既有建筑绿色改造标准_既有建筑改造的绿色实践

既有建筑改造的绿色实践

林武生

（招商局地产控股股份有限公司，深圳５１８０６７）

摘要：在中国城市化进程中，由于交通条件改善，区位的提升，产业结构调整，原有建筑需要转化使用功能，为适应这种转变，原有建筑面临着形式、热工性能和设备等方面改造。本项目是一个南方实际的既有建筑改造绿色实践项目，将在既有建筑改造中实现资源的实现循环利用，将绿色建筑技术有机运用于既有建筑改造中。本文即是对这些绿色技术实践内容介绍，相信此文对其他绿色建筑的实践定会有所裨益。

关键词：既有建筑改造绿色技术

１背景介绍

在中国加速城市化进程中，许多区域由于交通条件改善和区位的提升，原有产业须进行产业结构调整，原有建筑需要转化使用功能，为适应这种转变，原有建筑面临着形式、热工性能和设备等方面改造。本项目是一个南方实际的既有建筑改造绿色实践项目，在保留有城市记忆的城市环境的基础上，本项目将在既有建筑改造中实现资源的实现循环利用，将绿色建筑技术有机运用于既有建筑改造中。本项目也是国家发改委、财政部、建设部可再生能源建筑应用示范项目，国家科技部太阳能光电与建筑一体化研究示范项目，深圳市发改局、建设局循环经济建筑示范项目。

２项目概况

本项目位于改革开放的前沿城市深圳，八十年代初，深圳特区内开始大量兴建工业厂房以吸引境外投资者开展“三来一补”业务，建于１９８０年的深圳蛇口日资三洋厂房是最早的多层通用厂房之一。原占地面积４４１２５ｍ２，建筑面积９５８１６ｍ２，容积率２．１７，为６栋工业建筑，框架结构，每栋标准层面积约４０００ｍ２。

３现状思考

深圳经过２７年的发展，经历了几次重大的产业结构调整，成功的转型为蛇口的发展带来了新的生机，但也留下了约８０万ｒｎ２。２０世纪８０年代初建设的工业厂区（见图１）。在这种转型下，在土地资源稀缺，房价高涨的市场环境下，拆除重建，可以为企业带来很６５１

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高的商业利润。然而，数十万ｍ２、仅仅使用了２０年的厂房就需要在这种转型中被拆掉，不仅仅是对环境的破坏，更是对资源的浪费。我们面临的问题，恰恰是整个深圳及珠三角地区的一个缩影，仅深圳特区内，面临改造的厂房就有约５００多万ｍ２，深圳全市的类似厂房面积，就达２５００万ｍ２之多。在珠三角地区，面临改造的工业厂房也在数亿ｍ２之众。经济高速发展、城市快速扩大的南方地区，在短短二十多年的时间里，大量的既有建筑就要面对重建、改造的选择，既向世人展现了改革开放的速度，也流露出快速发展背后的尴尬。如果工业厂房能够成功改造成适应新功能的写字楼，且可以达到绿色建筑的节能标准，这就能给南方地区乃至全国的旧厂房改造提供示范性的案例。

图Ｉ项目历史与现状

４绿色技术的运用与整合

我们决定保留旧厂房并对其进行功能改造使其重新焕发新时代建筑的活力，当年的三洋厂房已更名为蛇口南海意库，我们期望它成为代表新世纪创意产业的科技园区，其中的６５２

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３号厂房作为该园区最先启动的示范项目采用了大量的绿色建筑技术，在节能、节材、节水、保护环境等方面做了许多尝试，本文将从既有建筑改造设计、围护结构、自然通风系统、太阳能应用、温湿度独立控制空调系统、环保材料、原有设备利用、绿化与植栽、雨污水处理与回用、智能化技术等方面作系统介绍。主要的技术指标：

Ａ招商三洋厂房改造后将超过《公共建筑节能设计标准》ＧＢ５０１８９－－２００５节能５０％的要求。本项目提出目标为建筑节能率６５％，为目前南方既有建筑改造中节能率最高的项目。

