小模块·半预制·高性能*——瑞士既有住宅的装配式节能改造研究

林正豪 褚英男 庄 霖 宋晔皓

0 引言

当前，我国常住人口城镇化率已达到63.9%，建筑存量高速发展，城镇住宅面积从2000年的101亿平方米跃增至2020年的292亿平方米[1]。由此可见，楼龄超过20年的既有住宅占比已高达34.5%，其多采用砖混结构且通常未设置保温层，伴随着材料性能的老化劣化与节能标准的升级迭代，其真实效能与居住需求之间的差距被持续放大[2]，服役年限与设计寿命之间也存在着巨大落差，由此带来大量的能源消耗与资源浪费。对此，我国住建部在“十四五”建筑业发展规划中明确城市发展由大规模增量建设，转为存量提质改造和增量结构调整并重，随后更在城乡建设领域碳达峰实施方案中明确我国城市更新导向从“拆改留”转向“留改拆”，对具备改造价值与条件的居住建筑应改尽改，以全面提高建筑绿色低碳水平，回应我国“双碳”目标愿景。

事实上，我国对城镇住宅更新的探索发端于20世纪80年代，尤以吴良镛院士提出的“有机更新”论及北京菊儿胡同改造项目为标志[3]。进入21世纪后，既有住宅节能改造引发了更为广泛与深入的探讨。在国家主导层面，“十一五”时期积极推动既有建筑综合改造关键技术研发，并逐渐形成示范效应，“十二五”时期着重推动量大面广的北方城镇“暖房工程”，累计开展住宅供热计量及节能改造面积达9.9亿平方米，“十三五”时期则进一步聚焦老旧小区的宜居节能综合改造模式及关键技术等。由此催生了大量研究与实践成果，围绕更新基础理论[4-5]、改造政策机制[6]、诊断与改造技术[7]、性能数据获取[2]、室内外热舒适[8]、节能减排与经济效益评价[9-10]等议题，逐步建构我国既有住宅节能改造的知识库与技术池。然而，在当前强调由“量”到“质”以及由“旧”“转”“绿”发展的背景下，现有工作的局限性也逐渐显现：其一，忽视全程规划与整体设计，重单项改造且模式单一[4]，如仅聚焦于外保温层增设或外窗更换等热工专项优化，而忽略多系统或多性能的整合实现；其二，多采用现场改造工艺（如薄抹灰外墙保温等），其工业化程度低、易受天气干扰而周期较长，易对周边生态与人居环境造成污染与冲击[11]；其三，改造目标多接近或等同常规节能标准，而鲜有链接超低能耗、近零能耗等高性能建筑体系[12]。

相比之下，欧洲等发达国家城镇化水平高、进程快，加之历史建筑占比达26%[13]，从20世纪90年代起，其经由改造更新而来的住宅开发就已占住宅建设总量近50%，故既有住宅平均寿命可达40—140年，远超我国平均水平[14]。在进入本世纪后，欧洲各国住宅改造逐步转向更综合系统的可持续更新，如欧洲可持续住宅更新项目（SUREURO）与荷兰比基莫尔（Bijlmermeer）住区更新计划等。2010年，欧盟颁布的《建筑能效指标（EPBD）》更要求改造建筑实现“近零能耗化”，以达成2050年前温室气体排放减少80%的控制目标。为同步促进建造与运行阶段的节能减排，各国开始探索轻型装配式技术与近零能耗体系在既有住宅节能改造场景上的融合，并集中体现在国际能源署“建筑和社区系统的节能计划”的第50号项目（IEA ECBCS ANNEX 50）：既有住宅预制装配式低能耗改造之上。一方面，轻型装配式体系具备建造品质高、建设成本低、环境冲击小、施工周期短等常规优势[15]，其轻量化特性尤其适合与荷载余量有限、施工环境复杂、居住人口稠密的城区住宅改造结合；另一方面，节能改造也拓展了预制装配式技术的应用对象范畴，从新建建筑逐步延伸至既有建筑，更促进轻型钢、木结构等装配式体系的发展。基于此，因循着欧洲“50号项目”的研究与实践路径，欧盟的科学技术合作计划（COST TU1403）、第七科技开发框架计划（Framework 7）、地平线2020计划（Horizon 2020）等紧随而上，在近零能耗轻型装配式住宅改造领域持续积累[16]，如庞格卡（Pungercar）等利用集成新风与保温系统的预制窗机单元以改造德国60年代典型住宅，可减少居家办公时77%热负荷并提升室内环境品质[17]；埃沃拉（Evola）等开发了两种木质围护模块用于改造意大利60年代混凝土结构公寓，可减少66%的供暖与25%的制冷能耗[18]。修瓦（Silva）等分别针对葡萄牙传统单户与多户住宅近零能耗化改造，探讨了预制集成围护模块的关键技术及其整合设计流程[19]。相较之下，我国该领域探索仍处于起步阶段，直接研究成果与实践案例很少[20]，亟待补充积累并实现本土化发展。

