上海某保护性宾馆的建筑节能改造分析

2013-09-06李峥嵘蔡晓辰

发电技术 2013年4期

李峥嵘，蔡晓辰

（1.同济大学，上海 200092；2.上海建筑装饰（集团）设计有限公司，上海 200041）

0 引言

作为近现代中国的经济、金融中心，上海拥有众多仍在使用的历史保护性建筑，这类建筑多建造于20世纪上半叶，部分建筑虽经过一定的改造，但总体而言存在着空调采暖设备老化、运行效率低下，围护结构并不具备保温隔热性能等一系列问题。因此，对该类建筑空调系统的改造势在必行。目前，大部分保护建筑在改造时，均较为注重保护建筑修旧如旧恢复原貌的原则，以保护文物的态度对待改造。这样的做法无可后非，但在能源危机日益严重的今天，建筑节能逐步成为建筑改造中所关注的重点。因此，对建筑原貌和历史功能保护的同时，又要对改造后的建筑满足当前的节能设计标准是当前此类保护建筑改造的重点与难点。

本文以上海市某保护性宾馆为例，围绕保护与节能并重的改造要求，对其空调系统的改造进行剖析。

1 项目概况

本次研究是以某实际保护建筑项目为依托，该项目地处市中心腹地，建筑功能为宾馆酒店。建筑为九层混合结构，建筑面积11 051.11m2，1931年竣工。该建筑重点保护内容为：该建筑的东立面及南立面为外部重点保护部位，不得改变。本建筑曾于20世纪90年代进行过空调系统的改造，添置了燃煤锅炉+冷水机组的冷热源以及相应的末端空调系统。目前，该套系统末端设备老化管路腐蚀严重已不能满足当前建筑的冷热负荷需求以及现行的节能标准的规定。因此，要在兼顾保护宾馆原有历史风貌和建筑功能的前提下，对其空调系统进行节能改造。本文着重围绕冷热源、空调系统末端以及围护结构等几方面进行讨论。

2 建筑节能改造主要内容

2.1 空调冷热源的改造

根据既有保护建筑的情况实地查勘，发现原有锅炉房面积和空调机房面积之和为210m2，在本次改造中该宾馆的功能定位要求为精品酒店，其对机电设备要求更高，新增了软水净化、智能化弱电安防系统等等，对后勤用房需求相应增加。由于该建筑保护要求不得改动建筑原有的外貌，保持建筑内部原结构体系，因此，其外墙无法挂装室外机也无法对既有保护建筑进行外围或地下扩建来争取更多功能用地的前提下，需要进一步压缩功能用房面积。针对改造前所需要的问题，进行了空调冷热源的方案比较。

表1 空调冷热源方案比较

最终选取了燃气溴化锂吸收式制冷机组作为了本项目的空调冷热源。溴化锂吸收式制冷以燃气为能源，通过其直接燃烧产生高温烟气作为热源，利用吸收式制冷循环的原理，可以同时制冷、采暖以及卫生热水兼顾，实现一机多用的功能；可以解决保护建筑改造项目中对功能用房面积紧张的问题，节省了100m2设备用房，同时也节省了基建费用。由于该建筑的东南立面为重点保护部位，因此溴化锂机组的主机房设置于底层西北角，相应的燃气等进户管道从相对而言非重点保护立面的北侧外墙接入。冷却塔和冷却水箱相对集中设置于屋顶层的西侧，隐于屋顶顶层东南角塔楼的后方，兼顾了对重点保护区域的东南侧外观保护与设备散热通畅要求。

相对于之前的冷热源而言，溴化锂吸收式制冷机组在满足该保护建筑用地需求的同时，还具有较明显的节能效益。利用eQUEST能耗分析软件对该大楼进行建筑能耗分析，得出结果：在改造前后，该建筑年能耗量（耗电及耗煤量）折合为标准煤见表2。相对于改造前能耗降低了11.7%，改造后，建筑年能耗值为588.04t标准煤，小于参照建筑的年能耗657.14t标准煤。在保证相同室内环境参数条件下，与未采取节能措施前相比，全年采暖、通风、空气调节和照明的总能耗减少50%。[3]（1英热单位（BTU）=1055.06J，1t标准煤=2.927×107J）