Ｂ．可再生能源的规模化应用技术。

Ｃ．非传统水源利用率超过３０％，为目前南方既有建筑改造中非传统水源利用率最高的项目。

４．１建筑改造设计多方案比较

本项目方案设计共邀请境内外８家设计公司（清华苑、加拿大毕路德、都市实践、深圳建研院、法国欧博、澳大利亚伍兹贝格等）进行设计方案投标和多个方案的比较；邀请境内外大学（深圳大学、东南大学、维也纳技术大学）国际学生设计竞赛（图２）。在方案设计的前期就把绿色环保技术作为建筑改造设计的前提条件提出来，还相应提出了保存有城市记忆的建筑符号作为改造设计语言的一个重要部分。

图２多个建筑投标方案的比较

４．２绿色技术的整合

４．２．１区域通风研究

本项目地处城区，南侧和东侧都是建筑高度高、密度大的住宅区，深圳的过渡季节的主导风向是东南偏东风，由于东侧和南侧的既有建筑的阻挡，使得本项目的室内自然通风条件一般。经计算，区域的通风能够满足基本的要求。（如图３所示）６５３

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图３口室外压力场（年平均风速、离地１０ｍ）图３６室外风速场（年平均风速、离地１０ｍ）４．２．２太阳能拔风烟囱研究

深圳市全年空气温度低于２８。Ｃ的累计小时数占全年总时数的６０％，尤其是在过度季节里只要合理组织自然通风；就完全有可能不开空调而满足较为舒适的室内环境。

改造厂房拟采用六个截面为３０００×３０００的屋面热压拔风烟囱；在过渡季节实现自然通风，以４月份（过渡季节）为例来分析被动式太阳能通风烟囱的通风效果，假设太阳能烟囱内的集热装置可以把３０％左右的太阳辐射吸收并加热空气，并设置室外环境温度为２８。Ｃ，室内热负荷为５０Ｗ／ｍ２。模拟结果显示，三个高１０米的太阳能通风烟囱，能产生约为５Ｐａ的热压，太阳能烟囱的断面风速为１．８ｍ／ｓ，相应的通风量为：３１１０４０ｍ３／ｈ，相当于室内５次／／Ｊ，时的换气量。

太阳能拔风系统可以延长过渡期近两个月，按１５～２０度／平米・月计算，每年可以节约电耗约６０～８０万度，下面是利用计算机模拟技术完成的室内热压、温度、风速和空气龄效果分析图（如图４所示）。

拔风烟囱通风流线图

拔风烟囱室内压力场图拔风烟囱室内速度场图

图４拔风烟囟模拟组图６５４

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４．２．３内天井日照模拟对比的研究

公共建筑进深一般较大，人工照明与室外光照在窗口附近区域形成重叠，造成能源浪费，在本项目中充分考虑了上述影响，中庭顶部为玻璃棚且布满太阳能光伏电池板，该顶棚具有良好的遮阳效果又有一定的透光率。

室内照明灯具按照内区与外区进行配置，且外区灯具可以实现控制。

利用计算机模拟技术对３号厂房中庭自然采光效果进行了评估，其平均采光强度为２．５１（流明），换算成照度值为１００．４（勒克司），基本满足室内公共区域的照度要求。此时，对应的顶层玻璃透光率为０．２８２。

在全阴天不利情况下，整个楼层工作面约有２０００ｍ２的面积照度高于３００１ｘ，白天基本可以不开灯。相对未加天井的情况，约１０００ｍ２的面积得到改善，按照平均每平方米ｌＯＷ／ｍ２的照明耗电功率计算，可减少１０ｋｗ的照明用电功率（如图５、图６所示）。瓣黼鬯戮；

