既有辦公建筑綠色改造技術(shù)研究與實踐
——以浦發(fā)銀行寧波本部大樓改造設(shè)計為例

張凡偉

本案是在閑置的老舊建筑基礎(chǔ)上進行綠色改造，原有建筑為江夏商業(yè)大樓，用途為寧波五金交電化工采購供應(yīng)站，建于1987 年。1994 年上海浦東發(fā)展銀行寧波分行購買該樓用于辦公（圖1），2000年進行裝修改造，該樓已使用35年，建筑共21 層，面積約2.23 萬平方米，框架結(jié)構(gòu)，東西向臨街，東北向臨三江口，區(qū)域位置佳。

圖1 建筑外立面效果圖（來源：作者自繪）

在浦發(fā)銀行寧波本部大樓改造設(shè)計中，提出了一套有別于常規(guī)綠色建筑改造設(shè)計策略的節(jié)能減碳技術(shù)措施。實踐以空間為主導技術(shù)創(chuàng)新，營造高效、舒適、健康的工作環(huán)境；探索以被動式節(jié)能、主動式節(jié)能、再生能源一體化、綠色建材等改造技術(shù)。

1 既有辦公建筑使用現(xiàn)狀及本案現(xiàn)狀

1.1 既有辦公建筑使用現(xiàn)狀

既有辦公建筑的區(qū)域位置大部分比較優(yōu)越，多位于繁華主城區(qū)，綠化用地面積較小，建筑密度較高，因被周邊建筑遮擋，影響日照采光時間。既有辦公建筑由于位置較好，臨街建筑居多，致使噪聲困擾，交通噪音大，影響室內(nèi)正常辦公環(huán)境。辦公空間布局多為格子間，受布局單一影響，大部分辦公建筑室內(nèi)區(qū)域自然采光照度較低，空調(diào)使用時，為減少太陽輻射，采用窗簾遮擋太陽光直射與漫射，導致照度更低，不得不采用人工照明。因《公共建筑節(jié)能設(shè)計標準》于2005 年實施，所以在2005 年前設(shè)計的建筑大多是不節(jié)能建筑，經(jīng)調(diào)研及數(shù)據(jù)分析，大量存在熱舒適性差、空氣質(zhì)量差、空調(diào)耗能高的問題；既有辦公建筑在生命周期內(nèi)經(jīng)常進行裝修改造，導致產(chǎn)生大量垃圾，對環(huán)境造成影響，且裝修后房間空氣質(zhì)量也不盡人意，不同程度對人健康產(chǎn)生影響。

1.2 浦發(fā)銀行寧波本部大樓現(xiàn)狀

由于該樓結(jié)構(gòu)、部件設(shè)備老化，雖進行過局部改造，但仍存在以下問題。原建筑年代久遠，空調(diào)耗能較高，大部分空間特點為封閉式布置，空氣質(zhì)量較差，熱舒適性差；西側(cè)臨街東側(cè)臨城市主干道，噪音污染較嚴重；原建筑外立面為玻璃幕墻復(fù)合鋁板，通過內(nèi)置窗簾解決太陽輻射，導致室內(nèi)自然采光較弱，且需要通過人工照明改善光環(huán)境，能耗加大；水電計量方式僅為總計量，無分項計量設(shè)施，且無監(jiān)測智能系統(tǒng)；裙房屋面及屋頂均為上人屋面，被空調(diào)及其他設(shè)備凌亂分布占滿，浪費空間；距上一次裝修改造近20 多年，功能及流線不能滿足現(xiàn)代金融辦公需求。

基于經(jīng)濟性、周期性、綠色節(jié)能的考慮，于2019 年立項實施改造，按照綠色二星標準實施綠色改造，針對項目存在的問題，以節(jié)能降耗改造為目標，打造高效、健康、舒適的辦公環(huán)境，本大樓改造采用以空間為主導的環(huán)境設(shè)計策略及節(jié)能改造技術(shù)措施。

2 既有辦公建筑綠色改造策略

考慮到建筑特征及環(huán)境氣候因素，以綠色創(chuàng)新為主線，全專業(yè)協(xié)同創(chuàng)新設(shè)計，探索本項目的綠色改造設(shè)計策略及解決思路。

2.1 基于建筑現(xiàn)狀特征，呼應(yīng)氣候設(shè)計策略

改造在既有條件的制約下，采用呼應(yīng)氣候設(shè)計策略，通過對建筑優(yōu)劣勢條件及對本地氣候條件的分析，尋找適宜本地氣候及生活習性的改造技術(shù)[1]。優(yōu)勢條件如框架結(jié)構(gòu)、有裙房屋面及大屋頂?shù)仁彝饪臻g。劣勢條件如窗墻比小、熱舒適度低、設(shè)備老化，房間劃分較為密集，多采用固定隔墻分割。

