老旧工业厂区绿色改造设计研究*——以东莞市楷模家居用品有限公司改造项目为例

王与祥 周书东 邢潇璇 刘 亮 双卫峰 李汉辉 余 勇

(1.东莞市大业施工图审查有限公司， 广东东莞 523900； 2.广东建青工程勘察设计咨询有限公司， 广东东莞 523900；3.东莞市建筑科学研究院有限公司， 广东东莞 523820)

改革开放后，中国经历前所未有的城市化进程，城市的快速发展使得城市工业重心开始向外转移，原有的工业生产链逐渐外迁或产业升级，导致城市遗留大量老旧工业厂区[1]。老旧工业厂区记载着城市发展历史，是城市发展的集体记忆。虽然这些老旧工业厂区其原有生产功能不能满足时代需要，但该类老旧工业厂区仍具有较长使用寿命，大拆大建较为可惜，如能让这些建筑进行改造升级，使其满足当前城市产业的需要，让老旧工业厂区发光发热，未尝不是一种好的方法。

绿色改造指的是建筑改造中最大限度地节约土地、材料、能源等，并减少污染；改造后的建筑能大大地减少对周边环境的影响，改善周边的生态环境，绿色生态改造技术将人、建筑与自然相互融合，力求营造可持续发展的环境。

如何将老旧工业厂区与绿色改造技术相互结合是我国老旧工业厂区更新改造相当迫切需要解决的问题，同时也是践行坚持人与自然和谐共生理念的必经之路，开展老旧工业厂区的绿色化改造技术研究十分重要。

1 工程背景

“东莞市楷模家居用品制造有限公司生态型家具及家具五金配件制造项目”为“工改工”项目，项目总用地面积8.579 6 hm2，于2016年纳入“三旧”改造范围，原有厂区是一个大型劳动密集型外资制鞋厂，共有厂房、宿舍等工业用房17栋、总建筑面积69 160 m2，如图1所示。原鞋厂后因产业转移而空置，新业主于2016年收购厂区并着手实施整体改造，总投资5亿元，主要建设内容由“旧厂工业活化”和“空地新建”两部分组成：“旧厂工业活化”部分是在“三不变”改造模式(采取土地性质不变、产权归属不变、建筑主体结构不变)的情形下，保留原有建筑物进行升级改造，以满足新业主方的使用需求。“空地新建”为节约用地，提高土地利用率，在厂区内空地建设一栋新现代车间(L形建筑)和一栋办公楼(新建覆土建筑)，新建建筑面积约76 815.931 m2(含地下室)。

整个项目为上个世纪设计建造的建筑，如今项目存在的问题有：外立面陈旧、生产空间不足、绿地配置不足、不能满足现代化的生产生活需求和绿色建筑节能的要求。

2 老旧工业厂区绿色生态化改造理念及流程

针对上述问题，本项目主要从以下三个角度对老旧工业厂区进行改造：1)空间布局的研究；2)新旧建筑的融合；3)绿色生态的践行。通过科学的整体设计，利用屋顶光伏发电、合理组织室内外风环境、覆绿色屋顶合理改造、新建覆土建筑、废旧建材再利用等措施，实现资源高效循环利用、节能措施综合有效、建筑环境健康舒适、废物排放减量无害等目标。本项目设计旨在基于以下指导思想展开[2]：

1)空间布局的研究：通过对平面功能的研究和空间序列的营造，实现工业园区空间布局合理，功能分区明确，交通便利，满足人车分流等方面的要求。

2)新旧建筑的融合：本项目的建设中贯彻落实了绿色环保的理念，保留了原有的历史文脉印记，主要从新旧建筑的元素提取与立面改造，以及厂区的景观融合来展开。

3)绿色生态的践行：通过绿色生态化的设计和废旧材料的利用，践行绿色生态理念，打造低能耗、低污染、低排放建筑的设计目标。

相关思路流程见图2。

3 空间布局的研究

空间布局方面，本设计主要从平面功能的布局及空间序列的营造两方面进行分析。

3.1 平面功能的布局[3]

1)场地分区：从厂区的实际地形与日常生产工作生活流线出发，将场地分为4个功能区域，如图3所示。以主出入口的覆土办公楼为界，主出入口南边主要为员工生活区和生产车间；主出入口北边为新建厂房与办公展览区。

2)建筑布局：新建厂房呈倒“L”字形，契合厂房平面功能布局，最大限度地利用自然资源，如自然采光和夏季季风(图4、图5)，从而达到降低建筑总体能耗并提供良好热舒适性的目的，同时向场地内外提供大气的建筑形象。新建覆土建筑建立在主入口广场的中轴线上，用绿地作为南北区域的过渡衔接，增添场地的趣味性，实现绿色建筑理念。

