旧工业建筑改造设计中绿色节能技术的应用探索

李 霞

国家林业和草原局产业发展规划院 北京 100013

在国内现代城市化快速发展的背景下，诸多全新建筑正在不断建设，在城市发展空间有限的情况下，传统经济社会背景下形成的旧工业建筑也需要通过拆除和改造为现代城市化的发展作出贡献。在我国建筑行业提倡可持续绿色化发展的影响下，旧工业建筑拆除不仅会带来明显的资源浪费现象，甚至于在拆除过程中也会产生噪音和空气污染等问题。绿色节能技术已经成为目前建筑工程施工的主要手段，旧工业建筑改造设计与绿色节能技术的有效融合完全符合我国可持续发展理念的要求，可以在全方位避免建筑资源现象浪费的同时，将旧工业建筑剩余的经济价值进行发掘，同样也是我国环境友好型社会建设的重要推手。故此，本文通过研究绿色节能技术在旧工业建筑改造设计中的应用，为国内旧工业建筑设计改造工作的优化和调整提供参考。

1 旧工业建筑改造设计的诱因

1.1 工程质量优势

与现代建筑工程相比，虽然旧工业建筑在建设过程中使用了传统的建筑工艺，但是在当时的时代背景下，旧工业建筑的整体质量较为优秀，且拥有着荷载能力方面的优势。旧工业建筑中的电力系统以及排水系统中所使用的各项建筑材料的质量优势十分明显，即便经过长时间的侵蚀，各方面性能水平依旧符合相关标准的要求。在旧工业建筑成为现代城市化发展阻碍因素的背景下，可持续发展理念的提出意味着旧工业建筑需要尽可能地避免拆除，而是需要根据当地经济社会发展的具体状况合理地进行改造[1]。以现代绿色施工理念和技术为基础开展的旧工业建筑改造工作不仅符合现代经济社会环保发展的要求，同时也能够避免出现施工资源和资金投入浪费的现象，能够有效地降低城市发展过程中政府部门的财政压力，有助于城市的高质量发展。

1.2 工程地理位置优势

在我国传统工业化发展时期，国内的整体工业发展水平较低，城市内可以利用的发展面积较大，工业建筑在建设中的选址十分灵活。随着我国社会经济的高质量发展，城市人口和建筑工程数量都在稳步增加，在城市发展空间以及土地面积有限的情况下，旧工业建筑反而成为城市发展的负面因素。如此一来，政府部门出于经济社会高质量发展的考虑，会选择向周边地区进行选择性发展，这也进一步凸显了旧工业建筑的地理优势，甚至部分旧工业发展时期的工业建筑身处城市的中心，旧工业建筑改造工作的实施能够全方位发挥其地理优势，城市发展空间能够逐渐拓宽。

1.3 空间优势

相较于现代建筑工程，旧工业发展时期的建筑占地面积较大，整体结构较为简单，建筑工程室内的可用空间明显大于现代建筑[2]。在进行旧工业建筑的拆迁工作时，需要投入的时间和人力资源明显，也会对负面的建筑和生态环境产生损害。但如果是以旧工业建筑作为基础进行改造设计工作，则能够将其结构优势全面发挥，根据城市的发展需求以及空间使用需求合理改造、划分内部空间，在减轻人力、物力损耗的同时，可以为现代城市化发展奠定坚实基础。

2 绿色节能技术在旧工业建筑改造设计中的应用价值

一是发挥工业建筑的经济效益。在现代科学技术持续发展的影响下，现代建筑工程平均的成本投入正在不断下降，旧工业建筑因为在旧工业时期施工建设，在当时的社会背景下，所用的各项施工工艺和材料发展水平有限，造价投入水平较低，但旧工业建筑在结构和质量方面的优势却始终存在。绿色节能技术在旧工业建筑改造设计中的应用可以帮助设计人员基于工程改造后的真实使用需求，更改旧工业建筑的外形以及内部空间，确保旧工业建筑原有的结构和质量优势得以全面发挥，将旧工业建筑剩余的经济价值进行开发[3]。现代绿色节能技术的应用能够赋予旧工业建筑全新的活力，进一步提高旧工业建筑的经济效益水平。

