旧工业建筑改造生态设计策略

旧工业建筑改造的生态设计策略摘要：基于我国旧工业建筑改造的现状以及发达国家的改造经验,提出了可持续设计策略,主要包括建筑门窗、屋顶和外墙等围护结构的改造,其目的是为了增加建筑自然采光、通风的潜力,加强建筑保温隔热性能, 同时降低建筑能耗,减少拆除过程中对环境的影响。

关键词：改造旧工业建筑围护结构生态设计策略

随着城市经济的发展,旧工业建筑所在地渐渐成为了城市的中心,以商业、居住、金融等功能为主,这样,大量的旧工业建筑就不得不被拆除。近年来,可持续理念逐渐深人人心,越来越多的人认识到对旧建筑进行改造比起拆除、废弃而言是一种更加可持续的处理方式,而这些工业建筑一般主体结构完好,内部空间大, 很容易被改造为其他功能为主的建筑类型。但是目前,我国旧工业建筑的改造基本是按照建筑师的艺术角度观点来进行的,缺乏降低能耗、减少环境破坏的可持续设计理念。

1.中国旧工业建筑的特点

除了本身的艺术和技术价值外,中国工业建筑还具有下列优点：1）位优势中国现存的常规型旧工业建筑大都建于20世纪中后期,一般位于现在市区繁华地段或滨水临铁路的优良地段,在以后的城市发展中极具商业价值潜力。投资商可开发面较广,尤其是在改造成餐饮、商业、办公和娱乐场所等方面,具较强的区位优势。

2）结构优势旧工业建筑主体结构大多为钢筋混凝土框架结构、

钢筋混凝土排架结构或钢结构,墙体一般只起围护作用,因此立面

的可塑性很强。另外,结构平面布置规则,单跨一般采用18m、24m、30m大跨度,空间高大宽敞结构承载力远高于一般民用建筑,如楼面荷载,民用建筑一般在1.5kn/㎡～3.5kn/㎡,而工业建筑则通常是民用建筑的几倍到几十倍。

3)空间功能优势旧工业建筑空间开敞、平面规整、立面简洁、改造的灵活性强。外墙为非承重墙,可根据需要拆除重砌或直接使用,加上遗留的大量工业构件,为改造设计提供了更多的可塑性,而高的层高便于增加层数。相比于其他旧建筑,旧工业建筑的空间和功能更容易被重新设计。

4)基础设施优势旧工业建筑的基础设施在给排水、电力电讯、燃气动力等方面的容量远高于普通民用建筑, 改造项目可以以原

有的基础设施为依托,不用增加新的市政设施接口,有效减免了投

资方和政府的前期投人。

5)经济优势不是所有的常规型旧工业建筑改造的初期成本都是较少的,特别是对于采用了可持续措施的旧工业建筑改造,但从全

寿命周期分析(1)的角度而言,采用可持续技术措施来改造旧工业

建筑具有经济优势。另外,由于这些旧建筑改造具有地理位置好、建设周期短、节约了拆除新建费用等优点, 投资商仍然有相当大的回报。

我国对旧建筑改造的研究大致出现在20世纪90年代中后期,主要包括城市政府所直接关注的城市滨水区改造开发研究,许多城市

传统的滨水码头区、工业区和仓储用地的建筑改造成为重点。但是,我国目前的工业建筑改造的理论基础研究和实践还刚刚起步,还没有触及到可持续建筑技术应用的层面上来,仍是从文脉、艺术的角度出发,对建筑能耗也缺乏足够的关注。