基于此，本文选取欧洲50号项目中最具代表性的瑞士体系作为核心研究案例，探讨基于精细化整合设计的轻型装配式技术应用于既有住宅节能改造场景的技术路径，以期为我国高品质、低碳化城市更新提供支撑与借鉴。

1 欧洲“50号项目”及其瑞士实践

由国际能源署1977年发起的“建筑和社区系统的节能计划”，迄今已累计开展88项研究。其中，第50号项目（2007—2011年）旨在整合被动房（Passive House）等近零能耗体系的新型技术与成熟措施，借助轻型预制围护模块，对欧洲1925—1975年建成住宅开展节能改造[21]（图1）。该项目由奥地利牵头，吸引瑞士、法国、葡萄牙、荷兰、瑞典等欧洲发达国家参与，并以前四国的研究最为深入，形成了4种差异化的围护改造技术路线。在融汇各国成果后，50号项目形成了一套通用性的改造设计导则，阐述了7种先进改造策略与预制模块设计的10步流程[22]，结合丰富的实践案例[23]，指导欧洲既有住宅开展预制装配式节能改造。

图1 苏黎世既有建筑能耗水平与建成面积的关联趋势Fig.1 the relationship between the energy consumption of existing buildings and constructed floor area in Zurich

如图2所示，50号项目以“社会—经济性”研究为前置评估工具（C1-C4），以单项关键技术或产品研发为底层支撑（A1-A6），共同服务于预制装配式围护节能改造的系统整合工作与标准流程（B1-B4）。为确保改造效果，项目确立了4项通用改造内容，包括：旧屋顶替换为整合暖通设备主机的高性能屋顶（1+2）；从外部安装通风管道（3）；安装高性能立面（4+5）；地下室顶棚设置保温层（6）等，以形成满足被动房要求的连续绝热气密围护（图3）。为实现上述改造内容与预制装配式技术的有机结合，轻量化、性能化、标准化成为三项关键指标，而这恰恰可为高度预制的围护模块所实现。在此基础上，通过对瑞士苏黎世市1919—1990年建成的多户住宅基础信息统计与类型学分析[24]，开发出外墙（F系列）与屋面（R系列）两大类预制围护模块，并根据不同应用场景与现场条件演变出多种适应变体。此外，根据预制围护模块的应用比例，50号项目还引申出全预制（Total prefab）和半预制（Semi prefab）两种改造策略（图4），前者以奥地利、法国及葡萄牙为代表，后者则多见于瑞士体系。

图2 欧洲“50号项目”的研究框架Fig.2 research framework of the ANNEX 50 project

图3 欧洲“50号项目”的改造内容Fig.3 Renovation contents of the ANNEX 50 project

图4 基于模块的“全预制”与“半预制”改造策略Fig.4 total- and semi-prefabricated strategies based on envelope modules

在欧国“50号项目”的各国实践中，以瑞士体系最为成熟。其由瑞士联邦能源办公室（FOE）和创新署（CTI）发起，以瑞士材料科学与研究实验室 (EMPA)为研发核心，联合西北应用科技大学（FHNW）、卢塞恩应用科学与艺术大学（HSLU）等高校以及本土建筑工业化厂商等共同参与。基于50号项目制定的通用技术框架，瑞士体系独辟蹊径，发展出以“小模块”“半预制”“高性能”为核心特征的改造策略。具体而言，“小模块”是指采用高度集成化与标准化的小尺度预制模块，主要应用于窗墙部位；“半预制”可理解为适度预制或局部预制，即采用预制装配与现场作业相结合的建造方式；“高性能”既指改造对标近零能耗等高性能建筑体系，并聚焦多维度性能的综合达成。三种改造策略互为一体，相辅相成，共同贡献于既有住宅的可持续更新目标。