有通风采光井室内空间灰阶等照度图无通风采光井室内空间灰阶等照度图

图５天井室内空间灰阶等照度对比

图６中庭采光示意图

就全大楼而言，每层功能不尽相同，但采光天井贡献率相差不大，则全楼累计可减少约４０ｋＷ的照明用电功率。按照每天工作ｌｏ小时计算，每天可以减少约４００ｋｗｈ／ｄ，按每年工作时间２５０天计算，每年可节约照明用电约１０万度。

４．２．４水平和垂直遮阳设计

项目位于东经１１３。５４７４３”，北纬２２。２９’２４”，全年空调季约为每年的５月初至９月底；其中６月中下旬日照太阳可达最大角并使建筑北面也可有强烈的直射光。通过分析比较，东面建筑采用固定百叶遮阳为主，局部采用自控活动百叶。固定百叶可通过精确计算出百６５５

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叶的截面尺寸和水平夹角（如图７所示）。

图７垂直遮阳和水平遮阳效果

在西立面生态绿化墙，生态绿化墙的附着植被可以随季节的繁茂和衰减，使遮挡阳光的效果在夏秋季节比冬春季节要多，适应深圳气候变化对建筑的影响。

东立面采用“垂直＋水平”遮阳，通过日照方位角计算固定式垂直遮阳角度，优化遮阳的降低辐射效率。

室内遮阳也可以改善室内自然光照，防止眩光的影响。

经计算，节能率为４％，每年节约电耗约ｌｏ～１１万度。

４．２．５温湿度独立控制空调新风系统

本项目采用温湿度独立控制空调系统，

显热负荷的“排热”采用高温热泵型制冷

系统（如图８所示），其主要功能包括两个

方面，其一，生产１８℃的“高温”冷水为

干式风机盘管提供冷源，由于“高温”冷

水的温度高于室内空气的露点温度，消除

了传统风机盘管表冷器结露现象，根本改

善了室内空气品质，设备的卡诺制冷机效

率可以达到８，而传统方式下设备的效率最

大也不超过５。其二，在需要进行空气除湿

的季节中生产提供７０℃的高温热水，为溶

液除湿系统的浓缩再生提供蒸发热源。此

外，在不需要对空气进行除湿的季节中，

热泵的冷凝水温度可以降低到４０℃，以提

高系统运行效率。

潜热负荷的“除湿”采用新风溶液除湿系统，其主要功能包括以下三个方面，其一，对室外新风进行除湿处理，室外新风先经过热回收装置进行全热交换降低初始温度，然后进入溶液除湿装置与高浓度溴化锂溶液进行接触热湿交换，新风通过除湿后进一步降温，最后新风在翘板式换热装置中与制冷系统提供的１８＂Ｃ“高温”冷水进行热交换后送人室６５６图８温湿度独立控制空调系统图

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内。其二，溶液浓缩再生，溴化锂溶液经过吸湿后浓度降低，成为稀溶液，被送入再生装置中进行浓缩再生。该装置的主要部件是通人了７０℃的高温热水的板式换热器，稀溶液中的水分在此被加热蒸发分离，溶液由此而浓缩再生并重新具备了除湿能力。其三，化学蓄能装置，经过新风除湿装置和溶液再生装置分别收集的稀溶液和再生后的浓溶液被分别储藏在稀溶液罐和浓溶液罐内，由于溴化锂浓溶液具有很高的除湿能力即排除潜热负荷的能力，因此，这种不需要采取任何保温措施的浓溶液就被视为“高温冰块”在高温湿热季节中随时提取用以处理室外新风。

与传统空调制冷设备比较，采用温湿度独立控制空调系统的节能率可达３０％左右，属国际先进水平，具有空气品质好、舒适度高、高效节能等优点。本项目如获成功，将在深圳乃至华南地区公共建筑节能应用中具有重要的示范作用。经计算，节能率达３０％，每年节电约１１０～１１８万度。