2.2 協(xié)同設(shè)計、綠色創(chuàng)新

設(shè)計組織過程中，以空間舒適、節(jié)能為目標，以綠色設(shè)計為主線貫穿所有專業(yè)，以建筑專業(yè)牽頭，構(gòu)建結(jié)構(gòu)、機電、景觀、智能化等全專業(yè)協(xié)同創(chuàng)新設(shè)計的設(shè)計團隊組織，并將與綠色設(shè)計密切的專業(yè)，提到項目主導位置[2]。通過BIM模型設(shè)計，統(tǒng)籌與平衡各專業(yè)，減少不必要的拆改，解決各專業(yè)自查及不交圈問題，驗證綠色設(shè)計成果。

設(shè)計初期，對大廈進行詳細調(diào)研與綜合評估，采用診斷式療法，對建筑優(yōu)勢條件進一步延展，空間功能進行適應(yīng)性匹配，以空間舒適度為出發(fā)點，從內(nèi)部空間向外延伸拓展。對與新建建筑相差較大的條件，因地制宜，尋找解決劣勢的技術(shù)手段[3]。

2.3 設(shè)計思路

基于建筑的實際情況，以解決問題為導向，充分考慮環(huán)境因素，因地制宜，以空間為載體進行設(shè)計創(chuàng)新，在改善工作環(huán)境的基礎(chǔ)上，減少空間耗能；通過合理的設(shè)計選擇適宜的綠色技術(shù)，達到綠色建筑節(jié)能降低能耗的目標。

3 以空間為先導的環(huán)境設(shè)計創(chuàng)新——節(jié)能降耗措施

通過以空間高效再組織利用、空間界面輕體量化設(shè)計、空間健康環(huán)境營造等空間設(shè)計創(chuàng)新手段；營造高效、舒適、健康的工作環(huán)境，同時減少空間能耗。

3.1 空間高效再組織利用

本案在平面改造規(guī)劃上充分考慮自然通風、采光的原則，選用Dialux Evo軟件進行分析。為保證房間的自然通風，采用CFD 軟件進行氣流組織分析，進行房間的合理劃分與布局，營造高效舒適的辦公環(huán)境；考慮設(shè)置緩沖過渡空間，減少封閉空間，減少用能；新舊功能轉(zhuǎn)換過程中，進行適應(yīng)性空間匹配；滿足空間的人性化舒適度，補充垂直交通。

根據(jù)房間物理環(huán)境指標（聲、光、風）要求、使用頻率、停留時間布局房間方位，區(qū)分用能需求。將房間劃分為重點精裝修（門廳電梯廳、會議廳室、貴賓室等）、精裝修（標準層辦公、共享交流區(qū)、健身咖啡、衛(wèi)生間）、普裝修（庫房、電話間、檔案室、樓梯間等）、簡裝修（設(shè)備房）4 檔，以此區(qū)分用能層次，從而降低次要空間的用能。根據(jù)使用頻率及采光需求布置房間，充分采用自然采光、引光、導光措施。直接的自然采光難以達到的，采用間接自然采光，輔助空間和進深較大的空間采用玻璃隔墻進行二次采光，減少使用人工照明；適當加大窗墻比來提高主要房間采光與系數(shù)比，受光房間進深盡量控制在8 ～12 m，確?？臻g自然采光與通風效果，降低能耗。

在幕墻東南及西南角落與封閉房間之間布置景觀花園室內(nèi)過渡區(qū)域（圖2），形成陽光外廊，作為氣流緩沖區(qū)調(diào)節(jié)室內(nèi)溫濕度，降低機械用能標準和設(shè)施配備；標準層布局120 m2開敞多功能交流區(qū)，七層咖啡區(qū)拓展到非耗能室外，充分利用江景及戶外平臺增加視覺體驗。

圖2 開敞辦公區(qū)效果圖（來源：作者自繪）

布置彈性空間，空間設(shè)計通用、開放、靈活多變，適應(yīng)房間未來因功能轉(zhuǎn)換和提升條件。在標準層辦公中采用了成品玻璃隔墻系統(tǒng)，產(chǎn)品化拆裝，縮短工期、減少二次污染。

依據(jù)原有結(jié)構(gòu)、設(shè)備情況，減少不必要拆除與再造形成建筑垃圾，從而減少建造過程產(chǎn)生的碳排放量。對空間尺度要求大的多功能廳、跨度要求大的餐廳等空間設(shè)置在裙房，利于人員疏散。對開放需求度高客戶接待區(qū)、視野需求高閱覽室及休閑共享區(qū)設(shè)置在裙房屋頂層及臨江一側(cè)。

