既有建筑绿色化改造关键技术示范初探——以杭州万松岭烟厂厂房改造为例

洪天超Hong Tianchao

（杭州市上城区建筑节能协会，浙江杭州 310002）

0 引言

面对城市化进程快速发展、资源储量有限的现状，“大拆大建”的粗放型建设方式已不能适应“高质量、绿色发展”的新时代需求，推进既有建筑绿色改造将是城市发展的重要方向。

我国的既有建筑面积已达460亿㎡，但其中仅有0.53㎡是绿色建筑（含绿色建筑示范工程和绿色建筑标识项目），仅占现有建筑面积的0.1%。对既有建筑进行绿色化改造，不仅可以提高建筑的安全性能、完善建筑的使用功能，还能够显著提升建筑的节能、节水性能，提高室内环境质量，有效改善人们的工作和生活环境，增强人们的幸福感、获得感、安全感。既有建筑绿色化改造作为未来发展的重要抓手，经济效益、社会效益和环境效益巨大，是我国建筑行业发展的重要方向，是促进城市和社会绿色发展的重要举措，因此，对既有建筑绿色化改造关键技术进行研究十分必要[1]。本文以杭州万松岭烟厂厂房改造为例，主要从改造原则和改造技术出发，对旧厂房的绿色化改造关键技术进行探讨，可为后期进行旧厂房改造、城市有机更新提供指导。

1 项目概况

该项目建造于1995年，功能为卷烟厂厂房，按89系列标准规范进行设计。万松岭杭州卷烟厂用地面积32135㎡，地下一层、地上三层，建筑高度约23m。总建筑面积68802㎡，地上建筑面积66200㎡，地下建筑面积2602㎡，建筑基底面积16160.4㎡，容积率2.06。

建筑外立面以白色涂料为主，局部为橙色铝板，部分屋顶为瓦屋面，围护结构未设保温系统。在建筑入口处及部分转角位置有少量玻璃幕墙。底层部分位置设置有卷闸门。

主厂房经多年工业使用，局部结构构件存在不同程度的混凝土碳化、腐蚀和裂缝，个别地方存在水渍。外填充墙局部位置存在较大裂缝。屋面防水有老化迹象。另外，局部经前期改造后，存在与原图纸不符之处。

2 改造原则

杭州万松岭烟厂作为不可再生的城市独特工业遗存，改造过程中要充分尊重工业遗存物质载体，尊重工业遗存情感延续，积极完成内部功能更新，使建筑在城市的“新陈代谢”“新老交替”过程中，紧跟城市高速发展的“脚步”。最终目标是采用新技术，新材料，以节约资源，实现建筑的可持续发展。

改造依附杭州当地深厚的文化底蕴，力求融合现代审美观、现代工艺、现代材料，为客人精提供致、舒适的现代购物休闲体验。依据建筑形态与平面布局，将厂区独特的工业资源与科技、时尚、艺术、文化等元素结合，将时尚设计、品牌发布、演艺展示、饮食娱乐休闲等活动融入其中，使之成为引领时尚生活休闲的集聚地。

3 改造技术

3.1 规划与建筑

（1）场地

项目在改造规划初期，为保持场地车行、人行交通流线设置合理，维持了原有场地的地形地貌，节省了经济投资。围绕建筑道路基本满足消防车通行的要求，机动车设有停车场，局部沿道路两侧设置停车位，整体建筑场地的车行、人行路线清晰合理，交通流线顺畅，充分满足了交通与消防通行要求。

场地内有两处集中绿化，均采用了乔、灌、草结合的复层绿化方式，种植区域覆土深度和排水能力满足植物的生长需求。因为建筑背靠山体，故在项目场地周边修建大面积的绿化带，不仅能够调节地表温度和湿度，维持地表生态平衡，还可极大地丰富室外景观。

（2）建筑功能

改造项目非常注重建筑风格的协调统一，减少了装饰性构件的使用。按照“修旧如旧”的原则，对厂房立面进行微调和利用。室内加建小型会务、展示体块及周边回廊，形成丰富多变的室内空间；针对陶瓷品市场仓库改造，在不大拆大建的前提下，对破旧不堪的仓库修改建筑外立面，调整建筑内部功能，使得建筑、庭院等具有中式传统建筑的特点。

