绿色建筑设计理念在旧工业建筑改造设计的探讨_曾宁宁.pdf

25绿色建筑设计理念在旧工业建筑改造设计的探讨曾宁宁北京首尚定福庄文化产业发展有限公司 北京 100010摘 要：在城市化的快速发展中，遗留大量废弃旧工业建筑，通过改造设计，能够赋予其新的功能，并且与可持续发展理念相符合。在绿色建筑设计理念下，对旧工业建筑进行改造设计意义重大，能够提升资源的利用率，降低能耗。因此，在旧工业建筑改造设计中，将绿色建筑设计理念应用到各个环节，有效进行绿色改造，以延长建筑的生命力，实现低碳城市的建设。基于此，本文阐述了绿色建筑设计理念的内涵，分析了旧工业建筑改造设计的价值，并对绿色建筑设计理念下的旧工业建筑改造设计措施展开探究。关键词：绿色建筑设计理念；旧工业建筑；设计DOI:10.19569/119313/tu.202313009伴随着社会的飞速发展，城市中的建筑数量不断增加，城市规模不断外扩，原城市郊区的工业区被纳入到城市核心范围，也遗留了较多外迁淘汰工业的旧工业建筑。以往，针对旧工业建筑，我国一般采取重建的方式进行处理，但拆除重建的过程同时带来较大的噪声污染、粉尘污染、资源浪费现象，甚至引发生态问题。当前，在可持续发展理念下，人们开始追求绿色建筑，注重建筑全寿命周期的功能使用效率及总能耗控制效率，并形成当下的绿色建筑设计理念，在旧工业建筑的改造中，应用绿色建筑设计理念意义重大。由于大多数旧工业建筑的结构性能、负荷能力比较好，若将其拆除，不仅污染环境，还会造成能源浪费。由此可见，将绿色建筑设计理念引入到旧工业建筑的改造设计中非常有意义，通过结合旧工业建筑的实际情况，对墙体、屋面、空间等进行改造设计，将建筑重新投入使用。1 绿色建筑设计理念概述绿色建筑指的是，减轻对环境造成的负荷，实现能源节约；保证人、建筑、环境的和谐；提供舒适的生活空间。在绿色建筑的设计中，绿色、节能、环保等理念贯穿其中，绿色建筑设计理念主要体现在多个方面。其一，与时俱进。建筑形式与社会发展有着密切的联系，并且反映出了时代的特征，社会思想、经济等因素对建筑设计理念产生一定的影响，在不同时代，建筑设计理念也表现出不同内容。其二，可持续发展理念。在建筑全生命周期内，提供舒适的空间，最大程度节省资源，减少对环境的污染，保证与自然和谐共生。其三，环保节能。对于建筑周围的自然资源，避免出现严重的人工化现象，应合理应用植物的调节作用，充分利用自然材料、人文环境等，体现出环保节能原则。其四，低碳。降低碳排放对国家的发展关系密切，为了应对各种环境问题，绿色建筑也需要做出一定的低碳贡献。2 旧工业建筑改造设计的价值旧工业建筑指的是结构完整，但是不再应用于工业生产。在可持续发展背景下，我国大量城市实施“腾笼换鸟”及双转移战略，有很多工业建筑处于闲置状态，其中相当部分的就工业建筑不仅建筑结构保存状态良好且具有一定的工业遗迹历史价值，对于这一类的旧工业建筑的保护，通常采取改造、修缮等措施，建筑作为城市历史文明载体，时代背景不同，其功能各不相同，若将工业建筑拆除处理，则会产生大量建筑垃圾，对环境污染较为严重，若使用先进技术进行改造，发挥建筑的作用，实现价值最大化，不仅可以提升经济效益，还能够减少对环境的污染1，更能留存住该城市在城市化及工业化的历史印记。