广东地区旧工业建筑绿色改造策略探讨

2018-02-14姚志键

建材与装饰 2018年3期

李浩姚志键

（广州大学建筑与城市规划学院广州市 511400）

1 引言

1.1 研究背景与意义

2009 年《广东省人民政府关于推进“三旧”改造促进节约集约用地的若干意见》颁布，率先实行“三旧”改造，近年来，大量的工业建筑进行了改造或将面临改造。在改造过程中大部分的旧工业建筑多被建筑师和艺术家们通过功能置换方式改造为办公楼、公寓、博物馆等，总体分析发现，目前大部分旧工业建筑都是从改造的功能、艺术、文化等角度进行改造，相对而言在整体性和绿色节能方面考虑欠佳。

基于绿色节能技术对旧工业建筑进行绿色改造具有很好的现实意义，对于节约资源、降低能耗、保护生态环境、促进城市经济发展以及城市历史文化延续都有很好的帮助。因此，对旧工业建筑绿色改造策略研究价值性明显。

1.2 相关概念界定

1.2.1 旧工业建筑

“旧工业建筑”主要是指两类工业建筑：①具有历史价值的工业遗产；②一般荒废、闲置的民用工业建筑。

1.2.2 绿色建筑

绿色建筑的定义采用2006年我国颁布的《绿色建筑评价标准》中的定义：在建筑的全寿命周期内，最大限度地节约资源（节能、节地、节水、节材）、保护环境、减少污染，为人们提供健康、适用和高效的使用空间，与自然和谐共生的建筑。

1.3 国内外旧工业建筑改造的研究概况

旧工业建筑的改造起源于欧洲对工业建筑的保护。从20世纪早期，国际建筑师协会（CIAM）在《雅典宪章》中就提到了对旧有历史建筑的保护与利用，发展至今西方发达国家已经建立了较为成熟的理论体系和改造设计策略，并且对于旧工业建筑改造的技术也逐渐发展成熟。

我国工业化相对西方国家来说起步晚，发展不够成熟，在对旧工业建筑改造研究方面也相对落后。20世纪末期随着我国对经济体制和城市产业结构的调整，出现了较多的旧工业建筑改造项目。广东地区作为改革开放的前沿地区，大量的工业建筑被改造，如红砖厂、广纺联等旧工业厂区改造为艺术家工作室。

在旧工业建筑绿色改造策略和理论研究方面，近年来国内也有了相关研究，但是针对广东地区的研究缺乏相对完善的改造策略。

2 旧工业建筑绿色改造影响因素

2.1 气候因素

无论是新建还是旧改项目，区域和气候条件都是首要考虑的方面。不同地区具有各自独特的气候特点，对该地区的建筑布局、形体、空间等都会产生较大影响，从而导致不同地区之间的差别往往较大。广东地区属于夏热冬暖地区，全年最冷月平均温度＞10℃，最热月平均温度为25～29℃，全年有将近一半天数日平均温度在25℃以上，因此，针对该地区必须充分满足夏季防热要求，一般不考虑冬季保温。

2.2 旧工业建筑的现有条件

由于不同的工业建筑其原有结构都具有各自的特点，因此在对其进行改造前首先应对建筑的现状和质量进行全方位的考察分析并进行评估，这样对于后期改造能否满足其改造后的功能需求，起着至关重要的作用；不同结构体系其内部空间也具有较大差别，在针对其改造方式上也需要进行慎重抉择。

2.3 改造后的所属功能类型

旧工业建筑改造的最终目的是让建筑活化再利用，重新恢复其活力，因此改造后的功能类型是影响旧工业建筑绿色改造的本质因素，不同的功能类型对于采光通风、建筑保温隔热等方面都有所区别。因此，在改造中针对改造后的不同功能采取与其相符的改造方式和改造策略。

2.4 技术与经济因素

在针对绿色建筑技术方面根据其难度等级划分主要分为三类：高技术、低技术和适宜技术。在旧工业建筑绿色改造中经济制约往往起着关键性作用，因此在针对旧工业建筑绿色改造技术方面通常要选择相对适宜的绿色建筑技术，对于绿色改造过程的顺利实施提供保障。

3 旧工业建筑绿色改造策略

针对广东地区的旧工业建筑改造策略主要针对其外墙、外窗、屋面、太阳能、水资源利用以及中庭空间利用六大方面进行绿色改造。

3.1 外墙的改造更新

外墙是建筑组成中的重要的外部维护结构，直接与外界环境发生能量交换，在整个建筑能耗总外墙占据了重要的一部分。因此，外墙的保温隔热改造是最为重要且直接的部分，一方面可以阻止夏季的高温高热传递进室内，同时对于冬季室内的热量传递到室外也起一定了阻碍作用，这样就可以针对广东地区较为明显的降低空调等制冷设备的消耗。

工业建筑外墙通常采用的结构形式为框架结构，还有很多为钢结构，外墙大部分都是填充墙。因此，工业建筑的外墙普遍存在一下几个方面的特点：①墙体高度相对较高；②外墙的保温隔热性能较差；③墙体外窗通常较大。因此，在外墙节能改造中通常采用外墙保温技术。

