旧工业建筑绿色节能改造技术的应用研究

刘东宏

（四川众铭建筑设计有限公司，甘肃 兰州 730000）

当前城镇化发展进程不断加快，部分旧工业建筑已经严重影响到城市整体的形象，急需对其进行改造。但由于传统改造技术含量偏低，并且没有引入绿色环保概念，造成了大量能源和资源的严重浪费[1]。基于此，本文针对旧工业建筑的改造问题，开展对其绿色节能改造技术的设计研究。

1 旧工业建筑绿色节能改造技术的应用

1.1 旧工业建筑外围护结构节能改造

在早期的老旧工业建筑中，耗能最高的结构为建筑外围结构，此部分结构的能耗约占建筑整体能耗的70.0%，其中外墙结构、窗框结构与建筑屋顶可在建筑中传递的热量分别为20%、30%与35%。由此可知，实施建筑外围护结构节能改造工程，可以降低旧工业建筑整体能耗在传递中的热量损失。针对提出的观点，可以选择高效率保温隔热类的材料，进行建筑外部墙体的铺设，并根据建筑工程的综合需求，与室内温度要求，对墙体进行保温设计[2]。而针对旧工业类型的建筑而言，直接在外部墙体上加装或铺设保温层的方式，所起到的作用是微乎其微的，因此，可以参照内外温差理论，对外部维护区域，实施绿色节能改造设计。确保通过此种设计方式，使室内环境达到一种“保温”与“隔热”的效果，而要在具体工程中落实此项措施，满足工程的此种设计目的，施工单位提出一种设置墙体外围结构种植构件的方式，并在完成对绿植的初步处理后，对植被与盆栽进行移植，使绿植在建筑周围形成一个“绿化带”或“绿化墙”，此种改造方式不仅可以满足建筑节能改造工程的基础需求，也可以在一定程度上起到绿化与装饰环境的作用。

尽管围护结构中的门窗类结构在外墙维护结构中的占比较低，但将其与建筑中的其它结构进行比对后可知，门窗结构的保温隔热性能是最差的，施工方倘若忽视了对门窗结构的保温设计，不仅会影响室内的保温效果，也会影响旧工业建筑的隔音效果。因此，在对旧工业建筑中的门窗类结构进行节能设计时，可以从门窗选材与门窗施工工艺两个方面进行改进[3]。例如，在进行材料选择时，可优先选择以Low-E 材料为主的低辐射透明玻璃，此种玻璃在建筑结构中应用时，可满足光谱选择性需求，也可根据建筑所属地区的光照差异性进行光线过滤，减少直射在室内的紫外线，保留室内温度，从而达到一种最佳保温效果。总结上述提出的有关研究成果，对旧工业建筑外窗结构节能改造方法进行整理，如表1 所示。

表1 旧工业建筑外窗结构节能改造方法

总体来说，在进行此部分改造时，应从建筑整体结构层面考虑，并综合节能改造需求，选择与地区环境较为匹配的植被作为绿化设计材料，例如，南方地区环境较为潮湿、闷热，因此，可以选择热带植被作为“绿化带”设计的植被，北方地区环境温差较大、整体较为干燥，因此，可以选择生存能力较强的植被进行绿化改造设计。

1.2 基于绿色材料设计建筑节能设备

在对建筑进行绿色节能改造过程中，还可通过选择绿色材料的方式，对建筑节能设备进行设计。而此时，太阳能电池板便是一个很好的选择，将太阳能电池板应用到改造设计中，可以利用太阳能对建筑内设备进行供电[4]。对于进深较大的工业厂房设置反光板，利用反射光原理，将直射光线引进后照射在顶棚，避免强光直射对人眼造成刺激。反射光原理见图1。

图1 反射光原理

对太阳能电池板反射的光线进行热传导计算。见下公式。

1.3 基于能源再利用理念的水资源节能改造

大部分旧工业建筑在其早期设计阶段并没有考虑到对水资源的综合利用问题，因此在对给排水管道设计时，存在严重的能源、资源浪费问题。针对这一问题，本文引入能源再利用理念，重新对给排水管道结构进行改造设计。水资源的消耗主要来自自来水，因此针对水资源的再利用问题从污水处理、雨水利用和节水器选择三个角度考量。大部分旧工业建筑结构为对称形式排布，这一结构对于雨水的收集具有更加积极的作用，但由于受到周围地理环境和季节变化的影响，雨水的收集常常存在不稳定的问题。针对这一问题，本文引入如图2 所示的雨水收集流程，实现对雨水资源的稳定采集。

图2 旧工业建筑雨水收集流程

由于在工业生产过程中，产生的污水无法直接进行二次利用，因此还需要对其及时进行净化处理，在污水净化程度符合相应的标准后，才能够将其二次利用，用于绿化、洗车、冲洗厕所等。因此，综合污水净化处理需要，引入如图3 所示的污水净化结构。

图3 工业污水净化结构

将旧工业建筑中各个需要水资源消耗的区域产生的污水汇总，并通过净化装置对其进行净化处理，将符合水资源二次利用标准的水资源重新引入到各个区域内，最后将无法实现再次利用的废水用作绿化或直接排放到污水处理管道当中，实现对水资源的二次甚至多次利用。

2 对比实验

选择某建成于1985 年的旧工业厂房作为本文对比实验的依托项目。该旧工业厂房共分为5 层，总占地面积约为6.2 万平方米，由于该旧工业厂房当前已经出现严重破损问题，严重影响该建筑的正常使用，因此急需一种合理的改造技术实现对旧工业厂房的全面优化。因此，综合本文上述论述，引入本文提出的绿色节能改造技术和出台的改造技术针对该旧工业厂房进行改造，其中#1 区域、#2 区域、#3 区域和#4 区域采用本文提出的改造技术完成相应施工，#5 区域采用传统改造技术完成相应施工，已知五个区域内结构基本相同，确保本文实验的可对比性。将两种改造技术在实施过程中达到预期改造质量后产生的各类能源的消耗情况作为对比指标，验证两种改造技术的节能效果，将实验结果绘制成表2 所示。

表2 两种改造技术施工中节能效果对比表

综合表2 当中多组数据可以看出，前四个改造区域与第五个改造区域相比，无论是在钢材消耗量、原煤消耗量、水消耗量，还是在水泥消耗量上都明显更多。在达到相同的改造质量的前提条件下，各类能源、资源消耗量越大，则说明该改造技术在实际应用中的节能效果越差，反之各类能源、资源的消耗量越小，则说明该改造技术在实际应用中的节能效果越好。因此，通过上述实验得出，本文提出的绿色节能改造方法能够在满足工程质量的前提条件下，减少能源和资源浪费，为旧工业建筑的可持续发展提供技术支持。

结束语

为了能将更多的闲置旧工业建筑再次投入市场使用，本文开展了此次研究，虽然此次改造设计的覆盖面较广，但在技术应用方面，仍落后于欧美国家，因此，可以将此部分工程作为一个长期工作，通过后续的不断实践与研究，完善改造方案。