“双碳”背景下陇南市武都区城市更新中的绿色低碳转型技术探索

马龙，刘晓庆，赵强，魏雄飞

（兰州工商学院，甘肃 兰州 730101）

0 引言

随着我国城镇化的水平不断提高，城市地区的更新建设也成为能源消耗的重点领域；同时基于可持续发展的内在要求和构建人类命运共同体的理念，我国也于近年提出“双碳”目标，即“碳中和”与“碳减排”。目前我国城市建筑的低碳改造主要围绕于建筑维护结构的保温与隔热改造、建筑设备系统的节能改造等，节能减排效果有限；因此，在城镇化建设的新时期，实现有效的城市低碳更新就变成了一个亟需解决的问题[1-2]。

1 城市更新中绿色低碳技术的现状

1.1 建筑围护结构

围护结构即指围合建筑空间的墙体、屋面、门窗等结构，在建筑更新改造中通常采用绿色建筑材料、绿色设计以及绿色施工等手段，来实现建筑的节能低碳。

1）建筑外墙

外墙的低碳改造主要是外墙的保温改造。外墙保温材料分为无机保温材料与有机保温材料两大类，无机保温材料包括泡沫玻璃、岩棉等；有机保温材料包括PU（聚氨基甲酸酯）、PF（泡沫类塑料）、EPS（聚苯乙烯泡沫）等。实际工程中会根据保温效果、施工工艺、经济效果、材料耐久等因素选用，常见保温材料的技术特点如表1所示。

表1 常见外墙保温材料性能对比Tab.1 Comparison of performance of common exterior wall insulation materials

在老旧建筑物的更新改造中，外墙保温的做法主要分为外保温和内保温两种；外墙外保温做法即是将保温材料安装于墙体外侧，优势在于保温材料通过阻断温度传递减少结构的温度变形，延长结构寿命，同时不影响室内空间的正常使用；但保温材料需长时间与环境接触，对保温材料的耐久性、抗侵蚀性都有一定的要求。外墙内保温做法即是将保温材料安装于墙体内侧，虽然对保温材料的抗侵蚀性要求有所降低，但由于减小房屋有效使用面积，影响正常使用，故在建筑物的更新改造中，常采用外保温做法[3]。

墙体外保温构造做法由内至外分别为基层墙体、粘结层、保温层、抹面层、装饰层；为方便粘贴保温材料，基层墙体需保持平整，但老旧建筑物更新改造中建筑墙体多为砖砌，故需用水泥砂浆对基层墙体找平；粘结层起连接基层墙体与保温材料的作用，采用专用胶粘剂，工程设计有需要时，需使用锚栓作为辅助固定件固定；保温层一般选用保温板材粘贴或喷涂保温浆料；抹面层采用抹面胶浆复合纤维网格布。

2）屋面

屋面的低碳改造集中于屋面的防水与保温改造，两者在屋面的改造中属于不同的两道工序。常见平屋顶的构造层次自下而上分别为结构层、找坡层、找平层、防水层、保温层以及保护层，建筑物的更新改造中，常将上部失效的保温层、防水层连同保护层移除后，重新施工以上构造。

屋面防水改造的主要材料分为防水卷材与防水涂料两类，防水卷材以合成高分子防水卷材和高聚物改性沥青防水卷材为主，防水涂料以合成高分子防水涂料、聚合物水泥防水涂料和高聚物改性沥青防水涂料为主；卷材防水与涂料防水性能对比如表2所示，在实际改造工程中，综合考虑建筑屋面使用情况，当地气候条件，建筑物变形沉降情况，施工条件等选用相适应材料。

表2 卷材防水与涂料防水性能对比Tab.2 Comparison of waterproofing performance between coiled materials and coatings

屋面保温改造通常采用密度小、吸水率低、导热性低的保温材料，常用保温材料与外墙保温材料一致；在实际改造工程中，应根据施工地区建筑节能标准，计算确定保温层厚度。

3）外窗

外窗的低碳改在主要是通过以断桥隔热窗替换老旧的铝合金或木质窗框加单层玻璃窗，辅助PU发泡材料填充窗框与墙体缝隙，提高密闭效果。外窗改造整体难度低，节能减排效果明显[4]。

1.2 建筑设备系统

建筑设备系统包括供暖、照明、通风、给水、排水、燃气、空调、消防、电梯等，其中大部分改造的目的在于提升居住体验；针对老旧建筑物的低碳改造，目前主要围绕供暖系统。供暖系统的改造主要是通过更换老化锈蚀的管网、散热器来实现；已有设备更换难度大或场地条件不允许，也可实施整体分户供暖改造，即采用公用立管的分户独立循环系统。

1.3 可再生能源建筑应用系统

可再生能源建筑应用系统主要包括太阳能系统、地源热泵系统、空气源热泵系统等。在老旧建筑的低碳改造中，通常结合当地自然气候环境，选择相适宜可再生能源系统，通过组合储能系统，为建筑物供电、供暖、供生活热水，实现建筑物清洁能源的部分替代。但考虑到该应用系统需安装于老旧建筑，对屋面、墙体等结构强度有一定要求，使用时需定期维护设备，故在老旧建筑更新改造中，还属于探索阶段。

2 城市更新的问题及对策建议

2.1 城市更新的问题

目前，在我过国策和甘肃省相关规划的推动下，城市更新已有一定量的理论研究成果，在老旧小区的低碳更新改造上，也有可行的施工方案与技术，此类成果一定程度上是陇南市武都区城市更新发展的基础。然而，在陇南市武都区的更新中我们所面临的问题包括：

