建筑節(jié)能降噪在舊城區(qū)更新設計中應用

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【摘要】隨著我國經(jīng)濟的快速發(fā)展，城市中產(chǎn)生了大量溫室氣體，其中以CO2為主。高碳排對城市可持續(xù)發(fā)展和對舊城的保護都極為不利。文章以廣西省桂林市舊城區(qū)中的八角塘片區(qū)為例，應用建筑節(jié)能及降噪的方法，對該片區(qū)提出更新改造策略，為可持續(xù)發(fā)展目標下的舊城區(qū)更新設計提供參考。

【關鍵詞】建筑節(jié)能；建筑降噪；舊城更新；桂林

1引言

發(fā)展是人類社會不斷延續(xù)的前提。工業(yè)革命以來，人類創(chuàng)造了前所未有的物質(zhì)財富和輝煌的工業(yè)文明，但隨之而來的是城市規(guī)模的急劇擴大以及全球范圍內(nèi)能源消耗的大幅度上升。人類社會的生存和發(fā)展受到嚴重阻礙，進而想尋找一條能維護生態(tài)良性循環(huán)的城市可持續(xù)發(fā)展道路。想要實現(xiàn)城市的可持續(xù)發(fā)展，需要建設低碳城市，減少目前城市中的碳排放。

2依靠建筑設計實現(xiàn)舊城區(qū)可持續(xù)發(fā)展

2.1減少舊城區(qū)能源排放的途徑

城市碳排放主要來自于城市中的建筑、交通、工業(yè)排放，舊城區(qū)中的碳排放僅來自于建筑和交通。1）建筑是城市的基本空間元素，建筑物在建造及使用階段的碳排放量占據(jù)社會總碳排放量的20%以上[1]，包括住宅建筑及商業(yè)建筑等。國外相關研究結論顯示，通過對建筑的布局、選型和設計優(yōu)化可減少社區(qū)和區(qū)域能源消耗。舊城中不同的居住建筑類型對能源消耗水平有顯著影響，對老建筑進行節(jié)能改造能夠有效減少能源消耗。我國新出臺的綠色建筑評估標準中，將“對‘尚可使用的舊建筑’進行充分利用”納入公共建筑的綠色評估體系中促進節(jié)地和改善室外環(huán)境部分的優(yōu)選項[2]。所以對一棟舊建筑進行再利用，是目前最有效的可持續(xù)發(fā)展節(jié)能減排策略之一。既減少了因新建活動而產(chǎn)生的材料、能源等的需求，減少了環(huán)境污染，也節(jié)約了新開發(fā)用地的投資[3]。2）城市交通在建設低碳城市中起著重要的作用。從世界范圍來看，交通部門（道路、空運、海運、鐵路等）排放的CO2占全球的22%，而城市道路交通的碳排放占了交通部門CO2總排放量的75%。據(jù)國際能源機構預測，至2030年，城市交通的CO2排放量仍在逐年增長。城市交通節(jié)能減排刻不容緩。較高的城市交通能耗同時導致了其他的環(huán)境與健康問題，例如排放了相當數(shù)量的氮氧化物和SO2。

2.2舊城區(qū)更新設計適用途徑及發(fā)展機遇

對老舊建筑進行建筑改造以及限制交通都是有效控制舊城區(qū)碳排放的手段，但改善城市交通問題尚且存在技術、推廣、時間上的難度。建筑節(jié)能依賴的是新技術、新材料等，故成為建設低碳城市的重要方式[4]。一些新城市中已建成了各式各樣適應當前低碳理念的低能耗建筑。但桂林市作為一個有著2000多年悠久歷史的文化名城，舊城區(qū)地帶存在著大量的老舊建筑，由于城市空間過程不可逆的特性，導致了建筑物與交通等基礎設施建成后，在相當長時間內(nèi)難以改變。這些建筑達不到現(xiàn)代建筑的低能耗標準，甚至能源損耗率較高。因此，“提高現(xiàn)有住宅能源使用效率”相較于“建設低碳新建筑”更為重要。現(xiàn)階段我國正進行大規(guī)模的舊城更新、城市再開發(fā)等，為促進舊城區(qū)可持續(xù)發(fā)展提供了不可多得的機會[5]。基于此，我們考慮采用建筑節(jié)能的手法對這些舊城區(qū)的建筑進行微改造，從而降低舊城區(qū)中建筑的能源損耗，以達到綠色、低碳、可持續(xù)的目的。