3)交通组织[4]：结合现场实际地形与园区各建筑功能与平面，对厂区交通流线组织进行分析与研究。并通过对厂区内交通节点、交通线路以及交通设施进行调整与优化；实现厂区内人车分流、人货分流，如图6、7所示；改善厂区内道路通行环境，从而提高厂区内通行安全性及美观性，利用新建的覆土建筑实现营造绿色交通线路的目的。

4)绿地配置：通过在建筑周边设置适当的绿地、水池与广场，提高绿地率，提高员工生活的趣味性，改善厂区的生产生活环境品质[5]，通过设置屋顶绿化、光伏屋面与丰富周边绿化，优化建筑内部环境的同时，可有效降低建筑能耗(图8)。

3.2 空间序列的营造

厂区空间序列的营造主要从两栋新建建筑进行策划，可分为以下四个阶段：

1)开始阶段：序列设计的开端，从进入厂区主入口为界面，预示着将展开的序幕。

2)过渡阶段：序列设计中的过渡部分，以覆土建筑的绿化坡地为界面，坡面徐徐上升引人实现过渡功能。

3)高潮阶段：空间营造中序列的主角和精华所在，以新建覆土建筑坡地顶部及徐徐上升的新建L形建筑为主要视觉感官重点(图9)，在这一阶段，目的是让人获得在环境中激发情绪、产生满足感等最佳感受。

4)结束阶段：序列设计中的收尾部分，以新建建筑与天空为主，主要感官是由高潮回复到平静。

4 新旧建筑的融合

在新旧建筑的融合方面，厂区的改造与建设贯彻了绿色环保的理念，既保留了原有的历史文化印记，又突出了新时代的创新思维，主要从新旧建筑的元素提取，旧建筑的立面改造，以及厂区的景观融合来展开。

4.1 旧建筑元素的提取

在建筑气候分区中，岭南地区夏热冬暖且湿热；因此，大多民居屋顶采用“两层一瓦”的构造形式，砖瓦是岭南地区常见的形式(图10)，其特点是利用空气隔层达到较好的隔热、通风的作用。砖瓦相关铺设工艺符合岭南地区气候特点[6]。

描绘记忆是表达建筑涵义的重点之一，建筑材料和构造形式是表现建筑的重要方式，在该项目中，建筑外立面使用砖瓦的组合对外墙进行改造，该组合具有良好的热学隔热性能；屋顶瓦片轻而薄，热容量小，白天吸收太阳辐射热少，温升小，对室内的长波热辐射也少；瓦件散热较快，太阳落山不久瓦面很快降温，有利于室内晚上向四周辐射散热[7]，达到绿色建筑的目标。

4.2 既有建筑立面的改造

既有建筑外立面的改造，是在保留原有建筑主体结构的情况下，通过结合当地传统与历史传承，对原有建筑立面进行改造升级，如图11所示。同时结合建筑本身厂房功能属性，加入现代工业元素，凸显传统概念与现代概念的结合。

部分建筑立面改造将废弃砖瓦作为主要材料。外墙用传统的砖瓦来砌成，为建筑增添时间年轮的历史厚重感，如图12所示。同时，把旧瓦与现代技术结合，在文化层面让这个城市的回忆以全新的形式在厂区中继续生存发展。这种以废旧建筑材料为砌筑原材料的墙体在实用层面不仅坚固、美观，而且经济、环保，同时满足建筑节能的要求。

4.3 新建建筑立面的选取

新建L形厂房地上8层、地下1层，设计风格采用现代主义设计手法，平面为流线型曲面，轮廓随楼层逐级退让，营造出富有层次感的效果。幕墙采用大面积浅色玻璃窗，与楼体白色混凝土相呼应，如图13所示；简洁明快的色彩搭配，活跃了厂区建筑氛围。

新建覆土建筑地上2层，规划高度9.5 m，设计利用L形厂房地下室的土方回填将建筑隐入绿色植被中，打造出原生态的“山体建筑”(图14)，自然山体与办公楼建筑融为一体，改善了建筑内部的热舒适性。提高场地绿化效果，提升了厂区的整体形象[8]；通过在坡地上进行景观绿化布置，搭配绿色植物与岩石景小品，为厂房营造良好的园林氛围；同时，覆土建筑濒临主入口，有利于引导参观者沿着山坡走上坡顶，举目远眺，一览厂区全景，带给人们心旷神怡的视觉享受。

4.4 新旧建筑景观面融合

在景观与文脉关系的表达上，厂区试图通过建立“分离”与“连接”这一形式表达与历史相关的意义，而不仅仅出于视觉上的美观。在厂区改扩建工程中，设计给予了新建建筑以边界，让它们与原有建筑部分联系，同时在视觉上又是脱离的[9]。新建厂房与改造办公室立面在几何形式上采用不同风格，但又在色调等方面有机结合，曲线强调出新旧的边线，如图15所示，中间则用绿化进行衔接与过渡。

