节能技术在旧有建筑中应用的探索

■ 邱训兵 Qiu Xunbing

1 概况

百瑞景中央生活区是武汉锅炉厂搬迁后，在原厂区建设的超过10 000户的城区中心大型项目，用地53 hm2，建筑面积106万m2。百瑞景403会所处于该项目的核心位置，建筑面积为6 986 m2，由艺术中心和运动中心组成，艺术中心利用原有苏式工业厂房403车间改造而成，运动中心为新建地下建筑。403会所独特的建筑外观和近50年的历史，增加了项目的历史及文化积淀，是在一个单体建筑设计中全方位运用绿色节能技术的一次探索，是节能技术的总集成，使它成为百瑞景精神堡垒和节能技术集中展示的中心（图1）。

图1 改造后403会所效果图

2 设计思想

原有403厂房改造成为403艺术中心，新建的地下运动中心组合多运动项目，保留和改造原有建筑的设计思想，体现了先进的绿色节能理念（图2、3）。运动中心的主要功能位于地下一层，充分开发地下空间，节约宝贵的土地资源，结合地形设计的下沉花园，把门厅及少部分空间置于地面，将运动中心的建筑屋顶与地面绿化设计成一个起伏的整体，最大限度地延展了绿化空间。半地下的设计使建筑内部能量损失达到最低，同时下沉花园保证了日照时长，绿色节能和功能性有机结合。

403会所的建筑设计最大限度地发挥节地、节材、节水、节能、环保的理念，遵循绿色建筑从设计源头做起的思路。建筑材料采用高性能混凝土、高强度钢材、LOWE玻璃等新型材料，提高了在节材上的科技含量；围护结构及幕墙材料均选用环保低碳材料。保留和利用几乎所有的原始工业厂房结构，减少废旧材料的产生，节约新建筑材料的使用，降低由此产生的碳排放。

项目合理地集成多项先进的节能技术，如智能管道式日光照明技术、热回收式双向流新风技术、雨水回收利用技术等，这些技术的综合运用在提高环境品质的前提下最大限度、最多层面地节约能源。在403会所的设计中采用冷热源输配系统、照明等能耗独立分项计量，实现对各项能耗信息化控制。

3 建筑设计

设计力求建筑与环境协调统一，运动中心的主要功能置于地下，结合地形设计下沉花园，同时将百瑞景运动中心的建筑屋面与地面绿化联成一个起伏的整体，既保留了中央绿地又为两侧建筑留下足够视野间距，建筑与整个环境融为一体。建筑平面设计经计算机模拟，平面布置有利于冬季日照并避开冬季主导风向，夏季利于自然通风，满足使用舒适性要求，减少建筑运行能耗。

3.1 建筑结构

从节约资源和保护环境出发，在保证安全性、耐久性前提下，选用资源消耗少和环境影响小的建筑结构体系。

基础结构：艺术中心为原有厂房改建项目，根据受力分析，采用局部扩大受力面积的方式，加固处理原有独立基础； 运动中心采用天然独立基础，减少对天然土体的破坏和污染。

上部结构：艺术中心改建时利用原厂房立柱、楼盖和维护结构，根据受力检算增设少量承重立柱，采用包钢方式，加固和修复艺术中心的屋顶混凝土桁架，运动中心的游泳池大跨度梁采用预应力混凝土和特殊钢结构，实现节约建材的情况下，增加了结构的跨越能力。钢筋混凝土主体结构选用HRB400级钢筋作为主筋，其用量占钢筋总量的70%以上，高等级钢筋是国家为可持续发展鼓励选用的材料，高强钢筋的利用，减少了钢筋的总用量，部分结构还采用对环境影响较小的特殊钢结构体系（图4、5）。

3.2 环境绿化

建筑与景观实现相互贯穿，自然要素与建筑形体构建的绿地系统形成建筑与环境的融合。该项目占地16 218m2，绿地面积达到9 010 m2，绿化覆盖了除艺术中心以外的全部范围，绿化率达到55.6%，大面积立体式的绿化为节能提供了天然条件（图6、7）。