表2 改造前后能耗比较

2.2 餐厅及宴会厅空调系统末端改造

由于该保护建筑二层-八层每层层高3.4m，扣除结构梁0.45～0.6m后，梁底标高在2.8～2.95m，建筑空间过于紧张。在该保护建筑的结构体系不能更改情况下与装饰专业反复协调后，对于二层餐厅包房主要采用低噪音的小型吊顶空气处理机组，气流组织采用单侧或异侧上送上回的形式，门厅采用上侧送上回.餐厅区域的新风主管在走道吊顶较低区域送入各个餐厅包房，而餐厅包房的排风主管则在靠近包房外墙一侧窗帘架可落低的上方进行敷设。既满足东南立面一侧餐厅包房吊顶保护修复原有风貌，又满足了餐厅包房对空调舒适性的要求。

三～八层客房区域采用风机盘管配合独立新风空调方式，每层设置1套新风机组供本层使用。新风机组新增加湿处理，以满足空调用房对相对湿度的要求。客房区域采用上侧送，上回的方式。送风气流贴附于吊顶，工作区处于回流区。送风与室内空气充分混合，工作区的风速较低，温湿度比较均匀。为了平衡各客房之间的新风量，在每个房间的新风送风管上设置恒风量阀。

九楼宴会厅原为坡型屋顶局部高处层高5.7m，两侧低处为4.4m。保护要求是恢复原有宴会厅的装饰风貌前提下进行重新设计。宴会厅高处的吊顶5.6m，0.1m的空间仅用于装饰吊顶的恢复。该区域的空调系统形式采用具有稳压作用的空调箱集中送风。空调静压箱设置于屋面上，送风管道与新风管道沿坡屋面低处两侧接入宴会厅的两侧，该气流组织采用上送下回的方式。在两侧狭长宽度较小的吊顶空间内，敷设的通风管道须在保证等截面的条件下加大长宽比，以减少宽度，保证空调管道足够的安装距离和空间，如图2所示。

2.3 围护结构改造

本建筑原有建筑工况为：外墙采用240mm粘土砖墙，外墙粉刷厚度约为50mm厚混合砂浆，八十年代增贴了一层外墙面砖，九十年代增加了一层砖红色喷砂（真石漆），内墙粉刷为30mm厚1：2.5混合砂浆抹灰，外门窗为单片实腹钢窗，屋面为100mm厚混凝土，20mm水泥砂浆面层。通过表一可以看出改造前的传热系统已经不能满足现行公共建筑节能设计标准（DGJ08-107-2004 J10307-2003）。

2.3.1 外门窗改造

在本项目改造中，对建筑的外墙面门窗进行了调换。由于原为单玻璃钢窗其保温隔热性能较差，是围护结构隔热保温较薄弱的环节。因此，将原有单片实腹钢窗全部换成铝合金断桥隔热的中空玻璃窗，玻璃采用双层低辐射膜Low-e中空玻璃5＋6A+5，并且考虑到对重点保护的外立面不受影响，这些门窗都是直接定制的，从外观上与原有钢窗门近似。该类具有低辐射玻璃窗具有长波辐射的发射率及吸收率低的特点，可以降低玻璃的辐射换热，增加辐射换热的热阻。此次，外窗门的改造对改善外窗的保温隔热性能和外窗的气密性起到相当重要的作用。

2.3.2 外墙修缮

由于该项目的保护重点就是东南侧的外墙，因此针对重点保护的部位，本次改造就以修缮为主。建筑外墙不适合做外保温，所以在保留外墙粉刷厚度约为50mm厚混合砂浆、两层外墙砖及内墙30mm厚1∶2.5混合砂浆抹灰的基础上，采用两层界面剂两层柔性防水腻子两层外墙涂料的前提下，传热系数减少了11.4%，或认为其具有一定的保温作用。

2.3.3 屋面改造

根据历史图纸恢复屋面原状拆除屋面搭建还原其平屋面功能。屋面改造的内容包括修理屋面排水沟、女儿墙以及重新敷设屋面防水层，并在防水层的上部铺设憎水性材料的聚苯泡沫板保温层。其铺设的厚度在50～170mm。这种倒置式屋面保温层直接暴露在大气中，为了防止紫外线的直接照射、该材料泡水后上浮以及人为损害，在保温层的上部采用配筋细石混凝土进行保护，局部屋面考虑到美观因素增加水泥砂浆粉光粘贴面砖。

通过以上改造及修缮措施，各部分的围护结构的传热系数[1]进行比较见表2。