瑞士体系一方面完整、全面地展现了欧洲“50号项目”的核心概念、技术路线与预期目标；另一方面，我国正处于预制装配式技术与传统现场作业并存混合的“半工业化”[25]产业环境，又同时迈入了“城市更新”与“低碳节能”并行激发的新发展阶段，故本研究认为，在我国城镇住宅节能改造领域积极借鉴“瑞士经验”并探索本土化转译，是具有积极意义的。

2 小模块：围护模块的集成化

2.1 系统整合设计

采用小尺度但高度集成的标准围护模块，是瑞士改造体系的关键策略之一。但值得注意，当预制模块用于立面改造时，通常仅聚焦于带窗墙体部位。这一方面缘于当时瑞士市场上已存在大量针对围护平壁部位的改造案例，工艺成熟且价格适宜；另一方面，窗墙部位的构造更为复杂，改造难度大，也是围护整体热工性能的薄弱之处。因此，瑞士体系将立面窗墙模块作为研发重点，并以F4.1模块最为典型。

通常而言，预制装配相比于现场施工的优势，在于其可避免外部不利因素干扰，集中工厂有利技术与工具条件，高品质、低成本地达成建造目标。换言之，复杂度、整合度越高的建筑产品，其采用预制装配式技术的价值与优势就越显著。基于此，瑞士体系以预制围护模块为集成平台，整合多类建筑系统，如结构、保温、采光、通风、遮阳、防水、气密，甚至外观形式等。

以F4.1模块为例，其构造上可分为四个层级：找平层、结构层、保温层、饰面层。如图5-6所示，第1至4项为找平层，负责消除基底墙尺寸误差并实现与结构层的连接。第5至13项为结构层，利用实木框架为模块提供基础强度，以适应加工、运输、装配、拆卸等工作，同时作为支撑构件将外侧保温层与表皮层的荷载传递至基底墙，并利用框架空腔容纳通风管道。第14至19项为保温层，可根据节能需求调整保温材料的类型或厚度，同时也整合高性能的外窗与遮阳设备，以提升气候适应性。第20项为饰面层，可灵活选择表皮形式以规避僵化的“预制外观”[21]，提升建筑审美的多样性。因循F4.1模块的经验，屋面模块R8也同样采用“集成化+层级化”的建构逻辑。然而，考虑到通风管道的走向差异，R8模块将管道系统从结构层剥离而置于下方，作为“天花层”，并将原本分离的保温层与结构层相整合（图7）。

图5 瑞士体系F4.1立面模块的分层拆解Fig.5 systematic diagram of the Swiss F4.1facade module

图6 F4.1立面标准模块平面Fig.6 plan of the Swiss F4.1facade module

图7 屋面标准模块剖面Fig.7 section of Swiss R8 facade module

2.2 几何尺寸约束

标准围护模块几何尺寸的确定，主要通过内部约束与外部约束两种形式实现。以瑞士体系为例，内部约束包括：集成保温风管的最小尺寸（通常为140 mm）、满足风管气体与室内保温需求的保温材料厚度、满足当地消防法规与耐火等级的材料构造厚度等。此类模数由内及外，对围护模块的“最小”构造尺寸进行规约。外部约束则包括道路运输尺寸、机械起重量、楼层高度、立面宽度、建筑荷载余量、土地承载力等，即由外及内对模块的“最大”允许尺寸进行控制。最终，瑞士体系推导出立面F4.1模块的标准尺寸为2.8 m×2.8 m。与之对应，屋面R8模块的宽度尺寸一般取同其下方立面模块的管道空腔，并最多允许集成20根风管，即2.8 m，R8模块的长度则通常与房屋纵跨相适应，最大允许值为10 m。

