寒冷地区旧厂房围护结构节能改造研究★

2012-07-29李娜杨昌鸣刘宁

山西建筑 2012年21期

李娜杨昌鸣刘宁

(北京工业大学建筑与城市规划学院，北京 100124)

0 引言

20世纪50年代，为了促进工业发展，我国建设了大量工业厂区。随着城市区划的不断扩大，这些当年的工业建筑遗产大多已经废弃，甚至成为快速城市化进程中的不和谐音符。时至今日，建筑界对于这些工业遗产的改造再利用已经提高到一个新层次，但是上述旧厂房的再利用大多注重历史文脉的延续及空间的改造，对于节能体系的研究缺乏相应的关注。本文拟结合旧厂房建构特点，探讨寒冷地区该类建筑围护结构节能改造策略。

1 旧厂房建构特点及改造后节能策略的缺失

1．1 旧厂房的建构特点

旧厂房在设计之初作为生产所需建造，高大开敞的空间是其显著特点。大多数废旧厂房层高相对较高，结构坚固。旧厂房体形简单，构件种类较少;其建筑面积较大，多跨结构体系，改造再利用时适应性较强。上述建构特点的旧厂房在改造时具有较强的适应性，能够通过相应的设计，创造出新的空间形态和外部形象以适应新的需要。

1．2 旧厂房改造后节能策略的缺失

结合“798艺术园区”的改造及再利用(见图1，图2)，笔者发现旧厂房建筑的再利用大多注重空间布局的改造、立面的整饬、原有建筑与新建建筑的衔接等方面，但对于绿色节能技术的利用尚缺乏足够重视，部分改造完成的建筑存在能源消耗多、室内舒适度低等问题。

1)注重立面整饬而忽视墙体保温性能的改善。限于历史原因，原有厂房建筑多以框架结构为主，填充墙厚重且无外保温措施，围护结构保温性能较差。后来进行的改造再利用，为维系旧厂房的历史风貌，其外立面多采取保留其原有风貌而局部仅做修缮的范式，对于围护结构的保温隔热性能未做太多考虑，从而导致改造后的建筑能耗较高，室内舒适度较差。2)注重屋顶基本性能的改造而忽视保温构造节点的实施。原有厂房的屋顶多采用卷材防水屋面，这种防水层使用寿命低，耐久性差，效果差强人意，由于年久失修，大多存在渗漏等问题。目前，大多旧厂房的再利用在屋顶的处理中仅结合造型需求进行改造，对原有渗漏屋顶采用新的防水材料进行处理，对于屋顶的保温构造节点很少考虑。3)忽视门窗防渗透节点的实施。门窗的改造中多数将原来大空间厂房窗户堵死，仅保留需要门窗，或者保留原状基础上涂刷油漆并未采用节能门窗的处理方式，门窗与围护结构的渗漏点不采取处理措施。而门窗的热损失是墙体的5倍～6倍，耗能占建筑耗能的40%左右，上述欠缺导致改造后的旧厂房难以达到节能效果。4)注重空间的利用而忽视被动式节能技术的应用。由于旧厂房内部空间进深较大，层高较高，尤其适合展览及开敞式办公等功能需求。调研中发现，经过内部空间的重新组合，采取水平分割及夹层空间的利用，旧厂房被划分成诸多功能空间，适应新的功能尺度的需求，同时增加相应设备设施以满足现在使用的需求。但是，旧厂房的改造再利用较少采用太阳房、拔风烟囱等被动式节能技术。“798”厂房的围护结构、使用状态及采暖模式见图3～图5。

2 旧厂房围护结构节能改造策略

通过调研“798”园区大量旧厂房的建构特点、存在问题、空间模式，在充分尊重旧厂房丰富历史文脉特点的基础上，本文提出如下方面的节能改造策略。

1)外墙加固及保温技术。受限于经济发展、设计规范等客观因素，地处寒冷地区建造的旧厂房基本没有外墙保温结构。同时，历经岁月沧桑，许多旧厂房带有大量的历史遗迹，是特殊历史年代工业建筑发展的见证，具有重要的历史价值。在对旧厂房进行改造再利用时，应首先对于旧厂房的历史价值进行客观评价，对于历史价值较高的旧厂房首先要考虑其原真性的保护。外墙加固及保温技术的选择应适应历史风貌建筑保护的基本要求。外墙外保温和外墙内保温示意图见图6，图7。