二是降低环境污染。在粗放型城市发展模式的影响下，旧工业建筑一般都是以拆除为主，但在大型旧工业建筑拆除的过程中，爆破环节通常会产生较多的粉尘，必然会带来严重的大气污染现象。此外，在旧工业建筑拆除的过程中，使用的各项施工设备以及材料都会带来较大的噪声，这对于附近居民生活质量也会产生明显的影响。绿色节能技术在旧工业建筑改造中的应用可以帮助相关人员基于政府部门的实际使用需求合理划分内部的空间，并引入各种绿色节能材料以及技术，在降低建筑运行能源损耗的同时，避免旧工业建筑拆除带来的环境污染问题。

三是有助于环境友好型社会建设。在我国可持续发展理念的提出以及实施的影响下，现代建筑行业更加关注工程的绿色化、低碳化发展。旧工业建筑相较于现代建筑工程，所用的建筑材料带有明显的不可再生特性，在其拥有结构和质量优势的基础上，绿色节能技术的引入和应用可以帮助设计人员根据建筑工程运行的整体能耗，综合利用附近的自然资源，压缩工程运营中的能源损耗，并且能够避免因为建筑工程拆除带来的噪音和大气环境污染问题，有助于促进国内环境友好型社会的建设。

3 旧工业建筑改造设计工作中的绿色节能技术应用分析

3.1 工程建筑外围护结构的积极改造

图1 外墙保温施工

与当代建筑工程对比，旧工业建筑外围护结构的能源消耗占比是最高的，该部分的能耗占比占据了工程整体能耗占比的70%左右，外墙、窗框部分在建筑中传递的热量分别占了20%和30%，由此不难发现，在旧工业建筑外围护结构的节能改造过程中，相关人员需要利用绿色节能技术压缩旧工业建筑能耗在传递中出现的热量损失。设计人员可以根据赋予建筑新的使用功能，通过节能计算确定外保温材料，在原有外墙及屋面进行敷设。设计人员完全可以根据内外温差理论，对于外部的围护结构进行绿色节能改造，确保旧工业建筑内部能够达成保温和隔热的运营目标[4]。在现代旧工业建筑改造设计的过程中，设计人员可以选择墙体外围结构种植构件设置的方法，在进行初步的绿植处理之后进行植被和盆栽的移植，确保绿植能够在旧工业建筑周边形成绿化带或者是绿化墙面，这种改造设计方法可以在满足旧工业建筑改造设计要求的同时，对于环境进行美化以及装饰。

虽然旧工业建筑中的门窗结构在外墙围护结构中的占比较低，但和建筑工程其他类型的工程结构对比，不难发现旧工业建筑的外门窗保温隔热性能水平极低，在绿色节能改造的过程中，如果设计方和施工方对于门窗结构的保温设计关注度不足，对于室内的保温效果以及工业建筑的隔音效果也会产生明显的影响。绿色节能技术在该部分改造设计工作中的应用，可以分别从门窗的材料选择和施工工艺两个方面进行改进。设计人员可以选择以low-E断桥铝合金框外窗低辐射透明玻璃，在满足建筑室内光谱选择性需求的同时，按照不同地区的光照差异性进行过滤，降低在室内环境中直射的紫外线数量，有效地保留室内的温度。

3.2 设备节能改造

在旧工业建筑的绿色节能改造环节，建筑室内是否能够保持恒定的温度对于人们的生活和工作质量将会产生明显的影响。室内采光作为旧工业建筑改造环节的核心部分，在绿色节能技术的应用中，需要设计人员对于周边的太阳能资源直接进行利用，通过反光、遮光以及采光设施的应用，降低旧工业建筑运营过程中的能源消耗[5]。一般而言，绿色节能技术在旧工业设备节能改造方面的应用是以采光口面积的增大、反光板采光等方法为主。在旧工业建筑室内采光质量改善的过程中，采光口面积增大是最为直接且有效的方法，但是需要规避因此带来的室内温度过高的情况，这种改造方法在进深较小的旧工业建筑中有着较好的应用效果，但却会带来一定程度的窗墙比例不协调的问题。如果设计人员面对的旧工业建筑进深较大，则可以使用反光板采光的方法，将反射光线引入顶棚，避免外界眩光对于眼睛的刺激，又或者将挡板在采光口安装，具体如图2所示。旧工业建筑绿色节能设计中的通风方法可以细分为自然通风、机械辅助通风两种方式，这两种方式有着较低的成本投入，可以利用自然方法促进空气的有效流动，维护室内空气环境的舒适性。对空间内部结构较大的旧工业建筑而言，可以设计中庭，同时满足工业建筑在使用中的采光和通风需求。