2.3 通风管道集成

增设新风系统并将其通风管道与外围护模块整合，是欧洲“50号项目”的另一创新举措，其优势在于：其一，满足高保温气密条件下的室内新风供给与空气品质调控；其二，避免风管侵占有限的室内空间，减少管道噪音对住户的干扰；其三，与围护模块同步预制与装配，提高建造品质，避免风管二次安装而延长施工周期。

在前期规划阶段，通过调研待改住宅的房间布局与用户需求，可预设计风管布局（图8），并逐一定位于具体的围护模块，以指导后者的精细化设计与预制加工。从通风路由来看，新风主机通常设于屋顶阁楼，并将风管水平发散对应的“立面列”，经由立面模块的竖向空腔，将风管连通至各需求房间。考虑到瑞士住宅多采用坡顶形式，屋面模块与通风管道的集成还需将屋椽架结构的影响纳入考量，由此衍生出不同的结合形式（图9a）；而针对管道路由需跨越椽架的情况，也给出利用梁下三角区布置横向管线的集成方案（图9b）。此外，瑞士体系还明确了各建设方对通风系统的负责内容与工作界面：建筑师负责模块内管道的规划布置及材料选型；模块制造商负责通风管道在模块内部以及模块之间的可靠连接；通风设备供应商则负责提供可行的管道布局与设备选型，以此保障集成式新风系统的施工品质与运行效果。

图8 集成于外围护系统的通风管道分布Fig.8 distribution of the integrated ventilation ducts

图9 屋面模块与通风系统的集成（a）管道与屋椽架集成（b）利用梁下三角区走管Fig.9 integration of roof module and ventilation ducts (a) three integration mode with the rafter (b) ducts across the triangular area under beams

3 半预制：围护模块的适应性

3.1 标准模块的三维连接

依托高度集成的标准围护模块，瑞士体系将预制装配与现场作业两种建造体系融合，发展出独特的“半预制”建造策略，以最大程度适应差异化的改造目标。对此，笔者试图通过对标准围护模块三种连接方式的梳理与提炼，以还原呈现瑞士住宅改造体系的“半预制”建造流程（图10）。

“模块—基墙”的前后连接：标准模块主要通过金属锚挂件将其木框架柱与建筑基墙对位栓接，锚挂件宽60 mm，厚10 mm，长度可根据基墙挂载能力调整适应；此外，还可通过在基墙上预装临时或固定的木横梁，以实现快速定位和承托立面模块，压缩现场装配时间（图10a）。

“模块—模块”的竖向连接：标准模块遵循由下到上，逐列安装逻辑，形成“立面—立面”与“立面—屋面”两类节点。为实现不同模块集成风管的对接，瑞士体系研发伸缩式套管以及解决连接操作空间不足的问题，也由此可将相邻模块的容差空隙压缩至仅20 mm。此外，为避免上下层窗口位置偏差而影响模块间风管的轴心对位，允许通过局部增减保温材料进行微调与适应（图10b）。而在屋檐风管连接处，为避免管道挤压变形，特地将屋面模块的结构层突出设置，并与立面模块的结构层直接搭接（图10c）。

“预制体—非预制体”的水平连接：待预制围护模块装配完成后，剩余无风管的非透光围护部位，则直接采用市面成熟的现场改造技术，如图10e展现了3种瑞士常用现场改造工法。加入现场作业内容，一来可作为灵活的容差系统，适应并消化未被标准模块覆盖的改造区域；二来可利用其相对较低的综合造价，摊薄项目的短期整体成本。当然，这种“半预制”混合体系也势必带来施工主体、边界与权责的交叠或模糊风险，其相比全预制体系的施工周期也可能更长。

图10 瑞士体系的建造流程与模块连接节点Fig.10 construction process and module connection joints of the Swiss system

3.2 标准模块的创建及变体

于瑞士体系而言，标准化模块的创建，必须以最大化适应改造对象为目标，故首先应提取既有住宅特征的“最大公约数”。对此，依托瑞士联邦统计局（SFSO）提供的房屋市场数据，卢塞恩应用科学与艺术大学的彼得·施韦尔（Peter Schwehr）教授团队对1919—1990年瑞士德语区62%的多户住宅（106 200户）开展建筑类型学分析，创建既有建筑的重点特征目录，作为围护原型提取与预制构件设计的依据[24]。研究团队首先筛选出结构、窗墙、屋顶、墙体、外部环境等14类尺度各异，但均与构件预制相关的重点系统；再通过对各系统关键特征的提炼与分型，完成特征目录的结构化；进而结合实际案例比对与建造可行性分析，筛除不合理的组合选型，归纳总结各重点系统的典型组合数据库；最后，通过对组合的出现频率排序，选取高频率组合作为标准模块的设计依据，以此确保市场适应潜力。