2)屋顶节能改造技术。旧厂房建筑在设计之时为满足其使用功能屋顶形式多样，一般来说包括平屋顶、坡屋顶及异形屋顶等种类。作为建筑外围护结构的重要部分，改造再利用后应使其具有良好的保温和蓄热性能。屋面节能设计保证内表面不结露，保温层不宜选用容重较大的保温材料，减轻对旧有建筑的压力。

3)节能窗技术。窗户是建筑围护结构的组成部分，是建筑物热交换最活跃部分。旧厂房建筑多采用保温性能差的单层窗，如木窗和钢窗等。在改造过程中可采取保留原外窗，内部加新窗的做法。此种做法可以较好的保持旧厂房的历史风貌，保护其历史价值。对于历史风貌价值较小的旧厂房，可以采取更换原有旧外窗为新型节能外窗，通常选用气密性较高的双层玻璃窗、Low-E中空玻璃等节能门窗。但是应该充分考虑新旧窗户在色彩、质感等方面的协调，以保证整体外观风貌的一致性。

4)被动式节能技术。除上述节能技术外，外墙改造绿色节能技术还包括双层墙通风技术、太阳能空气集热技术、遮阳技术等。上述技术措施应该依据旧厂房的既有空间格局及改造意向，根据不同情况采用，并且考虑多种技术的集合效应。a．被动式太阳能技术策略。旧厂房大多具有空间开阔，层高较大等特点。在改造过程中可在原有外墙附加玻璃房，通过温室效应，冬季吸收太阳热量，通过管道将热空气引入房间，调节室内温度及舒适度(见图8)。b．被动式通风技术策略。大空间厂房一般都有上下两层窗。根据调研发现，改造后的旧厂房虽然保留下部大通透玻璃窗，但很少能开启。可以在上下两层窗户上设通风口，保证室内良好的通风环境。通过风压作用，形成良好的通风系统，同时可以结合其构造及空间布局特点，利用夹道空间，形成竖向的太阳能烟囱，利用烟囱效应，带走室内的湿热空气，保证室内良好的通风环境。c．遮阳技术。可结合旧厂房特点采用内遮阳及外遮阳措施，外遮阳与原有外立面结合，内遮阳结合室内设计采取适合材料达到遮阳的效果，满足夏季防晒，提高室内舒适度。d．太阳能热水。改造后作为园区服务用房的建筑——酒吧、餐饮、休闲空间等，对于热水存在较大的需求。可以综合考虑利用太阳能热水系统，集热器。可以将其设置于屋顶，或者结合立面设计太阳能集热器。

3 旧厂房围护结构节能改造应注意问题

3．1 结合其建构及功能特点

旧厂房建筑空间多为大跨型，或者为砖混结构。在改造再利用过程中应充分结合原有结构类型，满足现有功能空间利用。

在其改造再利用过程中，结合原有空间特点的基础上做不同功能的改建。其围护结构的保温节能技术策略亦结合其建构特点，同时，应该注意节能材料的适应性选择及利用。

3．2 结合立面设计与立面风格

旧厂房建筑外立面的改造应注重保留原有历史风貌的特点，尽可能在保留既有风貌的基础上进行立面改造;部分可以做局部改动，以满足空间功能的需求及使用。

对于上下两层窗的空间，在立面改造过程中，可结合立面效果及内部空间功能将部分窗户堵死，或者采用节能外门窗;对于历史风貌价值较高的围护结构，可采取原有建筑外加玻璃房的措施，既保证原有历史风貌，又达到保温节能的效果。

3．3 结合绿色技术

旧厂房围护结构节能改造过程中可将绿色技术引入其中，从空间的置换，材料的选择过程中体现可持续发展的生态设计理念。在保温、隔热措施的应用中，优先选择绿色生态的建筑材料，将现有的绿色技术引入到旧厂房的改造利用中去。2010年上海世界博览会，将生态新技术运用到旧厂房建筑的改造再利用中，其生态绿墙、太阳能屋面、保温节能新技术与旧厂房充分结合，取得了非常良好的效果，对于旧厂房的改造具有较高的借鉴意义。