改造后的主体功能分区明确，建筑功能之间通过有组织、清晰的空间构架形成紧密联系的整体。配合层数及功能，设置12部电梯（包括保留的西北侧2部电梯），其中客梯9部，在东北侧还设置有自动扶梯；楼梯的疏散宽度及疏散距离均满足规范要求。

（3）围护结构外保温

建筑原外立面以白色涂料为主，局部为橙色铝板，部分屋顶为瓦屋面，未做保温。在此次改造中，依据现行国家标准《公共建筑节能设计标准》（GB 50189）、《民用建筑热工设计规范》（GB 50126）及浙江省《公共建筑节能设计标准》（DB 33/1036），分别对屋面、外墙、架空楼板等做了外保温。同时，采用热工性能较好的外窗，并对外窗进行外遮阳。

屋面：水泥砂浆（20.0mm）+碎石，卵石混凝土（C20细石混凝土）（40.0mm）+挤塑聚苯板（60.0mm）+防水卷材、聚氨酯（1.5mm）+水泥砂浆（20.0mm）+炉渣混凝土、水泥砂浆（30.0mm）+钢筋混凝土（120.0mm）+石灰水泥砂浆（20.0mm），平屋顶传热系数K=0.46W/（㎡·K）。

外墙：聚合物抹面抗裂砂浆（3.0mm）+岩棉板（摆锤法）（30.0mm）+蒸压加气混凝土砌块（B07级）（200.0mm）+水泥砂浆（20.0mm），外墙传热系数Kp=0.70W/（㎡·K）。

底部自然通风的架空楼板：碎石，卵石混凝土（C20细石混凝土）（30.0mm）+钢筋混凝土（200.0mm）+岩棉板（摆锤法）（20.0mm）+聚合物抹面抗裂砂浆（3.0mm），Kp=1.50W/（㎡·K）。

外窗：隔热金属型材多腔密封窗框K≤5.0[W/（㎡·K）]，框面积≤20%（6mm透明+12空气+6mm透明），传热系数3.20W/㎡·K，玻璃遮阳系数0.86，气密性为4级，可见光透射比0.71。建筑立面墙体外有敞开外廊，可遮阳。

地面：碎石，卵石混凝土（C20细石混凝土）（30.0mm）+水泥砂浆（20.0mm）+钢筋混凝土（100.0mm）+夯实黏土（1000.0mm），地面传热系数K=1.04W/（㎡·K）。

（4）中庭采光井

原有的旧厂房没有中庭。由于原建筑功能为厂房，进深较大，室内环境质量不高。在改造过程中，通过增设一个圆形的中庭将各功能有序组织在一起，同时又创造出趣味共享的公共空间。改造后，中庭可以改善各功能空间的采光环境、风环境、室内景观微环境。中庭在冬季是个封闭的大暖房，在过渡季节，是一个敞开空间，室内和室外可保持良好的空气流通。在夏天，南窗百叶能有效避免阳光直射，使中庭成为一个巨大的凉棚。

3.2 结构与材料

方案改造前后的使用荷载和功能均发生了较大变化，对相关结构构件的影响较大。经计算，原设计的结构构件存在承载能力不足或耐久性不足的状况，不能完全满足后期的使用功能要求，故需对原结构构件进行加固处理，才能实现从厂房到综合体的改造。

（1）结构鉴定

根据现行国家标准《混凝土结构加固设计规范》（GB 50367）和国标图集《混凝土结构加固构造》（13G311-1）的要求，对建筑结构进行鉴定，并由有资质的单位给出检测报告。主要鉴定内容为：原结构可靠性鉴定和抗震能力鉴定。改造前实施结构可靠性鉴定，包括静力鉴定和抗震鉴定，以确定改造范围和内容；改造后进行可靠性鉴定，以确定是否可延长使用年限。

（2）改造技术

功能变化后，荷载改变，局部上空拆除，需对项目进行结构加固。所采用的加固方法主要包括：灌胶粘钢技术、碳纤维加固技术、植筋技术等。

（3）材料选用

混凝土：C30～35，钢材及碳纤维，钢筋HPB300级（fy=270N/mm2），HRB400级（fy=360N/mm2），钢材Q235B、Q345B，焊条E43型、E50型。碳纤维选用聚丙烯腈基（PAN基）12k及以下的小丝束纤维，胶粘剂选用专门配置的改性环氧树脂A级胶粘剂，阻锈剂选用烷氧基类或氨基类喷涂型阻锈剂。

