、安全防范系統(tǒng)、火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警及聯(lián)動(dòng)系統(tǒng)、有限廣播系統(tǒng)、室內(nèi)空氣環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)等集成到一個(gè)統(tǒng)一的、協(xié)調(diào)運(yùn)行的網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)，建筑物機(jī)電設(shè)備的自動(dòng)控制與優(yōu)化運(yùn)行已實(shí)現(xiàn)信息資源的優(yōu)化管理與共享，給用戶提供安全、舒適、高效、環(huán)保的工作和生活環(huán)境，并對(duì)歷史風(fēng)貌建筑本體提供了高效、安全的保護(hù)措施。

9）工程綠色化技術(shù)應(yīng)用匯總

四行倉庫修繕工程主要應(yīng)用的綠色化技術(shù)（見表2）。本工程基于保護(hù)前提，對(duì)新的使用功能量身定制設(shè)計(jì)，對(duì)建筑進(jìn)行保護(hù)與再利用設(shè)計(jì)，提升建筑的安全、舒適、節(jié)能各項(xiàng)性能，使老建筑滿足可持續(xù)利用的需要，在形成廣泛的社會(huì)影響的同時(shí)，實(shí)現(xiàn)了項(xiàng)目的經(jīng)濟(jì)效益。

表2 四行倉庫綠色化技術(shù)應(yīng)用一覽表

4 結(jié)論

1）歷史風(fēng)貌建筑從初建至今仍作為功能建筑被使用，其建筑性能及舒適性需要滿足現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)的要求。

2）歷史風(fēng)貌建筑的修繕維護(hù)工作可注入綠色化改造理念，在保留建筑原有風(fēng)貌同時(shí)，利用綠色節(jié)能技術(shù)提高建筑性能。

3）歷史風(fēng)貌建筑結(jié)構(gòu)型式多樣，有特殊的保護(hù)要求，在綠色化改造過程中需要根據(jù)建筑特性進(jìn)行“定制化”設(shè)計(jì)。

4）歷史風(fēng)貌建筑綠色化改造路徑包括項(xiàng)目預(yù)評(píng)估、項(xiàng)目方案設(shè)計(jì)、綠色施工、智能化運(yùn)營等四個(gè)階段。

5）歷史風(fēng)貌建筑綠色化改造具有顯著的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益，體現(xiàn)了建筑的可持續(xù)發(fā)展與利用，符合綠色發(fā)展理念。