４．２．６外墙保温和Ｌｏｗ—Ｅ中空玻璃

尽量保留外墙墙体，减少拆除量。在原有内墙内侧砌筑１００ｒａｍ厚加气混凝土砌块结合原有墙体内墙保温。

本项目主要部位采用Ｌｏｗ—Ｅ中空玻璃幕墙为主，局部热镜或智能玻璃等多种玻璃幕墙组合。中空玻璃滑拉窗或中空加中间Ｌｏｗ—Ｅ膜玻璃断热结合金窗框或玻璃钢窗框。主要技术指标应可达到抗风压强度Ｐ≥２．５ｋＰａ，气密性ｑ≤１．５ｍ３／（ｍ・ｈ），水密性△Ｐ≥２５０Ｐａ，隔声性Ｒ。≥３０ｄＢ，传热系数Ｋ≤３．ｏｗ／（ｍ２・Ｋ），达到国家建筑节能设计标准要求。防火及刚性良好，采用三元乙丙胶条密封，空腹型材应采用增强板或局部加强板的铰链连接技术。经计算，节能率达８％，每年节电约１９～２１万度。

４．２．７光热技术建筑一体化运用

太阳能是清洁、环保的廉价能源，在能源供应日趋严峻的形势下，利用太阳能光热系统制备生活热水是必然趋势。太阳能是清洁、环保的廉价能源，南方地区由于气候的原因；居民大多有每天用热水冲凉的习惯，根据不完全的统计分析，一个典型的三口之家，平均每月消耗石油液化气７ｍ３，其中约有一半用于燃气热水器，即平均每人每月用于热水的燃气为ｌｍ３／人・月。这是一个十分可观的数量。在能源供应日趋严峻的形势下，利用太阳能光热系统制备生活热水是必然趋势。

本项目中，主热源为太阳能光热装置，光热板面积约１００ｍ２，地源热泵作为辅助能源，其工作原理是：利用地下浅层土壤温度不被扰动时常年保持在１０～２０℃左右的特点，地下储热通过压缩机的作用；制取生活热水，把低品位的热能转化成高品位的热能，制备生活热水。日生产５５℃热水近５０００升，热水主要用于４００人的员工餐厅洗涤用热水以及每天约３０人的冲凉热水。

整个系统构成为：太阳集热器、热水箱、循环泵、冷热水系统、地源热泵。阴雨天或光照不足时利用地源热泵生产热水。整个系统的热效率为５０％～６０％。

４．２．８光伏发电技术

深圳市全年太阳能辐射总量平均值为５２２５ＭＪ／ｍ２・年，本项目采用３６５ｍ２单晶硅太阳能光伏板，有效使用率按８０％计，有效面积２９２ｍ２。使用无框标准太阳电池组件，按１３０瓦／ｍ２计算，安装总功率达到３８千瓦。目前为国内既有建筑改造项目中光电功率最高、面积最大的示范项目。６５７

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太阳能方阵大小：１２串×１８并，２１６块，共３７８００瓦；

太阳能方阵优化倾角：２０。

太阳能光电板的另外一个有效作用就是减少中庭得热，减小空调负荷。

经计算，光电技术节能率为２％，光电系统每年可以发光电约５万度。

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太阳能＋地源热泵中央热水系统原理图

图９太阳能光热系统图图ｌｏ太阳能光电系统实景和系统图

４．２．９人工湿地和中水回用

各层冲凉沐浴排水、盥洗排水等优质杂

排水经单独收集后排至２＃人工湿地处理，处

理后出水用作水景补水、绿化。

各层冲厕排水经收集后排至化粪池、一

层厨房排水收集经隔油池处理后排至１＃人工

湿地，处理后经过滤、消毒后出水进地下室

中水箱，经变频给水装置加压供给１～３层冲

厕用水等。目前南方地区人工湿地处理的中

水，尚未在冲厕用水得到实际运用，本项目

的中水运用将开中水厕所用水的先例。

４．２．１０屋面雨水收集

屋面雨水经虹吸排水系统收集后分三路排至室外渗透井，渗透井设有水平渗透管沟，雨水经渗透管沟回渗地下，补充地下水；回渗不及的多余雨水排至收集池（１００ｍ３，雨水收集池溢流水排至市政雨水管），经过滤、消毒后存储进地下室中水箱，经变频给水装置６５８图１１人工湿地实景图按每日处理水２５ｍ３计算，每年可以节约用水５０００～６０００ｍ３。