增加兩部高層VIP 電梯，增加一步裙房餐廚電梯。優(yōu)化人員動線，提升空間使用效率，降低能耗。

3.2 空間界面輕體量化處理

主要體現(xiàn)在室內(nèi)裝修手法輕體量化，界面出處理簡約可視化，減少遮擋，注重細部構(gòu)造技術(shù)，輕裝飾化。室內(nèi)界面裝修材料及隔墻的輕體量化設(shè)計，采用質(zhì)量輕材料，同時減少界面材料堆積，減少對原有結(jié)構(gòu)（柱、梁、樓板）荷載增加壓力，采用寧少勿多、寧缺毋濫原則。裝飾材料采用模塊化構(gòu)造，標準層室內(nèi)隔墻采用裝配式隔墻板（GlC 板）、成品鋼制玻璃隔斷墻。設(shè)備輕量化，體現(xiàn)在設(shè)備輔助運行而非持續(xù)運行，空間改造布局設(shè)計充分利用自然通風及自然采光，減少設(shè)備機械運行產(chǎn)生的能耗。順應(yīng)結(jié)構(gòu)，減少裝飾，本案改造設(shè)計充分利用原有建筑空間及結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)及設(shè)備本體作為外部形態(tài)直接反應(yīng)，避免在結(jié)構(gòu)外做不必要的裝飾，這也是對建筑原真性的反應(yīng)。

3.3 健康環(huán)境的營造

引導創(chuàng)造室外及半室外自然空間，將傳統(tǒng)室內(nèi)功能行為拓展到室外，提供綠色自然的室外空間；對建筑空間長期停留等幾種停留區(qū)域進行室內(nèi)物理環(huán)境專項計算，運行過程中進行實時監(jiān)測，安裝報警系統(tǒng)，與設(shè)備聯(lián)動改善空氣質(zhì)量。本項目改造中，對人員密集的會議室、員工餐廳區(qū)域設(shè)置空氣（CO2、PM2.5 濃度、PM10、甲醛）濃度監(jiān)控裝置，通過環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)將數(shù)據(jù)傳至環(huán)境和能耗集成智能化平臺，房間內(nèi)CO2釋放濃度通過監(jiān)測平臺與新風系統(tǒng)聯(lián)動，調(diào)節(jié)新風量，改善室內(nèi)空氣品質(zhì)，降低新風系統(tǒng)能耗；以及全部裝修區(qū)域污染物預(yù)計算，包括甲醛、苯、TVOC 等，符合環(huán)保健康標準。

4 節(jié)能改造技術(shù)

4.1 被動式技術(shù)

本案在綠色改造過程中采用了類特朗伯幕墻、屋頂綠化、雨水收集系統(tǒng)、裝配式體系等被動技術(shù)，并與建筑改造有機結(jié)合。達到降低用能需求量，降低碳排放的原則。

考慮到改造前辦公布局多以封閉格子間形式，原有建筑平面布局進深大，不利于自然通風與自然采光，且原外立面窗墻比較大，同樣不利于自然采光，在建筑設(shè)計中在不動原柱網(wǎng)的基礎(chǔ)上，優(yōu)化房間布局形式，采用開敞、通透的布局；在外立面設(shè)計上，加大窗墻比例，運用特朗伯幕墻原理，增加自然通風及采光，改善室內(nèi)環(huán)境，實現(xiàn)建筑節(jié)能[4]。

改造后的外幕墻采用雙層單元式玻璃幕墻系統(tǒng)，大幅改善原建筑的自然采光及通風（圖3）。利用雙層幕墻形成的圍護墻體中空層，減少外墻內(nèi)外熱交換的影響，開啟后，自然形成室外氣流引導，形成自然通風；中空玻璃內(nèi)置百葉，考慮與夏季冬季太陽高度角變化聯(lián)動，實現(xiàn)被動式遮陽效果（圖4），降低熱增益，降低空調(diào)新風等設(shè)備運轉(zhuǎn)復(fù)核，減少運行產(chǎn)生的碳排放量。通過上述節(jié)能措施，將建筑能耗特別是制冷能耗大大降低，使建筑節(jié)能率達到35%（數(shù)據(jù)核實中）。