图2 反光板外置

3.3 屋面和建筑的节地改造

屋面作为旧工业建筑运行中能耗产品相对较大的工程部分，绿色节能技术在屋面节能改造中的应用是以屋面绿化、平改坡、平屋面加保温层三种方式为主。通过对比三种方法的技术成本投入以及经济效益不难发现，平屋面增加保温层的方法有着良好的应用效果。在建筑改造的过程中，需要在原工业建筑的屋面上需要铺设适当厚度的保温层，这些保温层在建筑运营的过程中可以有效防止室内热量散失。此外，设计人员可以综合考虑旧工业建筑在屋顶高度方面的特征利用吊顶处理，从而形成相应的空气夹层，在储存空气的同时强化旧工业建筑的保温隔热能力。同样的道理，平改坡相当于在屋顶增加闷顶层，有效防止冬季室内热量散失和增强夏季隔热效果。

国内现代城市化的快速发展使得城市用地的面积不断增加，在我国经济社会可持续发展的过程中，必须要面临和解决的关键问题是减少的耕地面积以及土地的合理规划和使用。在旧工业建中的绿色节能改造设计环节，设计人员也需要从土地方面的改造利用入手，实现土地资源的高度集约化利用。设计人员可以直接将地面的绿化转移到屋面和墙面上，这种垂直绿化的方法能够实现土地资源的集约使用目标，并且能够营造出旧工业建筑的生态性效果。此外，设计人员可以根据旧工业建筑附近的活动场地和停车场分布合理设置绿化带，形成多层次、立体化的绿化场地和空间，保障旧工业建筑的整体绿化效果能够明显提升。

3.4 能源利用改造

我国境内的太阳能、风能、水能等清洁能源的储量十分丰富，目前在旧工业建筑改造中绿色节能技术是以太阳能资源的利用为主，一般又可以分为主动和被动两种方法。被动式的太阳能利用技术在施工的便利性、结构方面有着明显的优势，主动式的太阳能利用技术是以太阳能空调、集热器等系统为主。在工业建筑改造设计的过程中，绿色节能技术的应用可以将之前建筑运营过程中使用的电能逐渐替换为太阳能。考虑到绝大部分旧工业建筑在初始的设计修建工作中并未综合考虑水资源的利用，水资源的消耗主要是来源自来水。在节能改造设计中，需要设计人员综合考虑水资源的再利用系统设计，包括了污水的处理、雨水的合理利用以及更换节水器具，收集流程如图3所示。

图3 旧工业建筑雨水收集流程示意

与现代建筑工程相比，旧工业建筑的屋面体系有着规整性的优势，在雨水收集方面有着良好的作用，但因为受到各个区域以及季节的影响，雨水的收集数量会出现明显的不稳定性特征，需要设计如图所示的雨水收集系统。有关生活污水的收集系统在经过二次净化处理之后方可进行利用，处理过后的中水可以在绿化、汽车清洗等方面循环利用。

4 总结

旧工业建筑的节能改造设计不仅符合我国可持续发展理念的要求，同时能够在减轻建筑施工对环境污染的同时，推进环境友好型社会的建设。绿色节能技术作为现代建筑行业发展出现的代表性成果，在旧工业建筑改造设计环节可以在外围护结构、屋面、设备、能源利用等多个方面发挥作用，确保旧工业建筑能够将所在区域的太阳能、风能这类资源全方位进行利用，降低传统化石能源的使用占比，在提高旧工业建筑使用质量的同时，营造出良好的生产生活空间。随着我国绿色节能技术的持续发展，用于旧工业建筑改造设计的各项材料和技术种类变得更加丰富，需要设计人员综合考虑工程使用需求以及附近区域状况选择不同类型的材料和绿色节能改造技术。