从旧工业建筑地址来看，大多数位于城市的相对中心区域，交通十分便利，经过改造处理有利于提升建筑自身的价值；旧工业建筑空间结构通常较大，若选择拆除，需要投入大量人力、物力，并且会耗费许多财力，而改造能够从空间层面进行灵活设计，可以满足不同使用者的需求；旧工业建筑的结构性能通常较好，并且在抗震、抵御灾害等方面表现出较强的能力；旧工业建筑的负荷能力较好，给排水、电力设施较为完善，若将其拆除，无疑是对资源的浪费，因此，经过改造设计，不仅可以在设备上节省资金投入，还能够节约资源。3 绿色建筑设计理念下的旧工业建筑改造设计措施3.1 建筑墙体改造设计大部分旧工业建筑墙体较厚，为实心砖墙体，结构造型通常比较简单，且暴露在外，也没有设置保温层，导致建筑的隔热效果比较差。因此，对于旧工业建筑的改造，需要在外墙设置保温层，注重建筑保温性能的提升。在绿色建筑设计理念下，需要提升旧工业建筑的节能效果，对于材料的选择，最好选择绿色环保的保温材料，在满足绿色建筑理念的基础上，提高建筑墙体保温性能。现阶段，EPS板是旧工业建筑墙体改造中比较常用的保温层材料，在具体改造施工中，使用胶黏剂、玻纤网，设置在旧工业建筑的外墙上面，铺设30mm厚的保温板，并使用水泥砂浆完成砌墙，保证厚度在20mm左右即可，从而完成墙体的改城市规划26造。在具体的改造设计之前，设计人员应先根据建筑实际情况，计算出墙体传热系数，依据结果选择出最佳的改造方案，从而保证改造效果。3.2 建筑屋面改造设计旧工业建筑的占地面积通常比较大，在具体的屋面改造过程中，一般会耗费较多能源，据有关数据统计，在旧工业建筑的整体能源消耗中，屋面改造能源消耗占总体的10%左右，由此可见，将绿色建筑设计理念应用到旧工业建筑屋面改造设计中十分重要，通过采取合理的节能措施，起到降低能耗、保护环境的作用。在旧工业建筑屋面改造中，应用较为广泛的方法有三种，一是平改坡；二是屋顶绿化；三是平屋面加保温层2。在具体改造设计中，需要结合建筑的实际情况选择适合的改造方法，以实现效果最大化。通常情况下，人们一般采用平屋面加保温层这一方法，其具体的改造流程为，在建筑屋面上铺设一层保温层，不仅具有轻质特点，还具有高效性，对屋面保温性提升起到较好的作用，并且可以有效发挥其隔热效果。对于改造的旧工业建筑，若其高度比较高，就可以根据未来的使用功能结合建筑这一特性，通过加建楼层或实施吊顶处理，切分竖向高度、建立空气夹层，借助其储存的空气，起到较好的保温作用。3.3 建筑门窗改造设计对于旧工业建筑而言，其门窗一般为单层玻璃材料，并且在建筑中占据较大的面积，通常为建筑外围面积的三分之一，能源占据建筑总能耗的二分之一，在改造中存在较大的难度，并且需要消耗较多能源。在以往的建筑门窗设计中，由于考虑采光这一需求，门窗的设计相对较大。因此，在旧工业建筑门窗绿色改造中，应充分融入绿色建筑理念，应用节能技术，在保证日常需要的光照、通风等基础上，减小门窗的面积；增强门窗密封性，避免热量损失过多，通过设置密封条，解决热量损失这一问题。在门窗材料的选择上，可以根据实际需求合理选择，最好选择性价比较高的门窗材料，例如，塑钢门窗、隔热断桥型节能保温门窗等，都是不错的选择3。完成建筑门窗改造之后，旧工业建筑的门窗保温隔热性能能够得到较大地提升，并且还可以减少改造的成本。对于其他门窗材料，应结合具体需求来选择，例如，双层窗传热系数减少情况比较差，其操作便捷，但是容易在施工中受到之前墙体的影响；中空玻璃施工较为方便，但是性价比较低，且施工中会产生较大建筑垃圾；镀膜玻璃隔热性能较好，但遮阳效果相对较差。由此可见，在具体改造设计中，还应根据建筑改造需求合理选择。