同时，在另一方面，通过新旧建筑间的融合，营造厂区内丰富的景观视角，新建厂房为现代主义设计主体，改建建筑立面延续传统文化，通过选择灰色调，使建筑融于厂区绿化中，与覆土建筑相映衬，如图16所示，使厂区各个视角画面层次更为多样。

5 绿色生态的践行

5.1 绿色生态的设计

1)土方回收利用，将建筑物隐入绿色植被中，打造原生态的“山体建筑”。

通过深度研究，精心策划，合理安排工序，以绿色环保节能理念开展施工，首先建造L形建筑(带地下室)，利用开挖厂房地下室的土方回填，作为新建覆土建筑的覆土土料，如图17所示，既环保又减少车辆土方外运成本，减少施工对环境的污染。施工过程中严格按照设计的标高进行土方堆积，对坡度较陡的部位进行挂网保护，避免土方滑坡。东西向及南向外墙周围均设有挡土墙，屋面为种植屋面，北向外墙立面为种植墙面。挡土墙的设置使得建筑几乎完全处于地下，其覆土深度达到植物生长的要求。

2)覆土建筑的绿色生态设计[10]。

新建覆土建筑四周的土壤具有良好的保温隔热性能，对主体结构的保护能力较强，使得建筑外墙不用保温材料即可达到节能的要求。利用墙体之间的热室效应，实现保温效果，可减少空调的使用，大大降低建筑能耗。覆土减少建筑围护结构温度差，避免由温度应力产生的建筑裂缝，有利于延长建筑使用寿命。另外，覆土种植增加了场地的绿化面积，提高了场地的绿化率，对保持水土和净化空气具有重要作用。它降低了建筑表面温度，有助于改善工程区域的气候。

通过在办公楼屋顶开设圆形天窗，保障室内每一空间都拥有充沛的阳光。大片玻璃幕墙的设计，让光线充分进入室内，如图18所示，营造出通透明亮的视觉效果，实现了天然采光、自然通风、景观视线良好的办公体验。

5.2 建筑节能环保

1)利用太阳能发电。

建筑屋顶是建筑物接收太阳辐射量最大的部位，而且在通常情况下也是受到遮挡最小的部位。因此从能效的角度来看，屋顶是建筑利用太阳能最佳的位置。基于以上分析，本项目从节能和隔热的角度进行改造设计，充分利用既有宿舍楼屋顶，把既有建筑屋顶改造成为“光伏屋顶”，如图19所示。设计实施的光伏屋顶达到了6 000 m2，不仅能够起到良好的隔离功能，而且还能有效降低建筑物的能耗指标。

2)合理利用室内外风环境。

本项目通过合理的场地布置，夏季充分利用堆土形成的山坡以及新建L形厂房形成“U形”兜住东南季风，结合架空层的通透性，给场地和架空层带来良好的自然通风效果，如图20所示。

新建厂房的玻璃幕墙上设计了同层高的百叶窗，如图21所示，保证了室内空气流通性及换气次数，经分析室内换气次数可达12～29次，有效保证室内空气质量[11]。

3)绿色屋顶改造。

通过对现有建筑屋顶进行种植屋面改造，如图22所示，利用植物光合作用、叶面的蒸发作用以及对太阳辐射热的遮挡作用来减少太阳辐射热对屋面的影响，从而降低屋面室外综合温度；利用植物培植基质材料的热阻与热惰性，降低屋面内表面温度与温度振幅。经测试，相同环境条件下种植屋面的内表面温度比其他屋面低2.8～7.7 ℃。

4)垂直绿化设计。

本项目充分利用既有建筑墙面、阳台和屋顶等地方进行种植，如图23所示，采用乔木、灌木和草地相结合的方式增加厂区绿化率。植物可以通过反射、吸收、穿透等作用减少太阳辐射，降低环境温度；叶片通过蒸腾作用给空气提供大量的水蒸气，增加空气的湿度，降低空气的温度。此外，植物还可以控制和改变风速、风向，形成局部微风，加快空气的冷却，从而给厂区提供舒适、节能的环境。

5.3 废弃材料的利用

本项目利用原有废弃砖瓦做装饰外墙，如图24所示，使废旧建材变废为宝，有效地节约资源和保护环境，既满足了现代工业厂房新的功能要求，又形成了独具特色的建筑外观形象。此外，厂房外墙增加一道幕墙，能够起到良好的隔热效果，有效地降低了建筑物能耗，从而降低了运营和维护成本，产生了良好的经济效益和社会效益。

6 结束语

本项目以“东莞市楷模家居用品制造有限公司生态型家具及家具五金配件制造项目”为依托，在老旧工业厂区总体规划方面，探索建立较为完善的“工改工”绿色生态改造设计。强化老旧工业厂区绿色生态规划的战略引领作用，落实更高质量的绿色生态规划措施，整合功能区各类发展要素，优化建设用地规模调节机制，合理统筹生产、工作与绿色生态空间，全力打造绿色生态产业空间格局，为类似工程提供有益借鉴。