舊工業(yè)建筑綠色節(jié)能改造技術(shù)應(yīng)用

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當(dāng)前城鎮(zhèn)化發(fā)展進(jìn)程不斷加快，部分舊工業(yè)建筑已經(jīng)嚴(yán)重影響到城市整體的形象，急需對(duì)其進(jìn)行改造。但由于傳統(tǒng)改造技術(shù)含量偏低，并且沒有引入綠色環(huán)保概念，造成了大量能源和資源的嚴(yán)重浪費(fèi)[1]?；诖?，本文針對(duì)舊工業(yè)建筑的改造問題，開展對(duì)其綠色節(jié)能改造技術(shù)的設(shè)計(jì)研究。

1舊工業(yè)建筑綠色節(jié)能改造技術(shù)的應(yīng)用

1.1舊工業(yè)建筑外圍護(hù)結(jié)構(gòu)節(jié)能改造

在早期的老舊工業(yè)建筑中，耗能最高的結(jié)構(gòu)為建筑外圍結(jié)構(gòu)，此部分結(jié)構(gòu)的能耗約占建筑整體能耗的70.0%，其中外墻結(jié)構(gòu)、窗框結(jié)構(gòu)與建筑屋頂可在建筑中傳遞的熱量分別為20%、30%與35%。由此可知，實(shí)施建筑外圍護(hù)結(jié)構(gòu)節(jié)能改造工程，可以降低舊工業(yè)建筑整體能耗在傳遞中的熱量損失。針對(duì)提出的觀點(diǎn)，可以選擇高效率保溫隔熱類的材料，進(jìn)行建筑外部墻體的鋪設(shè)，并根據(jù)建筑工程的綜合需求，與室內(nèi)溫度要求，對(duì)墻體進(jìn)行保溫設(shè)計(jì)[2]。而針對(duì)舊工業(yè)類型的建筑而言，直接在外部墻體上加裝或鋪設(shè)保溫層的方式，所起到的作用是微乎其微的，因此，可以參照內(nèi)外溫差理論，對(duì)外部維護(hù)區(qū)域，實(shí)施綠色節(jié)能改造設(shè)計(jì)。確保通過此種設(shè)計(jì)方式，使室內(nèi)環(huán)境達(dá)到一種“保溫”與“隔熱”的效果，而要在具體工程中落實(shí)此項(xiàng)措施，滿足工程的此種設(shè)計(jì)目的，施工單位提出一種設(shè)置墻體外圍結(jié)構(gòu)種植構(gòu)件的方式，并在完成對(duì)綠植的初步處理后，對(duì)植被與盆栽進(jìn)行移植，使綠植在建筑周圍形成一個(gè)“綠化帶”或“綠化墻”，此種改造方式不僅可以滿足建筑節(jié)能改造工程的基礎(chǔ)需求，也可以在一定程度上起到綠化與裝飾環(huán)境的作用。盡管圍護(hù)結(jié)構(gòu)中的門窗類結(jié)構(gòu)在外墻維護(hù)結(jié)構(gòu)中的占比較低，但將其與建筑中的其它結(jié)構(gòu)進(jìn)行比對(duì)后可知，門窗結(jié)構(gòu)的保溫隔熱性能是最差的，施工方倘若忽視了對(duì)門窗結(jié)構(gòu)的保溫設(shè)計(jì)，不僅會(huì)影響室內(nèi)的保溫效果，也會(huì)影響舊工業(yè)建筑的隔音效果。因此，在對(duì)舊工業(yè)建筑中的門窗類結(jié)構(gòu)進(jìn)行節(jié)能設(shè)計(jì)時(shí)，可以從門窗選材與門窗施工工藝兩個(gè)方面進(jìn)行改進(jìn)[3]。例如，在進(jìn)行材料選擇時(shí)，可優(yōu)先選擇以Low-E材料為主的低輻射透明玻璃，此種玻璃在建筑結(jié)構(gòu)中應(yīng)用時(shí)，可滿足光譜選擇性需求，也可根據(jù)建筑所屬地區(qū)的光照差異性進(jìn)行光線過濾，減少直射在室內(nèi)的紫外線，保留室內(nèi)溫度，從而達(dá)到一種最佳保溫效果?？偨Y(jié)上述提出的有關(guān)研究成果，對(duì)舊工業(yè)建筑外窗結(jié)構(gòu)節(jié)能改造方法進(jìn)行整理，如表1所示。表1舊工業(yè)建筑外窗結(jié)構(gòu)節(jié)能改造方法總體來說，在進(jìn)行此部分改造時(shí)，應(yīng)從建筑整體結(jié)構(gòu)層面考慮，并綜合節(jié)能改造需求，選擇與地區(qū)環(huán)境較為匹配的植被作為綠化設(shè)計(jì)材料，例如，南方地區(qū)環(huán)境較為潮濕、悶熱，因此，可以選擇熱帶植被作為“綠化帶”設(shè)計(jì)的植被，北方地區(qū)環(huán)境溫差較大、整體較為干燥，因此，可以選擇生存能力較強(qiáng)的植被進(jìn)行綠化改造設(shè)計(jì)。