3.4 建筑空间改造设计旧工业建筑改造需要考虑多方面因素，包括使用需求、性能要求等。在具体改造之前，设计人员应结合空间影响因素进行全面分析，以此设计出合理的改造方案。在旧工业建筑绿色改造中，空间物理环境的改善非常重要。对于声环境的改善，应从源头上避免噪声的产生，并控制住噪声的传播，通过选择噪声较低的建筑设备，减小设备产生的噪声；在建筑墙体内侧等位置，设置吸声材料，控制噪声的传播，提升建筑结构的隔音效果。对于光环境的优化，结合建筑风格在立面上开设窗洞，保证窗墙比的合理性，对室内的采光起到较好的调节作用，以确保满足空间对采光系数的要求。对于热环境的优化，主要对围护结构进行节能改造，增强其保温隔热性能，围护结构包括墙体、门窗等。同时，冬季，借助太阳辐射，降低冬季采暖的能耗；夏季，充分利用自然通风，调节建筑室内空间的温度，改善室内空间的热环境。对于风环境的改善，利用室外风力产生的风压、室内外温差形成的热压，借助自然通风，实现室内外空气交换。同时，还可以借助旧工业建筑面积大的优势，建设风井、风塔，形成热压，形成自然通风，有效改善风环境。3.5 建筑节水改造设计水资源问题是当前较为严峻的一大问题，在旧工业建筑绿色改造中，应注重节约水资源。相当部分的就工业建筑群采用的是自备井形式的地下水抽取过滤使用，一方面所提供的水体质量稳定性不足以用于改造后民用建筑使用要求，另外一方面过度开采地下水带来的地质问题同样对环境产生了大量不良的影响。应该优先考虑重新接入市政自来水，由市政对水资源进行集中调度分配使用。另外，对于排出的废水，应将其回收再利用，或者收集雨水，实现雨水资源利用价值最大化，并借助节能技术，完成节水改造。在具体的改造中，合理把控实际用水量，通过修复用水设备，或者在原来建筑设备的基础上，完成节水改造。例如，充分利用节能型卫生器具，将节水设备引入建筑改造中，有效实现节水；合理处理废水，实现回收利用，并引入雨水、雪水回收设备，通过净化处理，将其储存起来用于灌溉、冲厕所等。此外，充分利用新型透水材料，将其应用到建筑地面上，保证雨水可以渗透土壤中。3.6 建筑节材改造设计绿色建筑设计理念在旧工业建筑改造中的应用，需要对节材改造提高重视。在具体改造中，最好选择一些新型的节能材料，为了防止造成资源浪费，避免出现二次改造等现象，在改造之前，需要先了解实际需求，根据建筑使用功能着手，结合市场情况，保证一次性改造成功。对于旧工业建筑改造施工中拆卸的构件、边角料等，应将其集中回收，并应用到后续改造施工中，或者可以将设备、构件等进行修复，突出建筑的历史价值。以旧工业建筑改造为例，将拆掉的门窗设备再次应用到建筑改造中，通过创城市规划27新、改造，以茶桌、作品展示台等形式重新呈现，充分展示出旧工业建筑的文化特点。4 旧工业建筑绿色改造设计案例以某变速箱齿轮厂为例，厂区占地约100亩且位置符合城市发展方向，根据城市发展需求，对其进行改造，打造成文化创意产业园，对整个厂区，将其改造为集办公、商业、展览展示、发布表演、体育运动、文化娱乐等功能于一体的城市工业历史文化综合体。4.1 厂区存在的问题在以往的车间建造中，由于缺乏绿色节能意识以及客观生产线工艺需求，导致现状厂区内建筑群落相对拥挤、单体建筑连续规模庞大，以至于室外微气候、室内热环境、围护结构性能等存在问题。对于该厂区的室外微气候考虑不周到，建筑之间距离过近，建筑通风效果较差，对室内热环境产生较大的影响，不利于室内热环境的调节。