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加压后供至冲厕用水、冷却塔补水，地面及道路冲洗等。

屋面每年理论上可收集雨水８０００余ｍ３，按３５％～３８％的收集率计算，每年可以利用雨水２７５０～２９００ｍ３。

４．２．１１节地一半地下空间的开发

增加半地下车位５６个，利用半地下面积１５００ｍ２。

４．２．１２节材一材料和设备的循环利用

原有围护墙体中有一部分必须拆除，其拆除下的砌体废料将被碾碎后用于场区地坪回填，仅此一项可就地消化处理建筑废料近千ＩＴｌ３。

厂房改造后原有的变压器、高压开关柜和电力电缆通过合理调配都加以利用，仅更换了部分低压柜，上述旧设备的利用为项目节约了近三百万元。

压力流雨水斗

图１２雨水利用系统原理图图１３建筑废料的再利用

４．２．１３其他绿色策略的整合

除了以上１２项绿色建筑技术以外，还有以下各项各种技术的综合应用。

（１）空调分区负荷技术

（２）高效节水用具

（３）光导管采光装置

光导管采光装置免浇灌植物无机房节能电梯图１４其他节能环保技术实景

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３＃厂房改造

节能建筑体系图１５节能技术系统图

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（４）反射型节能光盘

（５）智能与自洁玻璃

（６）本地耐旱植物立体绿化

（７）绿化滴灌系统

（８）无尘免冲洗地面

（９）建筑废弃材料利用

（１０）外墙自洁涂料

（１１）平移旋转式管井门

（１２）回风型空气风幕

（１３）渗水地面

（１４）低噪声节能冷却塔

（１５）无机房节能电梯

（１６）中厅绿岛

（１７）负离子环保涂料

（１８）建筑降噪处理

５节能环保技术优化与计算

５．１基准

《公共建筑节能设计标准》ＧＢ５０１８９－－２００５提出在基准建筑上节能５０％，即以２０世纪８０年代改革开放初期建造的建筑作为比较能耗的基础，称为“基准建筑”。“基准建筑”围护结构、暖通空调设备及系统、照明设备的参数，都按当时隋况选取。本方案提出在基准建筑的能耗基础上节能６５％，即为基准建筑的３５％。

５．．２节能节水分析和初步结论

经过节能软件ＤＥＳＴ和ＤＯＥ２等对建筑能耗进行模拟计算，找出对节能贡献率大小不同的因素，根据适宜成本下技术最可靠的优选原则，对节能技术优化组合，可以初步得出以下既有建筑改造的分项节能率。

（１）围护围护结构的节能率为１２％，其中遮阳的节能率为４％；

（２）空调８０年代空调冷源设定为水冷机组，离心机能效比４．２，设计建筑空调能效比为７，由于空调制冷消耗占总能耗的６０％，空调制冷的节能率约３０％；

（３）制冷期采用了自然通风和对流措施，使得室内舒适度提高，适当缩短空调制冷期，使制冷耗电量为普通的９０％，即减少掉１０％的制冷耗电，由此得出缩短空调制冷期的节能率为６０％×１０％一６％；

（４）照明基准建筑参数为２５Ｗ／ｍ２，设计建筑为１５ｗ／ｍ２，即为原来的６０％；采用节能灯，保守估计能耗为８０年代６０％，采用智能开关，比普通开关保守估计节能１５％，即为普通的８５％。照明在能耗中占３５％，得出设计建筑照明耗的节能率为１６％；