圖3 改造前后采光對比（來源：作者自繪）

圖4 幕墻采光圖（來源：作者自攝）

私人銀行屋頂設(shè)置陽光房，形成煙囪效應(yīng)（圖5），改善了私人銀行層室內(nèi)自然通風，降低夏季空調(diào)負荷，同時提高了室內(nèi)環(huán)境質(zhì)量。夏季陽光房頂面及側(cè)面采用電動遮陽簾，阻擋太陽輻射，減少夏季空調(diào)能耗。冬季陽光房儲備熱源，減少空調(diào)制暖能耗。同時也增加了樓梯連接上下層空間的自然采光，減少了照明能耗。

圖5 自然通風示意圖（來源：作者自繪）

打造屋頂、裙房露臺等綠色空間，實現(xiàn)多層次立體綠化。自然景觀花園建造，順應(yīng)場地，選擇鄉(xiāng)土植物合理配置，引入雨水收集系統(tǒng)，滿足日常灌溉需要[5]。提升碳匯功能，改善生態(tài)環(huán)境，增添混凝土城市中點點的綠洲。

裝配式材料構(gòu)造系統(tǒng)，采用工廠加工現(xiàn)場裝配模式，縮短施工周期，減少現(xiàn)場施工碳排放。在造型方面，采用標準化及構(gòu)件化的形式構(gòu)件，采用裝配式安裝工藝，約70%的公共空間實現(xiàn)裝配式裝修交付，優(yōu)先使用本地生產(chǎn)裝飾材料，減少建造、運輸過程中造成的隱含碳排放；辦公層采用無固定裝配式成品隔墻，適應(yīng)房間未來需求進行的調(diào)整，在維護及后期拆除階段減少碳排放量；裝配式架空地板的采用，可靈活改變布局布線，減少建筑加固負荷，同時大幅減少了常規(guī)材料實施中水泥的使用量，從而降低碳排放量。

4.2 主動式節(jié)能技術(shù)

公共空間采用照度控制系統(tǒng)，設(shè)置照度傳感器，充分利用自然采光強度，自動調(diào)節(jié)燈光照明，節(jié)約能源；在建筑物內(nèi)的公共大廳、開敞辦公區(qū)選擇的衛(wèi)生潔具采用《節(jié)水型生活用水器具》衛(wèi)生器具用水效率等級二級以上。

4.3 采用再生能源

本案采用可再生地源熱泵空調(diào)系統(tǒng)聯(lián)動用量展?及能耗監(jiān)測系統(tǒng)，對能耗監(jiān)測數(shù)據(jù)上報匯總分析智能化運轉(zhuǎn)；根據(jù)室外環(huán)境參數(shù)自動調(diào)節(jié)空調(diào)運行，適應(yīng)環(huán)境氣候條件，降低能耗。寧波全年日照時長達1 900 余小時，太陽輻射能較為豐富，充分利用裙房屋面西南側(cè)空間，設(shè)置太陽能光伏發(fā)電板及太陽能熱水系統(tǒng)，給屋頂庭院、一層提供路燈，以及供給地下一層空間的局部照明。

4.4 綠色建材

第一，用材極簡，不堆砌原則?？刂朴貌目偭?，利用BIM 技術(shù)建材信息化，用量得以精準掌控；控制材料及構(gòu)造節(jié)點的規(guī)格種類，減少損耗。為拆除及翻建過程中產(chǎn)生的垃圾對環(huán)境的干擾最小，采用本地取材、廢材再生、循環(huán)再生材料等方式。第二，本地取材，選擇區(qū)域常規(guī)材料作為裝飾主材，減少運輸損耗及碳排放，采用區(qū)域常規(guī)工藝做法，快速建造。本案采用本地加工生產(chǎn)金屬鋁制品、GRG 等材料。第三，廢材再生，拆除過程中產(chǎn)生的廢料重新建構(gòu)，比如雄安設(shè)計中心項目改造中將拆除的垃圾進行拆解再建石龍圍墻，過程中減少垃圾輸出及排放，可以有效延續(xù)場所記憶。又如零舍項目改造中，將拆除的木材及管道經(jīng)藝術(shù)處理后成為獨具特色裝置藝術(shù)家具。

本案采用循環(huán)再生材料，例如戶外竹木板、洽談室軟木板及大面積金屬鋁板不銹鋼板等可再生材料。選用自行降解的材料，木材、麥秸稈、纖維絲、軟木和竹木等。

5 結(jié)語

浦發(fā)銀行寧波本部辦公樓的綠色創(chuàng)作，基于建筑現(xiàn)狀特征與氣候特點，實現(xiàn)高效、節(jié)能、健康、舒適的改造目標，取得了良好的運行效果及舒適的環(huán)境與社會效益，對于既有建筑綠色改造具備極強的推廣借鑒價值，同時為既有辦公建筑綠色改造提供了新的設(shè)計思路。