砌体：首层楼面以下墙体采用MU15混凝土实心砖，M10水泥砂浆实砌。其余框架填充墙建议采用蒸压加气混凝土砌块或其它轻质隔墙（容重不超过8kN/m3），以减轻荷载，满足使用要求，减小加固量。

3.3 暖通空调

（1）空调冷热源

该工程在改造前没有暖通空调系统，改造时按现行国家标准《民用建筑供暖通风与空气调节设计规范》（GB 5073）对热负荷和逐时冷负荷进行详细计算。根据改造后的建筑使用功能特点，综合现实因素，决定采用大温差高效型冷水机组和真空热水机组作为冷热源。夏季冷源选用三台离心式冷水机组和一台螺杆式冷水机组，设计空调水系统供回水温度为6℃/13℃，其中离心式冷水机组采用主机变频技术，以提高部分负荷时主机的能效；冬季采用两台燃气型真空热水机组，设置于地下热水锅炉房内，供回水温度为60℃/50℃。同时，空调冷热水系统均采用一次泵变频变流量设计，根据末端负荷变化，通过变频调节供水量，达到节能的目的。

（2）冷热源分项计量

选用满足国家能效等级要求的空调水输送系统，通过机房群控系统协同控制各种设备。在系统每个单位供回水支管处设置静态平衡阀和能量计，对所有用能单位进行分项计量收费。

3.4 给水排水

（1）供水系统

该项目最高生活用水量约为845m3/d，最低约为102m3/d。给排水改造时，根据建筑类型及当地供水状况，生活给水充分利用城市供水压力，由城市自来水压直接供水，避免再次增压。根据不同用户的用水性质，在管道入口处加设减压阀，把配水点出水压力控制在0.2MPa及以下，减少因水龙头出流压力过大造成的水资源浪费。室内给水管道采用MFPPR和FPPR塑料给水管，热熔连接；室外埋管地道采用球墨铸铁管和钢塑复合管，分别采用橡胶垫承插连接和丝扣连接；选用性能高的阀门、零泄漏阀门并进行管道水压试验，避免管道渗漏。同时，保留了原厂区内的大部分主要给排水管道。

按用途设置用水计量水表，商业网点、公共卫生间等均安装了水表，且均选用了高灵敏度计量水表，计量水表安装率达100%。

（2）节水器具

根据有关数据统计，生活用水占城市用水量的45%以上。用水器具是公共供水管网的终端，用户直接使用和接触，使用量大，分布范围广，与居民生活密切相关，加强节水器具的管理是开展城市节约用水工作的主要途径。因此，该项目在改造过程中采用的卫生器具均满足《节水型生活用水器具》（CJ164）及《节水型产品技术条件与管理通则》（GB 18870）的要求。坐便器采用有大、小便分档冲洗的冲洗水箱，冲洗水量不大于6L。

（3）非传统水源利用

在我国，由于理念和技术原因，非传统水源一直没有得到有效利用，但随着水资源的日益短缺以及水处理技术的进步，非传统水资源的利用也越来越被广泛认可和重视。利用非传统水资源可以缓解水资源紧缺、提高用水效率、减轻水环境污染。生态城市在规划阶段已经考虑了非传统水资源利用所需要的基础设施，所以该项目在改造过程中使用非传统水资源，既节约水资源又节省成本。该项目屋面雨水经虹吸排水系统收集后，排入雨水收集池，经过滤、消毒后进入中水箱。经中水变频给水装置加压后，主要供景观水池补水和绿化浇洒。