以窗墙部位为例，其直接对应立面标准模块F4.1的开发。在特征目录中，窗墙部位的关键特征共分为窗下墙、窗上墙、垂直位置、水平位置4类，并被分别赋予7、3、2、12种亚型，最终筛选归纳出12种可行且高频的典型组合（图11）。由此开发的F4.1模块，可以完全适配3类典型组合（总频率54%）以及有条件适配4类组合（总频率19%）。换言之，F4.1模块的潜在数量将高达164万块，从而具备了规模化生产的潜力。而为适应特殊的转角部位，F4.1还衍生出了阴角与阳角模块两种“变体”，分别适应9%与2%的改造目标，也进一步拓展了标准模块的适用范畴与市场前景。

图11 标准模块及其变体的适配场景与市场潜力Fig.11 adaptation scenario and market potential of standard modules and their variants

值得补充的是，瑞士体系的“标准化”，是指其模块设计与构造逻辑的广义标准化，而非精确到具体尺寸的狭义标准化。即围护模块投入预制前，仍需要根据现场核准尺寸数据进行调整与适配，可视为基于高度标准化逻辑的有限定制化操作。

4 高性能：围护模块的性能化

为实现近零能耗化，瑞士体系将改后住宅的能耗与性能对标本国“微能房（Minergie）”与“被动微能房（Minergie-P）”体系标准[26]。然而，围护系统集成化的建构特征与装配式的建造方法也带来有别于传统改造方式的性能挑战，预制围护模块既是“构造的复杂区”，也是“能量的耦合处”，更是“性能的薄弱点”，故其性能化设计也成为瑞士改造体系的关注重点。

4.1 保温性能

据粗略统计，瑞士1975年前竣工建筑的外墙和屋顶传热系数普遍介于0.8~2.6 W/(m2·K)之间，远远超过“微能房”要求的0.10~0.15W/(m2·K)①。为提升围护绝热性能，F4.1模块采用三层保温复合构造：第一，找平层空隙采用柔性保温材料填充；第二，结构层的通风管道采用矿物棉包套，减少与外部环境传热，也可帮助恒定风温第三，保温层则由基础保温（岩棉）与高性能保温（真空绝热板）材料复合，一来后者可代偿通风管道占用的保温空间，二来可利用两者导热系数差异，通过不同厚度搭配适应不同地区的保温要求，并控制模块的总厚度。通过稳态传热模拟表明（图12），风管壁到外墙壁面部位（K-L）的传热系数仅为0.16 W/(m2·K)，改造后整墙平壁部位（C-D）更降至0.09 W/(m2·K)。

图12 立面标准模块的传热模拟Fig.12 heat transfer simulation of the facade standard module

通常来说，性能越优越的保温系统，热桥的破坏作用就越显著，故近零能耗建筑通常要求开展无热桥设计。然而，轻型装配式围护存在大量结构构件与装配节点，相比常规系统更易存在热渗漏风险[27]。对此，F4.1模块采用低导热的木框架结构，并仅在模块与基墙连接处采用金属锚挂件（图10a），尽可能减少结构热桥；再通过外侧真空绝热板与岩棉进行保温包覆，可将热桥部位（E-F）传热系数控制在0.13 W/(m2·K)，线热桥传热系数仅为0.04 W/(m·K) ，且不存在结露风险。此外，对于高性能外窗的安装，瑞士体系建议将其设于围护模块中线与基底墙外缘之间，且基墙的原始保温性能越好，则新窗户可离其越近布置。