1）在设计方面，老旧建筑低碳改造方案偏向于使用新建建筑物的节能方案，而非独立设计的改造方案。从建筑设计角度来看，建筑设计是在当时特定的设计理念及技术条件下完成的，但随着施工技术、建筑材料、设计理念的更新发展，部分设计内容与目前的“双碳”理念存在出入；例如建筑窗户的设计，窗的面积大小同时受采光与保温要求的约束，在外墙保温以及门窗节能技术未普及的年代，西北地区的建筑物往往以小窗的设计来确保建筑的保温，室内自然采光的不足必然会以能源替代；在如今的老旧建筑物低碳改造中，涉及更正当时建筑设计缺陷的改造设计非常稀少。从结构设计角度来看，老旧建筑物往往采用的是砖混结构或框架结构，正常使用条件下，受生物、气候、机械等因素影响，材料的强度、耐久性较新建时有不同程度的降低；采用新建建筑节能方案改造之后，建筑外墙、屋面等部位的荷载也有不同程度的增加，这对建筑结构的安全性存在影响；同时随着建筑材料强度与耐久性的降低，节能材料与原有建筑材料之间的协同性不足，存在提前剥落或者失效的隐患。

2）在施工方面，老旧建筑低碳改造需按工序分批进行，施工周期长效率低。目前施工所参照的是建筑节能设计相关的规定，规范中对外墙的保温、屋面的防水与保温等有明确的技术要求与施工标准，例如屋面的保温与防水构造，虽然都在屋面且属上下关系，但在施工中需先施工防水层，检查合格后再施工保温层；在老旧小区的改造中，为保证各项施工质量，施工周期普遍半年到一年，严重影响居民的正常生活。

3）在维护方面，老旧建筑的低碳改造有效期短，后续维护维修难度大。根据《建设工程质量管理条例》，现有改造项目的保修期普遍为5年，考虑到改造方式为多工序现场一体化施工，整体性好，但在后期的使用中，维修或者更换某些构造时，还需重复先拆后修的步骤，工作难度大、工作周期长；同时老旧建筑的反复拆、建，对结构安全性、耐久性也存在不利影响。

4）在“双碳”理念方面，老旧建筑的低碳改造思维固化、方式单一。在目前的建筑更新中，设计思路主要围绕在维护结构的保温、防水改造，然而低碳减排的方式是多样的，在已有的方案中缺少其他方式的创新与尝试，例如再生能源系统在建筑更新中的设计与应用。

5）在改造效果方面，低碳改造的效果没有持续的监测与研究。现有改造项目交付使用之后就标志着全部工作的完成，但是改造之后建筑物的质量效果、运行效果、经济效果、减排效果都没有后续的监测与研究，很多现有的研究成果也仅仅是改造之前的预测效果，这也导致近些年改造的模式基本固定，缺乏创新。

2.2 城市更新的对策建议

1）系统化设计。所谓系统化设计是指在考虑适用、安全、经济、美观的前提下，对建筑、结构、设备的低碳一体化更新设计，同时结合环境气候、建筑特色，融合先进的低碳节能技术。老旧建筑的问题集中于性能下降、功能欠缺，改造的思路也是趋向于完善功能，提升居住体验；系统性的综合设计有利于在保证适用、安全的前提下，最大化的降低改造成本，提升节能减排效果。

2）模块化改造。装配式建筑在我国建筑行业已有广泛的应用，在老旧建筑的低碳改造中，我们也可以借鉴装配式思路，采用模块化的方式设计、生产、施工；例如将屋面防水与保温构造集成设计，采用预制方式制作屋面配件，现场安装施工。采用模块化预制工艺，即能解决改造工期长、居民生活影响大的问题；也能改善改造工程后期维护维修的困难。

3）再生能源系统的建筑应用。陇南市有着丰富的日照、风能等清洁能源，在建筑的低碳改造中，可以将清洁能源系统与建筑设备系统结合，通过合理利用建筑的改造空间，将清洁能源的收集、储存、使用与建筑的采光、供热、供电等结合，实现建筑清洁能源的部分替代。

4）绿色建材的应用。现有的绝大部分建筑材料都不属于绿色建材的范畴，它们在生产、使用或是废弃处理时，均对环境有一定的影响。老旧建筑改造的核心在于低碳改造，改造材料的碳排放也应是考虑因素之一。例如建筑的低碳改造主要围绕维护构件的保温，设计施工中可以考虑采用环境影响小的泡沫玻璃、岩棉等。

5）智能监测管理的应用。数字技术的广泛应用是推动社会发展的关键之一，建筑的设计、施工环节均有数字技术的融入，借着老旧建筑的改造，将智能监测管理系统与建筑的管理融合，智能监控、调节建筑内部环境，降低建筑使用中的碳排放。

3 结语

融合低碳理念的城市更新，是目前城乡建设的重点与热点；通过对陇南市武都区老旧建筑改造工艺的调查，分析对比常见建筑低碳改造的措施，讨论现有技术在设计、施工、维护维修、“双碳”理念、改造效果方面的不足，并针对陇南市武都区的城市更新从系统化设计、模块化改造、再生能源系统的建筑应用、绿色建材的应用、智能监测管理的应用等方面提出建议。