（4）其他节水设计

该项目其他节水措施还包括：绿化草坪采用微喷或滴灌等节水灌溉方式；空调冷却水设冷却塔冷却循环使用，冷却塔集水盘设连通管保持水量平衡。

3.5 电气节能

（1）供配电系统

该项目的供配电系统主要节能措施如下：（1）采用10kV供电，在地下1层尽量靠近负荷中心处，设置10/0.4kV变配电所，使中压供电深入负荷中心，缩短低压供电距离，减少线路损耗；（2）参照全国民用建筑工程设计技术措施节能专篇——电气（2007年版），该项目变压器装置指标按大型商业综合体变压器装置指标，设计为170VA/m2，变压器装机容量为9700kVA；（3）选择SC（B）11-Dyn11型高效低能耗节能型变压器，根据负荷分布情况，选取容量与实际负荷相配合的变压器，提高变压器的技术经济效益，优化变压器的经济运行方式（运行方式为两两变压器组合，每台变压器的负载率为75%左右）。合理分配相位，使三相尽量平衡。改善变配电所的通风降温条件，控制变压器工作温度；（4）变配电所在低压侧设置集中无功补偿装置，使变压器低压侧功率因数不低于0.95，低压无功补偿装置应采用分相补偿及混合补偿措施，不等容量分组循环自动投切。荧光灯、节能灯等气体放电灯设置单灯就地补偿；（5）在变电所集中无功补偿电容器上串接适当参数的调谐电抗器，或采用晶闸管投切调谐滤波器，以抑制线路上3次及以上的谐波。

（2）照明系统

针对照明系统，该项目所采取的节能措施如下：（1）选用节能高效光源及灯具，光源的选择应满足显色性和启动时间的要求。办公建筑以节能灯和LED灯为主，宜采用T5细管直管三基色荧光灯，光效不低于90lm/W，办公室内光源如采用LED灯，光效不低于75lm/W，色温不低于4000K；商场营业厅、超市的一般照明以T5细管直管三基色荧光灯、小功率陶瓷金属卤化物灯、紧凑型节能筒灯为主，重点照明辅以小功率陶瓷金属卤化物灯、LED灯。精装区域照明系统应由建筑师、专业的照明顾问、室内设计师、机电顾问及精装修设计师相互协作，选择灯具样式并定位灯具位置。照度指标在300Lux及以上且功能明确的场所，采用一般照明和局部照明相结合的方式；（2）镇流器等灯具附件的选用：荧光灯应配用电子镇流器或节能电感镇流器，高压钠灯、金属卤化物灯配用节能电感镇流器，单灯功率因数不应低于0.95；（3）在满足眩光限制和配光要求条件下，应优选效率和效能高的灯具。照明灯具的效率要求满足《建筑照明设计标准》（GB 50034—2013）第3.3.2条要求；（4）照明功率密度限值应按《建筑照明设计标准》（GB 50034—2013）中的目标值执行，建筑室内照度、统一眩光值、一般显色指数等指标应满足现行国家标准。

（3）能源管理计量系统

该项目能源管理计量系统主要包含电能分项计量系统、能量计量系统、流量计量系统及燃气燃油计量系统，分项计量系统应能提供所有能耗节点的电耗数据。建筑用电分项计量能耗结构包括：如电梯、给排水系统、非空调通风等动力设备用电，暖通空调用电，特殊用电（包括信息中心、厨房、娱乐健身、电热水器、外供用电）以及照明、插座用电。用电分项计量系统应具备向当地主管部门监管平台传输数据的功能。用于内部节能考核的有功电能计量装置，精度等级不应低于1.0级，且不应与电业收费的计量装置串接，用电计量装置必须具有数据远传的功能，应具有RS－485标准串行电气接口。用于电业收费的电能计量装置，应满足当地电业部门的要求。

（4）建筑设备监控管理系统

该项目采用建筑设备监控管理系统对给排水系统、空调、通风、冷热源系统、电梯、电气照明和其他机电设备进行监测、集中管理和直接数字系统控制，其内容包括参数监测、设备状态显示、自动调节与控制、工况自动转换、能量计量及中央监控与管理等，可实现最优化运行。

4 结语

本文以万松岭卷烟厂厂房改造项目为例，探讨既有建筑绿色化改造的关键技术。该项目改造本着“适用、经济、美观”的原则，因地制宜，采用了大量的绿色建筑技术，在节能、节材、节水、环保方面做了许多尝试，采用的绿色建筑技术和系统包括：灌胶粘钢、碳纤维、植筋等高性能加固技术，绿色灌溉技术，低压无功补偿和谐波抑制技术，能源管理计量系统，建筑设备监控管理系统等。绿色建筑技术的应用重在优化组合，而不是绿色建筑技术的无节制堆砌，万松岭卷烟厂通过综合各单项节能技术亮点，集成创新，取得了良好的节能成效，对旧厂房改造提供了示范。