4.2 气密性能

气密性能是瑞士“微能房”体系热阻漏设计的另一重点[28]，也是轻型装配式围护的固有痛点之一。对此，以F4.1模块为例，其基础气密性能主要通过15 mm厚石膏纤维板的封包来保障。对于围护模块与基墙窗洞连接处的气密性，需通过预埋弹性密封材料与窗侧现场粘合，再外封10 mm石膏纤维板来实现（图13a）。值得说明的是，上述石膏纤维板还兼做隔蒸汽层使用，以控制围护模块内部湿分，必要时还可在模块与基墙间增设其他隔汽材料，最终达到瑞士SIA180标准的要求。对于模块间集成风管连接处的气密性，主要通过在伸缩式接口处设置双层橡胶密封圈（图13b），待上下风管相互嵌套后即可实现密封。对于风管穿透基墙进入室内的孔洞处，也要求开展专门化的气密处理，但多在室内侧进行填补密闭操作。

图13 立面模块的气密措施（a）窗洞部位；（b）管道连接部位Fig.13 air-tight solutions of the facade standard module (a) opening area; (b) ventilation duct connector

由此可见，改后围护的气密性能表现，不仅依赖于前期的规划设计，更取决于现场施工品质。为此，瑞士体系明确围护气密施工的权责划分以保证建造品质，也有助于后续运行阶段气密性能的长效维护。例如，住宅基墙的基础气密性由现场施工方通过抹灰等方式加以提升与保障；预制模块自身及其连接节点的气密性由模块制造商负责；通风管道交汇处，或管道与设备主机连接处则由通风设备商负责等。

4.3 防火性能

防火性能是外围护改造不可回避的基础问题，尤其对于采用易燃木构件以及通贯式风管的瑞士体系而言，被动式防火设计更是其围护模块研究的关键内容之一。

对于模块本体防火，以F4.1模块为例，其利用15 mm厚石膏纤维板兼具难燃与耐冲击的特性，用其包裹保护模块内易燃的木框架，避免其与保温层、通风管道以及基底墙直接接触，提高系统耐火极限，避免结构失效或模块脱落；上下相邻模块间不设结构性连接，并预留20 mm空隙用于填充不燃材料，以阻隔火焰向上蔓延；靠近外窗的木立柱设计宽度要求大于80 mm，结合10 mm石膏纤维板封边，可以有效提升外窗的耐火极限，避免燃烧时火焰窜入室内；保温主材采用不燃的矿物质材料，如岩棉与玻璃棉等，并强调错缝搭接。

风管的分布式路由带来了火焰跨层、跨户蔓延的风险。对此，瑞士体系围绕EI30 nbb与EI60 nbb两种防火等级②，对金属通风管道，风管与其相邻构件（尤其是结构构件）之间的材料选择及构造设计展开深入讨论。以直径80 mm的风管为例，为达到EI60 nbb等级，风管间必须保证有60 mm宽的岩棉材料以及15 mm厚的石膏纤维板进行阻隔；而风管与相邻木框架柱之间则需至少设置30 mm宽岩棉材料，并搭配两道15 mm厚石膏板（图14）。

图14 集成通风管道的防火设计Fig.14 fire protection design of integrated ventilation ducts

4.4 隔声性能

瑞士体系的隔声设计主要围绕通风管道开展。首先，集成在围护模块中的通风管道被保温材料所包裹固定，可有效吸收通风管道的震动噪音。如需达到更高的隔音要求，则可采用更致密（如 /m3）的保温材料包裹，或在模块中增设消音器。其次，对于模块内相邻管道之间的传声，也可在两者保温材料之间设置石膏纤维板强化阻隔。最后，顶层或阁楼处的声音（如设备、活动噪音等）可能会因循天花管道传递到同层其他区域或下层房间，则建议采用矿棉类保温材料包裹天花管道，并在下方增设至少15 mm厚的石膏纤维板，以控制系统整体的动态刚度。除此之外，通过上下相邻立面围护模块之间预留容差空隙而不做结构连接，并填充弹性保温材料，有助于阻隔围护模块间的声传递。