3建筑設計中的節(jié)能減排策略

在建筑節(jié)能中，存在這樣的誤區(qū)：建筑節(jié)能就是人為地減小能耗。實際上，建筑節(jié)能更要求我們提高能源效率。一些節(jié)能減排降噪的手段正被采用。

3.1建筑節(jié)能手段

建筑節(jié)能即通過建筑過程中節(jié)能材料的使用以及節(jié)能結構的設計而實現(xiàn)建筑使用過程中能耗的降低。我國降低建筑能耗主要是從隔熱、保溫、增強氣密性等三個方面進行[6]。具體措施有：①高效節(jié)能門窗，起到隔熱、保溫、隔聲的作用。比如采用雙層的通風幕墻。②建筑外立面材料：保溫材料（無機保溫材料、聚苯乙烯泡沫保溫材料等）是一種應用于建筑節(jié)能材料，它經(jīng)常用于建筑內(nèi)外墻壁等。③建筑屋面：太陽能技術；屋頂雨水收集+儲水一體化系統(tǒng)；農(nóng)業(yè)種植的綠色屋頂。④建筑通風：熱能再生的節(jié)能通風系統(tǒng)；可以改善微氣候的建筑天井、天窗；新風系統(tǒng)；合理利用周圍環(huán)境布置建筑前冷巷。⑤建筑外添加圍護結構：建筑中的圍護結構主要承擔了與外部熱量的交換職能。在原有建筑外添加圍護結構能夠有效地降低耗能，而且可以更合理地調(diào)節(jié)室內(nèi)溫度、濕度，使得室內(nèi)環(huán)境更加宜人、宜居。包括遮光柵格、水平薄板等[7]。⑥遮陽結構：凸陽臺、遮光板等。⑦其他：此外，還有一些新型的應用到建筑中的節(jié)能減排方式。比如水循環(huán)技術、主動冷梁系統(tǒng)、供暖溫控與測量技術、可再生能源技術[8]。

3.2節(jié)能設計中的降聲改造方法

王英[9]等人在上海某兩棟居住樓進行了隔聲降噪改造，改造前后室內(nèi)外聲環(huán)境噪聲監(jiān)測表明，《住宅設計標準》對改造設計及評價具有很好的指導性，在既有住宅隔聲改造中具有較好的適用性。他們的方法包括但不限于：①更換隔聲門窗，且東、西面（不同迎聲面）采用不同標準的隔聲窗型。②對安裝雙排窗的陽臺進行加固。③將陽臺板改為加厚的鋼筋混凝土墻，以滿足承載力，并增加墻體隔聲量。④入戶門改為密封性能較好的鋼制隔聲防盜門（帶門檻）。⑤對漏聲孔洞采取措施，對空調(diào)管道、電視機天線入端管道及其接口等使用柔性隔聲材料進行封堵。這些方法都有良好的減噪效果，直觀地表現(xiàn)在改造前后用儀器測量發(fā)現(xiàn)，聲音分貝數(shù)字下降明顯。

4建筑節(jié)能降噪應用于舊城更新設計中——以桂林市八角塘片區(qū)為例

4.1桂林市八角塘片區(qū)概況

八角塘片區(qū)位于桂林市舊城核心區(qū)——疊彩區(qū)內(nèi)部，東臨漓江，西至中山北路，南至鳳北路，北至疊彩路，周邊景區(qū)有疊彩山、伏波山、靖江王府、木龍湖等。八角塘片區(qū)所屬桂林市的氣候：桂林市地處低緯，屬亞熱帶季風氣候，處于夏熱冬冷氣候區(qū)[10]。境內(nèi)氣候溫和，雨量充沛，無霜期長，光照充足，熱量豐富，夏長冬短，四季分明且雨熱基本同季，氣候條件十分優(yōu)越。