（５）可再生能源太阳能光电利用节能率约为２％；

综上分析，设计建筑比基准建筑节能６６％。

争取节能率达到６６％，如果按办公建筑约１８０～２００度／年・ＩＴｌ２的平均能耗计算，每６６１

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年可以节电２４０～２６０万度，折合每年可以节省标煤１０００ｔ，电煤约４０００ｔ，每年可以减排二氧化碳约１３１００ｔ。

由前面的节水分析可知，节水率力争达到５０％，节水和中水回用等措施使每年节水８０００余ｍ３。

６总结

根据我们以上的论述，我们可以初步得出以下的结论：

结论一：在中国城市化加速的进程中，城市发展的模式应该摒弃过去的大拆大建的模式，而应该进行局部功能调整，考虑历史的延续，考虑发展过程３Ｒ（减量＼回用＼循环）原则，充分体现循环经济的理念，走可持续发展的道路。

结论二：既有建筑改造须保留有历史意义的建筑符号，所采用绿色建筑技术须与建筑功能和形式有机结合，应优先考虑功能与形式，采用绿色建筑技术绝不是我们炒作的噱头。

结论三：绿色建筑技术的应用重在优化组合，而不是绿色建筑技术的无节制堆砌，在改造中须采用较为可靠适用的绿色建筑技术，在合理的成本目标之下，进行全生命周期成本的计算，以达到在建筑运营生命内的最小耗费。

在既有建筑改造中所采用的绿色建筑技术远远不是终极目标，绿色建筑实践就是一个不断探索，不断完善的过程，包含了人与自然、社会环境的和谐共处法则，对既有环境的尊重与合理利用，对人类社会发展的高度责任感。

ＴｈｅＧｒｅｅｎＰｒａｃｔｉｃｅｏｆＥｘｉｓｔｉｎｇＢｕｉｌｄｉｎｇＲｅｓｔｒｕｃｔｕｒｅ

ＬｉｎＷｕｓｈｅｎｇ

５１８０６７（ＣｈｉｎａＭｅｒｃｈａｎｔｓＰｒｏｐｅｒｔｙＤｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔＣＯ．，ＬＴＤ，Ｓｈｅｎｚｈｅｎ

Ａｂｓｔｒａｃｔ：ＩｎＣｈｉｎｅｓｅｃｏｕｒｓｅＣｈｉｎａ）ｏｆｕｒｂａｎｉｚａｔｉｏｎ，Ｔｈｅｅｘｉｓｔｉｎｇｂｕｉｌｄｉｎｇｍｕｓｔｂｅｒｅｓｔｒｕｃｔｕｒｅｄｂｅｃａｕｓｅｏｆｔｒａｆｆｉｃｃｏｎｄｉｔｉｏｎｉｍｐｒｏｖｅｍｅｎｔ，ａｒｅａｐｌａｃｅｌｉｆｔｉｎｇ，ｉｎｄｕｓｔｒｉａｌｒｅｓｔｒｕｃｔｕｒｉｎｇ．ＴｈｅｐｒｏｊｅｃｔｉｓａｃｔｕａｌｎＯＷｔｈａｔｈａｖｅ

ｃｈｉｎａ．ＩｂｅｌｉｅｖｅｉｔｃａｎａｂｕｉｌｄｉｎｇｔｏｒｅｆｏｒｍｔｈｅｇｒｅｅｎｐｒａｃｔｉｃｅｐｒｏｊｅｃｔｉｎｓｏｕｔｈｇｉｖｅｈｅｌｐｔｏｏｔｈｅｒＧｒｅｅｎＢｕｉｌｄｉｎｇｐｒａｃｔｉｃｅｉｎｔｈｅｆｕｔｕｒｅ．

ｇｒｅｅｎｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙＫｅｙｗｏｒｄｓ：ｅｘｉｓｔｉｎｇｂｕｉｌｄｉｎｇｒｅｓｔｒｕｃｔｕｒｅ

既有建筑改造的绿色实践

作者：

作者单位：林武生， 林武生招商局地产控股股份有限公司,深圳 5180671

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