1.2基于綠色材料設(shè)計(jì)建筑節(jié)能設(shè)備

在對(duì)建筑進(jìn)行綠色節(jié)能改造過程中，還可通過選擇綠色材料的方式，對(duì)建筑節(jié)能設(shè)備進(jìn)行設(shè)計(jì)。而此時(shí)，太陽能電池板便是一個(gè)很好的選擇，將太陽能電池板應(yīng)用到改造設(shè)計(jì)中，可以利用太陽能對(duì)建筑內(nèi)設(shè)備進(jìn)行供電[4]。對(duì)于進(jìn)深較大的工業(yè)廠房設(shè)置反光板，利用反射光原理，將直射光線引進(jìn)后照射在頂棚，避免強(qiáng)光直射對(duì)人眼造成刺激。反射光原理見圖1。對(duì)太陽能電池板反射的光線進(jìn)行熱傳導(dǎo)計(jì)算。見下公式。上式中，dF指的是光線熱導(dǎo)率；指的是頂棚材料的性能系數(shù)；B指的是建筑進(jìn)深深度；指的是圖1中反射角度；指的是擋板在一個(gè)照射周期內(nèi)的反射次數(shù)。通過對(duì)光線熱導(dǎo)率的計(jì)算，可知射入的光線是否符合工業(yè)建筑節(jié)能改造需求。1.3基于能源再利用理念的水資源節(jié)能改造大部分舊工業(yè)建筑在其早期設(shè)計(jì)階段并沒有考慮到對(duì)水資源的綜合利用問題，因此在對(duì)給排水管道設(shè)計(jì)時(shí)，存在嚴(yán)重的能源、資源浪費(fèi)問題。針對(duì)這一問題，本文引入能源再利用理念，重新對(duì)給排水管道結(jié)構(gòu)進(jìn)行改造設(shè)計(jì)。水資源的消耗主要來自自來水，因此針對(duì)水資源的再利用問題從污水處理、雨水利用和節(jié)水器選擇三個(gè)角度考量。大部分舊工業(yè)建筑結(jié)構(gòu)為對(duì)稱形式排布，這一結(jié)構(gòu)對(duì)于雨水的收集具有更加積極的作用，但由于受到周圍地理環(huán)境和季節(jié)變化的影響，雨水的收集常常存在不穩(wěn)定的問題。針對(duì)這一問題，本文引入如圖2所示的雨水收集流程，實(shí)現(xiàn)對(duì)雨水資源的穩(wěn)定采集。由于在工業(yè)生產(chǎn)過程中，產(chǎn)生的污水無法直接進(jìn)行二次利用，因此還需要對(duì)其及時(shí)進(jìn)行凈化處理，在污水凈化程度符合相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)后，才能夠?qū)⑵涠卫?，用于綠化、洗車、沖洗廁所等。因此，綜合污水凈化處理需要，引入如圖3所示的污水凈化結(jié)構(gòu)。將舊工業(yè)建筑中各個(gè)需要水資源消耗的區(qū)域產(chǎn)生的污水匯總，并通過凈化裝置對(duì)其進(jìn)行凈化處理，將符合水資源二次利用標(biāo)準(zhǔn)的水資源重新引入到各個(gè)區(qū)域內(nèi)，最后將無法實(shí)現(xiàn)再次利用的廢水用作綠化或直接排放到污水處理管道當(dāng)中，實(shí)現(xiàn)對(duì)水資源的二次甚至多次利用。

2對(duì)比實(shí)驗(yàn)

選擇某建成于1985年的舊工業(yè)廠房作為本文對(duì)比實(shí)驗(yàn)的依托項(xiàng)目。該舊工業(yè)廠房共分為5層，總占地面積約為6.2萬平方米，由于該舊工業(yè)廠房當(dāng)前已經(jīng)出現(xiàn)嚴(yán)重破損問題，嚴(yán)重影響該建筑的正常使用，因此急需一種合理的改造技術(shù)實(shí)現(xiàn)對(duì)舊工業(yè)廠房的全面優(yōu)化。因此，綜合本文上述論述，引入本文提出的綠色節(jié)能改造技術(shù)和出臺(tái)的改造技術(shù)針對(duì)該舊工業(yè)廠房進(jìn)行改造，其中#1區(qū)域、#2區(qū)域、#3區(qū)域和#4區(qū)域采用本文提出的改造技術(shù)完成相應(yīng)施工，#5區(qū)域采用傳統(tǒng)改造技術(shù)完成相應(yīng)施工，已知五個(gè)區(qū)域內(nèi)結(jié)構(gòu)基本相同，確保本文實(shí)驗(yàn)的可對(duì)比性。將兩種改造技術(shù)在實(shí)施過程中達(dá)到預(yù)期改造質(zhì)量后產(chǎn)生的各類能源的消耗情況作為對(duì)比指標(biāo)，驗(yàn)證兩種改造技術(shù)的節(jié)能效果，將實(shí)驗(yàn)結(jié)果繪制成表2所示。綜合表2當(dāng)中多組數(shù)據(jù)可以看出，前四個(gè)改造區(qū)域與第五個(gè)改造區(qū)域相比，無論是在鋼材消耗量、原煤消耗量、水消耗量，還是在水泥消耗量上都明顯更多。在達(dá)到相同的改造質(zhì)量的前提條件下，各類能源、資源消耗量越大，則說明該改造技術(shù)在實(shí)際應(yīng)用中的節(jié)能效果越差，反之各類能源、資源的消耗量越小，則說明該改造技術(shù)在實(shí)際應(yīng)用中的節(jié)能效果越好。因此，通過上述實(shí)驗(yàn)得出，本文提出的綠色節(jié)能改造方法能夠在滿足工程質(zhì)量的前提條件下，減少能源和資源浪費(fèi)，為舊工業(yè)建筑的可持續(xù)發(fā)展提供技術(shù)支持。

3結(jié)束語

為了能將更多的閑置舊工業(yè)建筑再次投入市場(chǎng)使用，本文開展了此次研究，雖然此次改造設(shè)計(jì)的覆蓋面較廣，但在技術(shù)應(yīng)用方面，仍落后于歐美國(guó)家，因此，可以將此部分工程作為一個(gè)長(zhǎng)期工作，通過后續(xù)的不斷實(shí)踐與研究，完善改造方案。

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作者:劉東宏 單位:四川眾銘建筑設(shè)計(jì)有限公司