4.2桂林市建筑節(jié)能現(xiàn)狀與措施

4.2.1片區(qū)內(nèi)建筑節(jié)能現(xiàn)狀。1）片區(qū)內(nèi)建筑現(xiàn)狀八角塘片區(qū)建筑材質(zhì)：主要包括青灰色石磚（45-46年）、石塊、大理石、混凝土、紅磚、石子、真石漆。節(jié)能隔聲效果：低層住宅中上下層樓板較薄，保溫防潮性差；多層住宅樓內(nèi)存在漏聲孔洞，四周及上下樓層保溫、隔聲效果差。2）片區(qū)內(nèi)建筑現(xiàn)有節(jié)能措施①合理利用自然資源的優(yōu)勢：合理利用自然光線；天井通風以及借助縱向貫通的中庭自然通風。②考慮到當?shù)乜諝鉂穸龋糠纸ㄖ捎媚透子诰S護的建材。③在陽光直射處設置有遮陽板。④建筑朝向較好，適應周圍環(huán)境合理布局。3）適用于八角塘片區(qū)的建筑節(jié)能降噪方式因其舊城的特殊性，我們在進行節(jié)能改造時要盡量避免添加和拆除，盡量保存舊城區(qū)建筑的原存部分，同時注重環(huán)保。4.2.2建筑節(jié)能措施。1）建筑節(jié)能方式①為片區(qū)內(nèi)建筑安裝節(jié)能門窗，雙層玻璃窗和鋼制防盜門取代木窗、木門。②在建筑外表面采用粉刷、噴涂保溫涂料等方式，或經(jīng)過“粘貼、螺釘固定、界面活性處理、掛網(wǎng)、摸灰”等一系列步驟外貼保溫材料。③建筑屋面：在屋頂使用太陽能技術，實現(xiàn)電力自給自足，達到低碳目的。④建筑通風:為一些老建筑，特別是層高較高的建筑開設建筑天井、天窗。合理利用周圍環(huán)境布置建筑前冷巷。⑤為一些無窗沿的建筑搭建遮光板。2）降噪方式①將老舊住宅門窗更換為隔聲門窗，比如雙層玻璃窗相對于單層玻璃窗就有很好的隔聲效果。②對安裝雙排窗的窗洞四周進行縫隙封補，比如泡沫膠。③將薄樓板改為加厚的鋼筋混凝土墻，使其更堅固的同時增加墻體隔聲量。④入戶門改為密封性較好的鋼制隔聲防盜門。⑤對漏聲孔洞采取措施，對空調(diào)管道、電視機天線入端管道及其接口等使用柔性隔聲材料進行封堵。

5反思與啟示

本文以桂林市老城區(qū)內(nèi)八角塘片區(qū)為例，探究了一些節(jié)能方法在舊城區(qū)更新設計中的適用性。文章尚且有一些不足，例如：對于具體材料的選取應該進一步明確。針對處在不同氣候區(qū)的舊城中的建筑也應該有不同的方式去進行保護，以達到可持續(xù)的目的。比如聚苯乙烯(EPS/XPS)泡沫保溫材料在北方無法應用，因為在干燥環(huán)境中，其抗拉強度嚴重降低，所以聚苯乙烯泡沫保溫材料的應用具有很強的地域性，且不宜應用于高層建筑物。不過，舊城區(qū)仍然集聚了城市絕大多數(shù)的人口和經(jīng)濟活動，舊城區(qū)的能源消耗及其溫室氣體排放也占了城市整體的相當大一部分。所以舊城區(qū)建筑的能耗問題在某種層面上是一般性問題。文章基于舊城區(qū)內(nèi)建筑提到的節(jié)能降噪等改造方法，也普適于其他城市可持續(xù)發(fā)展過程中的舊城區(qū)更新設計，為可持續(xù)發(fā)展目標下其他城市舊城區(qū)更新設計提供參考。

作者:張茜 金奇志 單位:桂林理工大學 廣西新能源與建筑節(jié)能重點實驗室