浅谈生态节能理念在老城区建筑改造中的应用

于洪涛 俞朋

【摘 要】后宰门街是济南老城区保留较为完好的街区，老建筑改造率低。此次研究的目的意在保护老建筑的基础上加入生态节能理念，运用生态节能技术改善人们的生活（居住）环境。生态节能技术不是运用各种节能技术与节能手段堆砌在老建筑上，而是采用适实择优的思路挖掘和借鉴生态节能技术。

【关键词】生态节能理念;老建筑;适实择优

【Abstract】Houzamen Street is a relatively well-preserved block in the old town of Jinan， with a low rate of renovation of old buildings. The purpose of this study is to add ecological energy-saving ideas to the protection of old buildings and to use ecological energy-saving technologies to improve people's living （living） environment. Eco-energy-saving technology is not built on old buildings with various energy-saving technologies and energy-saving methods， but uses ecologically-friendly technologies to tap and draw on ecological energy-saving technologies.

【Key words】Ecological energy saving concept;Old building;Appropriate choice

1. 济南老城区建筑物的选择与生态节能理念可行性

1.1 该研究在济南老城区内挑选后宰门街作为调研样本，涵盖了老城区建筑保护，生态节能理念在老建筑中应用的可行性，生态节能技术在老建筑中的合理利用等方面展开了具体的调研和分析。

后宰门街是济南近现代代表性城区，院内包含有近现代各个时期的建筑形式，也包含一些违规建筑在内。在满足建筑保护管理规定条例中，假使能在保护老建筑上，而且是有生态节能技术、可循环应用等功能技术支持下，创新性的保护老建筑。

1.2 在当前节能技术体系中，大多是在新建筑中融入技术支持，或是在旧建筑改造中应用节能技术，可持续发展的老建筑理念是否能够加入生态节能技术是值得我们深入探讨和研究的问题。

2. 适实择优的节能理念是发挥老建筑创新性保护的重要领域

（1）适实择优节能理念在老建筑保护和老建筑使用中，如何发挥创新性作用呢？创新性保护中哪些是老建筑特有的展现其应用价值呢？如果生态节能技术能够契合建筑保护规定和可持续的需求，创新性节能理念就可以在老建筑保护和节能技术中发挥关键性作用。而适实择优的研究和应用正是生态节能技术在老建筑中发挥作用的最佳选择。

（2）对于生态节能来说，适实择优的节能技术是在可持续的基础上进行选择不分化新能源与常规能源。（适实择优在本质上既不同于传统的资源分类，也不同于标准的生态节能技术分类。适实择优主要描绘的是利用新能源与常规能源中的适合实际情况选择优势的技术。）通过天然光的利用、废物利用、生物降解、被动式太阳能、结构工程等将生态节能因素整合到老建筑中去继而形成一个低碳化生活环境，这就是对适实择优的节能技术最好的验证。

3. 太阳能源在济南老建筑中的分析与应用

3.1 后宰门街院落在不同时期的用途先后分别有：商铺、当铺、药铺、纺织厂职工宿舍、民用住宅、出租房等。不同时期对于院落的使用不同也就导致建筑职能不同，达到的要求和标准不同。以下只是针对民用住宅的使用功能对老建筑进行分析。

3.2 济南后宰门街及周围街巷没有高层建筑，但在实际调研中发现老建筑室内阳光获取量少。出现光线不足的情况主要是有以下几种原因：（1）天然光直射所在地区、季节、时间和建筑朝向有关。（2）建筑中存在违规加建现象，建筑结构不合理导致遮挡面积大。（3）窗在建筑采光中占比大，老建筑墙体厚度在450mm左右，开窗靠近室内处且开窗少都阻挡了天然光照照射到室内。

3.3 济南在北纬36.5°，在冬至日（12月22日），北纬66.5°的太阳高度为0，赤道太阳高度为66.5°，66.5°～36.5°=30°太阳高度为30°。自然光照射偏移的角度不同，老建筑每个房间的获取热量也会不同。老建筑正房朝向正南，这样阳光获取量为最大值，如果建筑偏离正南方向，阳光获取量就会减少。

3.4 同时老建筑的开窗方向以南面，东面和西面的为主，它们可以作为太阳能源采集器。我们应根据不同季节进行设计，了解太阳在不同的季节所处的位置，使得自然光照射对房间最有利。以济南北纬36.5°为基准，一年中分别选取三个不同时段-12月22日，3月20日和6月22日的太阳高度角。在12月份时太阳高度角为30°，自然光几乎垂直照射朝南的开窗。3月20日春分太阳直射赤道，太阳高度角为90°-36.5°=53.5°，太阳高度角逐渐偏移到6月22日的73.5°。日照时间逐渐增加，自然光照射面积增大，同时也表明东西厢房窗户将会获取更多的自然光和热量。利用老建筑墙体厚的特点对窗户进行改进设计。改进的方案如下：（1）老建筑的南面，东面和西面的开窗改用移动折光板，根据不同时段的自然光照射对折光板位置进行微调。（2）移动折光板固定情况下窗户可以打开，以解决自然通风问题。移动折光板的形式和基本原理如下：所采用的移动折光板为双层面，外层面是平板玻璃，内层面是可移动折光板。在夹层玻璃原理上调整内层面玻璃以获取最佳热量和室内照明亮度。開窗在下午或者没有自然光直射时候打开通风，以防止出现室内温度过热。

3.5 老建筑本身具有冬暖夏凉的特性，建筑结构设计中宽厚的墙体，合理的开窗以及青砖瓦等传输体形成吸热、隔热、保温、通风的目的。

（1）被动式的特朗布墙设计能够有效地储存和循环太阳热能，但自然供暖的被动式设计应根据当地不同时间节点及气候条件进行合理改进。在建筑结构本身不能拆建基础下，最为直接的方式的是增大室内采光面积和阻隔夜间散热。济南夏至昼长为14小时40分钟，冬至昼长为9小时40分钟。依据常识一天中热能获取时段以9点到15点为最佳。济南的标准日照时间=2300/365*0.7=4.41小时。计算方法：平均日照时间=年日照时间/365天，标准日照时间=平均日照时间*0.7（济南年平均气温表计算图为约数值 （作者自绘）见表1）。

（2）根据上面所描述的数据，每天太阳热能获取时段得以确定，在不同气候条件下太阳热能获取率区间也很好的显示出来。如果将老建筑室内温度控制在20℃到24℃这个区间，春秋两季显然契合这样的要求。在冬季为进一步提高老建筑的采暖效率，增大太阳光射入室内面积，上述开窗设计在获取最大太阳热能的同时起到隔热和防止散热的效果。因为老建筑墙上下两端不能够设置长方形通气孔且玻璃窗面和墙之间的夹层也不能成立。所以对被动式老建筑的进一步改进是将青瓦涂上黑漆，作为集热和蓄热层，待干燥后可以刷青瓦色用于装饰。房屋青瓦吸收的热能加热后，热气流由上至下传输热能，从而达到采暖的目的。这样的改变虽然不能使温差环流在夜间释放热量但老建筑墙体宽厚可以更好的储存热量。该系统完全发挥功效时，如同中央空调原理一样源源不断输送热能将其辐射到室内生活空间。

4. 结语

济南后宰门街建筑改造能够以适实择优的方式体现生态可持续发展的理念，在改造设计中融合文脉传承、泉文化、自然景观等地域特色，呈现出以建筑为主题以生态理念为动力的，可持续发展的老城区景象。

[文章编号]1619-2737（2019）02-28-126