旧工业建筑围护结构的改造

在旧工业建筑的围护结构可持续改造中,建筑师应该从墙体、屋面、门窗等方面来考虑。

2.1墙体的改造

中国旧工业建筑的外墙大多为非承重墙体,利于拆除重建或改造。从文脉主义和可持续观点出发,可以尽量考虑保留原有外墙,在此基础上再采用一些措施,减少通过外墙的热损失。

对于需要改造的外墙体,在外墙增加高效保温隔热材料是节能的有效途径。例如,在历史悠久的柏林上牧场工业改造区内,对原德国通用电气公司主库房的墙体改造中,就采取清洗、修复和改善保温性一体化的整合措施。首先对表面细致地清洗, 局部破损处加以修补,涂刷一层防水膏,隔绝外界潮气人内(1%的微细湿气侵入相当于10%的热量损失)。同时,为了进一步降低能耗,在大楼外墙地基处敷设耐用塑料包裹的热水管帮助千燥地基,防止湿气人侵造成屋内更多的热量损耗。采取这些措施,可以使外墙的传热系数控制在0.4w/(㎡·k)以内。

此外,还可以采用双层立面的方式,在原有墙体外面再加一层玻璃幕墙的方法来降低建筑能耗。例如,在cavaso del tomba(意大利

威尼斯以北60公里处)一座废弃的中型丝绸工厂改造中,在其西南朝向主人口朝向的墙体外增加了一层玻璃幕墙两层之间是0.65m宽的空气间层。冬季,空气间层作为缓冲空间,有效减少了建筑热损失夏季,通过底部和顶部的开口,空气在间层中流动,起到了被动式制冷的作用,如图1。图1. cavaso del tomba 玻璃幕墙结构示意图对不宜改动外墙的建筑,可在建筑南面、西面增加外遮阳体系。已有的试验数据表明,外遮阳比内遮阳更具明显的节能效果,能较大幅度地降低空调负荷约16%～29%。现在很多国家都把遮阳控制作为夏季防热、降低住宅空调负荷的重点。新型室外遮阳体系不仅能够明显调节光线,降低能耗之外,还能增加立面艺术效果。

2.2门窗改造

门窗是建筑的重要组成部分,在未采用节能技术的建筑中,门窗的耗能可达建筑总耗能的50%左右。中国旧工业建筑的门窗大都是非节能门窗,而且窗墙面积比值也比较大。门窗的节能改造技术主要从减少渗透量、减少传热量和减少太阳辐射三个方面进行。可采用措施有双重玻璃门或采用自动门等措施以减少出人口的能量流失；采用密封材料增加窗户的气密性以减少渗透量；通过采用中空玻璃或断热铝合金窗等新型节能窗以减少传热量；利用热反射镀膜中空玻璃、低辐射镀膜玻璃；设置遮阳设施等。当采用上述技术措施时,通过窗户的自然采光潜力也需要被考虑。以柏林上牧场工业改造区内原德国通用电气公司的主库房为例,其原有玻璃窗热工性能差,是建筑热损失的主要部件。大楼外窗经检测使用状况良好,但

窗扇的气密性、隔声和保温性较差,故保留原有窗框不做更动,将原有玻璃替换为中空低辐射节能玻璃,并在窗台内侧增设一道窗。两窗之间的空隙形成热交换和通风缓冲带,从而改善了外窗的保温性。

2.3屋顶改造

建筑的顶部是受外界气候影响最大的部分,屋顶吸收的外部热

辐射所占全部建筑吸收辐射的比例相当大,这部分热辐射的作用将直接影响室内气候环境。过去工业建筑对屋面重点是考虑防水处理,而对保温隔热重视不足。

一般而言,对于平屋面旧工业建筑的改造,可以在屋面的找平层顶面施工一层挤塑聚苯乙烯等新型的保温隔热材料,阻隔热传递。此外,还可以在屋面下设置通风隔热层,利用风压和热压作用把间

层中的热空气不断带走,使通过屋面板传人室内的热量大为减少。由于工业建筑往往进深较大,仅仅依靠侧窗的采光不够,还可以采

用开设天窗的方式来加强自然采光。天窗的方式往往结合中庭来设置,可开合的天窗与中庭一起, 还可以起到加强自然通风的效果。除此之外,还可以在屋顶上铺设太阳能光电板,减少建筑对外界能

源的需求。

结论

过旧工业建筑进行改造,可以减少对环境的破坏,减少拆除、新建的费用,减少对资源的消耗,对可持续发展具有一定意义但是目

前在中国,旧工业建筑的改造还处于初期阶段,即仅仅从文脉主义