围护结构保温性能比较差，夏季室内过热，冬季室内过冷。建筑室内空间均质，内部功能比较单一化，空间没有得到有效利用。4.2 厂区绿色改造设计4.2.1 室外微气候调节针对建筑室外的微气候，对室外风场进行改造，能够起到较好的优化作用，间接对室内热舒适度进行调节。在具体改造中，通过使用CFD软件，模拟计算室外风场，根据结果进行评价，发现夏季室外风场有无风区，对于规范要求不相符，因此，将主车间临近的热处理厂房配建拆除，有效引导夏季风流，实现室外微气候的优化。4.2.2 建筑空间功能置换该厂区建筑大多为砖混结构，空间比较宽敞，在空间划分、功能置换方面存在较大的便捷性。其中，在桥齿车间的绿色改造中，将原本的墙体、屋面预制混凝土桁架保留，对内部空间进行功能改造，作为展览展示中心。经过划分之后，内部空间分为主要的展览展示空间以及配属使用的工作、会议等多个后台空间。在功能改造中，应用可折叠的轻质移动隔墙，从视觉层面提升艺术性，并增加钢结构夹层，将展厅空间扩大化，实现空间的有效利用。4.2.3 围护结构节能改造在墙体改造中，由于外墙能耗较大，在建筑绿色改造中作为重点进行改造。原本的墙体为厚黏土实心砖，热工性能比较差，使用复合岩棉保温板，完成内保温改造，不仅可以保护建筑的主体结构，还能够将原本建筑砖墙里面质感保留下来。在屋面改造中，建筑之前的保温隔热构造十分简单，不符合节能的要求，因此，在改造设计中，将原本的屋面桁架结构保留，增设保温隔热构造，使用涂料对构件进行保护处理，经过节能设计，传热系数下降，符合相关规定标准要求，室内热舒适度得到有效改善。在外门窗改造中，由于之前的门窗破损、老化问题较为突出，增加了建筑能耗，降低室内的舒适性，因此，将桥齿车间的单层实体门改为保温门，其气密性为3级，符合节能的要求。对于建筑的所有外窗，全部改为双层中空Low-E玻璃窗，有效提升了其保温性能。在屋面设置能够开启的平天窗，将自然光引入室内，优化室内的光环境，并利用天窗引入自然通风，对室内热环境进行调节。4.3 改造前后对比该建筑所处地区夏季较短，没有酷暑，冬季较长，十分寒冷，经过绿色改造，有效提升了建筑室内的物理环境。通过使用Vent通风软件，对改造前后室外风场进行模拟计算，并对夏季、冬季室外风场计算结果进行评价，满足规范要求。改造后的室内风环境较好，风速流动性均匀，通风良好；室内采光效果也比较好，光环境质量得到提升；室内热舒适度得到较大提升。5 结束语旧工业建筑改造符合国家可持续发展理念，不仅能够避免造成较大的资源浪费，还能够减少对环境的影响，实现现有资源最大化利用。在绿色建筑设计理念下，旧工业建筑改造设计应遵循节能、环保、绿色等理念，在旧工业建筑墙体、门窗、屋面、空间等改造设计中，应用节能技术进行改造设计，并进行节水、节地、节材改造，提升资源能源的利用率，改善建筑室内的物理环境，降低对环境的影响，提升旧工业建筑的功能。参考文献：1 周卫.旧工业建筑改造设计中绿色节能技术的应用对策探索J.智能建筑与智慧城市,2022(02):115-117.2 王建斌.绿色建筑设计理念在工业建筑设计中的体现J.工业建筑,2021(06):237.3 毕晓莉,徐杨杨,张顺尧.旧工业建筑绿色化改造设计探析以兰州市木器厂装配车间为例J.建筑节能,2020(01):115-121.作者简介：曾宁宁，本科，北京首尚定福庄文化产业发展有限公司，助理建筑师，研究方向：城市更新建筑设计。城市规划