5 本土化：对中国的启示与建议

从本世纪开始，欧洲的“50号项目”率先开启了轻型装配式技术与近零能耗体系在既有住宅节能改造场景上的整合范式。瑞士体系更是创新性、系统化地提出了“小模块+半预制+高性能”围护改造策略，即：以高度集成的小尺度预制围护模块为核心，全面对标近零能耗体系性能目标，兼顾整合市场上成熟的现场施工技术与部品构件，实现既有住宅高品质、高效率、高性能的可持续更新。在此语境下，“瑞士模式”的价值不仅仅局限于技术层面的创新，更在于形成一套完整的工作流程，向政府、公众、行业等利益相关方展现了建筑业新的发展图景。当前，我国正处于相似的发展节点，即从粗放式的增量开发逐步转向对高品质更新与可持续发展的追求。然而，这并不意味着我国可以照搬瑞士经验，而应进一步开展本土化试验与探索。

气候适应层面，鉴于瑞士等欧洲国家多处于温带海洋性与大陆性气候交替影响区，冬寒而夏暖③，围护改造多以高保温、高气密为导向，更宜对标我国北方寒冷或严寒地区。然而，对于以应答夏热为主，提倡自然通风的南方湿热地区，照搬“瑞士经验”则反而可能带来技术风险或性能冗余。对此，笔者建议我国改造体系可参考汽车工业，结合本土近零能耗体系的性能底线提取，打造轻型装配式节能改造的通用技术平台，再搭载不同气候导向的围护部品或性能构件，以回应装配式体系的“标准化—应变性”矛盾。这种批量定制（mass customization）技术也有助于在降低系统开发成本的同时，为装配式建筑的地域化表达预留空间。

建造策略层面，我国当前预制装配式技术方兴未艾但成本偏高，而传统施工体系发展成熟且劳动力红利犹存。在此混合过渡阶段，瑞士体系提出的“半预制”策略尤其值得借鉴。具体而言，可一方面集中资源攻坚系统集成多、性能影响大、技术难度高、远期收益强的关键围护产品，如预制模块或性能构件；另一方面，对于非关键影响或不宜采用装配式技术的围护部位，宜积极引入市场现有成熟产品与建造工艺，以摊薄短期改造成本。此环节还应强化建筑师在“工厂—现场”混合场景中的统筹作用，以促进两种建造体系在节能改造上的深度融合。

工作方法层面，应重视“前策划—后评估”全流程规划设计的介入。前者通过基础信息调研、类型学分析与改造综合效益研判，筛选出减碳潜力大、剩余寿命长、市面存量多的关键住宅产品作为改造目标[29]，综合运用三维激光扫描、无人机拍摄、热成像检测、逆向建模、虚拟现实等新型技术，建构高精、轻量、多维的既有住宅信息模型库，以此作为设计研发的依据；后者强调对改后建筑性能、能耗、碳排、用户满意度等的长效监测，以反馈评估前期的策划、设计与建造工作，促进技术迭代。在此过程中，应强化政府部门的引导支撑作用，可结合科研或示范立项，充分调动社会资本、设计机构、科研单位、建造承包商、业主、物业等多方利益主体，实现“投—产—研—用”联动，摸索符合我国国情的技术路线与工作流程。

6 结语

为回应我国当前“双碳目标+城市更新”的融合发展趋势，本文聚焦于轻型装配式技术与住宅节能改造的结合应用场景。以欧洲“50号项目”中的瑞士体系为分析案例，研究提取其“小模块+半预制+高性能”的三位一体改造策略，进而围绕预制围护模块的精细化设计，从系统集成化、空间适应性、多维性能化三个层面展开剖析，据此为我国城镇既有住宅开展轻型装配式基节能改造提供具体的设计建议与方法借鉴，以期推动我国建筑业的可持续发展与低碳化转型。

注释

① 瑞士“被动微能房（Minergie-P）”要求建筑的外墙、地面与屋面围护的传热系数不得大于0.15 W/(m2·K)，并争取达到0.1 W/(m2·K)。

② EI30与EI60代表耐火时间分别为30与60 min，nbb则代表不燃烧材料。

③ 瑞士在纬度上更接近于我国严寒地区，如哈尔滨，但温度表现却更像寒冷地区。

图片来源

图1-7、9-10、12-14：作者结合参考文献[21]改绘

图8：KOBLER R, BINZ A, STEINKE G,et al.IEA ECBCS Annex 50: Retrofit Module Design Guide[M].Empa, Building Science and Technology Lab, Duebendorf, 2011

图11：作者结合参考文献[24]改绘