外墙保温技术主要分为三种：外墙内保温、外墙外保温、外墙夹芯保温。外墙夹芯保温在改造中难度相对较高，因此，较常使用的是外保温和内保温法。然而，外墙内保温法由于在改造中易收到外墙结构层表面温度的影响，较易导致保温层开裂，并且无法避免热桥现象，绝热效果不好。总体而言，外墙外保温法施工较为灵活多变，保温隔热效果好，对室内影响小。因此，在外墙的改造中首选外保温法。

如今，随着技术的更新，新的外墙技术也已开始受到社会的使用，比如双层玻璃幕墙，主要采用内外双层玻璃表皮组成，中间为空气层，通过降低外墙的热传导性能，达到保温性能。

3.2 外窗的改造更新

3.2.1 外窗的保温节能

相较于建筑的其他围护结构，外窗虽然所占面积较低，但是其是热损失所占比最大的部分。建筑的窗墙比、窗户的传热系数以及朝向等都是重要的热损失因素。因此在针对外窗的改造更新中，较为简洁有效的办法就是替换节能保温、传热系数小、气密性好的窗户。现如今主要采用的窗户有以下几种：①着色玻璃，原理是在玻璃中加入氧化物，降低窗户的透光率；②热发射玻璃，原理是在玻璃的表面覆盖金属氧化物薄膜，提高玻璃的太阳辐射的反射性能；③Low-E玻璃，原理是在玻璃表面涂以金属化合物薄膜，降低比例的反射率；④中空玻璃，原理是在两块玻璃之间填充气体，降低热传导系数。

3.2.2 遮阳构件

广东地区太阳辐射强度高，因此在建筑的外窗改造中，遮阳构件是较为有效减少夏季太阳辐射热的一种方式。

遮阳构件通常划分为内遮阳、外遮阳以及植物遮阳。内遮阳主要是在窗户内部设置窗帘、百叶等构件；外遮阳是在建筑的外表面上设置遮阳构件，形式多样；植物遮阳是指在建筑的外立面上通过垂直绿化来间接起到遮阳作用。针对广东地区独特的气候，内遮阳较易实施但是其不能实现真正意义上的建筑节能。因此，建议使用外遮阳和植物遮阳这两种形式，并且对于建筑的立面也能起到较好的优化作用。

3.3 屋面的改造更新

广东地区，夏季太阳辐射高，然而旧工业建筑其屋顶的保温隔热性能相对较差，为了达到良好的室内效果，满足人体的舒适度，对于屋顶的保温隔热改造是一个底成本高收益的一个改造措施。

现如今的改造方式主要有架空屋顶，即在屋顶面层用支座支撑一个新的混凝土隔热面层，从而之前形成空气层，这样利用通风效果降低屋顶传入室内的热量，从而达到改善室内舒适度的作用。如果原有建筑的屋顶层高较高，可以设置隔热层，也可以起到很好的隔热效果。近几年越来越多的屋顶改造都开始使用屋顶绿化从而改善室内舒适度。主要是因为屋顶绿化不仅仅可以起到很好的隔热作用，同时也起到了一个很好的休息、景观欣赏场所。然而屋顶绿化随之也有与之相对应的问题，比如，屋顶的覆土，植被的选择，屋面防水等需要更为严格的处理，因此在改造中采用屋顶绿化时要注意这些问题。

3.4 太阳能的利用

广东地区夏季炎热，太阳能资源丰富，在屋顶或者外墙表面上通过增设太阳能热水器和太阳能电池板可以很好的减少耗电量。如今我国的太阳能热水系统发展成熟，安装成本低，使用方便，因此在改造中鼓励使用这种清洁节能技术。太阳能电池，主要是满足建筑内部的照明使用。

3.5 水资源的利用

广东地区是一个水资源丰富的地区，但是在旧工业建筑绿色改造中我们仍需要对水资源进行合理的利用。如今针对水资源利用主要分为中水回收技术和雨水利用技术两方面。

中水回收技术是指将城市和生活污水进行处理，达到一定的清洁标准后，用于生活、消防等其他城市用水。雨水利用技术主要是指将地面、屋顶等区域的水进行收集，然后过滤后，用于内部的消防、灌溉等方面。这些设施设置简单、有效，在绿色改造中具有较高的可实施性。

3.6 中庭空间的利用

旧工业建筑普遍都存在着为了追求更大的操作面积和经济效益往往内部空间上是平层大空间或者单层大空间，这样其建筑内部的通风采光相对较差。因此，在改造中对于单层大面积的工业建筑内部植入中庭可以很好的起到改变内部舒适度以及增加节能效果的措施。中庭空间可以使内部其它相邻的房间很好的受到太阳能以及增强室内外通风效果，其主要原理是通过室内外热压，建筑内部中庭的空气受热通过上部的排风口流出，室外较低的空气流入室内，降低室内空气温度，形成自然通风。然而，在改造中，要根据其建筑的面积比以及结构特点，设置中庭的大小和位置，从而形成良好的室内环境。