4 建筑材料

4.1 既有建筑利用

艺术中心改造原有403厂房，保留利用既有建筑结构，既保护工业历史文化遗迹，增强和提升百瑞景文化底蕴，又减少废弃材料产生和新建筑材料的使用，实现最大限度的节材目标。

4.2 LOW-E玻璃幕墙体系

LOW-E玻璃是在玻璃表面镀上多层金属或其他化合物组成的膜系产品。其镀膜层具备对可见光高透过和对中远红外线高反射的特性，有优异的隔热效果和良好的透光性。原有普通玻璃门窗被改造成热断桥铝合金框加双层中空LOW—E玻璃幕墙体系，既满足光照要求又阻断热辐射。

图6 改造后403艺术中心立面图

图7 改造后403运动中心立面图

4.3 维护及隔断材料

403艺术中心改造过程中避免破坏原有砌体，通过检测加固所有外墙体，室内50%以上空间采用灵活隔断，减少重新建造时的材料浪费和垃圾产生，经计算，本建筑的能耗不超过国家节能标准规定能耗的80%。

4.4 保温隔热材料

项目增设高效的外墙内保温体系，对原有外墙进行保温处理，有效地阻止热的传导和散失，减少能量损失。

5 设备技术

5.1 智能管道式日光照明系统

通过采光罩高效采集室外自然光，导入系统后重新分配，再经过特殊制作的导光管传输和强化，由系统底部的漫射装置把自然光均匀高效地照射到任何需要光线的地方。此系统具有绿色、节能、零排放的特点，不仅可以代替电灯照明，而且不会产生人工照明的热量辐射，有效减少因热辐射产生的空调耗电。

据统计电灯照明占据现代商业建筑每年公用事业费用的40%～75%。管道式日光照明技术使每年的照明能源费用减少97%，降低高峰时段对照明电力的需求。

百瑞景403艺术中心将原有普通照明改造成日光照明系统，新建的运动中心增设日光照明系统，经日光照明系统分析，采用管道式日光照明系统每年可产生直接经济效益共约十万元，同时减少二氧化碳等有害物质的排放。

5.2 双向流热回收新风系统

系统运转时新鲜空气从室外引入，通过送风道送至各房间，污浊空气由排风道经排风主机排出室外，污浊空气通过主机时与新风进行热回收交换，其中90%能量被回收重新送回室内，降低能量损耗。

该技术具有给室内提供高含氧量新鲜空气、回收污浊空气排出时带走的能量、夏天除湿和冬天加湿的湿度调节、室内二氧化碳监控、阻隔室外噪音和灰尘的通风换气等多种功能，全面提升室内空气微循环的质量。

5.3 雨水收集处理系统

收集的雨水经过滤和处理后达到使用要求，输送至需要的地点，达到节约水资源目的。增设的雨水收集池和雨水处理系统将屋面雨水、地表雨水回收处理，用于园林绿地浇灌等，减少自来水用量。系统具有絮凝、过滤、消毒、输送、在线反冲洗等特点。

5.4 太阳能集中集热系统

系统主要是由集热器、储水箱等组成，集热器的阳光照射面温度高，背阳面温度低，利用热水上浮冷水下沉的原理，使水产生微循环而达到所需热水。根据对热水的需要，403会所屋面增设的约60m2集中集热板，通过控制系统和循环管路将水箱水加热，满足部分生活热水的需要。

6 结语

百瑞景403会所不仅保留利用既有建筑，还从规划、设计、材料、设备等多层面集中整合众多绿色节能技术，整个建筑形成了综合的、立体的绿色节能系统，全方位立体式保温隔热技术的集成属于国内领先水平，据测算其产生的直接经济效益约32万元/年。该项目中节能技术运用的探索为建造更多的绿色节能建筑积累了经验，并具有积极的示范意义。