歷史建筑的節(jié)能改造研究楊軍衛(wèi)杭州市京杭運(yùn)河杭州河段綜合保護(hù)委員會(huì)浙江杭州310000摘要:為實(shí)施對(duì)歷史建筑的節(jié)能綜合改造,通過(guò)對(duì)杭州歷史建筑能耗現(xiàn)狀的調(diào)査,分析了歷史建筑圍護(hù)體系熱工性能、戶門和外窗氣密性、可再生能源利用、資源回用、自然通風(fēng)和天然采光等方面存在的問(wèn)題,提出了節(jié)能綜合改造的技術(shù)手段,并指出了當(dāng)前我國(guó)歷史建筑節(jié)能綜合改造的瓶頸關(guān)鍵詞:歷史建筑;節(jié)能改造1概況杭州是近代中國(guó)的旅游中心,建設(shè)有大量的歷史建筑。杭州還擁有具有保護(hù)和保留價(jià)值的文物建筑、保留歷史建筑和具有濃郁地方特色建筑。杭州歷史建筑根據(jù)功能可分為公共建筑、工業(yè)建筑、住宅建筑和宗教建筑,其中,以公共建筑和住宅建筑最具代表性。由于建造年代久遠(yuǎn)和維護(hù)管理欠缺,杭州歷史建筑普遍能耗較高,其平均單位面積能耗不僅與發(fā)達(dá)國(guó)家存在巨大差距,而且與我國(guó)現(xiàn)行規(guī)范相比也存在明顯不足。隨著對(duì)環(huán)境保護(hù)的日益重視和礦物能源的日益枯竭,資源節(jié)約和環(huán)境友好成為當(dāng)今社會(huì)發(fā)展的主流。按照杭州市建筑節(jié)能規(guī)劃。通過(guò)歷史建筑圍護(hù)體系、采光、通風(fēng)、再生資源利用、能耗管理等節(jié)能綜合改造手段的實(shí)施,不僅可明顯降低其能耗,還可顯著提高其居住舒適度,使歷史建筑走上可持續(xù)發(fā)展的道路。2杭州歷史建筑能耗現(xiàn)狀和存在的問(wèn)題2.1現(xiàn)狀杭州建筑能耗已不能滿足當(dāng)代的發(fā)展要求。我國(guó)既有住宅的單位面積能耗約為發(fā)達(dá)國(guó)家的2~3倍,而歷史建筑的能耗差距更大。22存在問(wèn)題(1)歷史建筑多采用木門和配置單層普通玻璃的木質(zhì)格窗。經(jīng)過(guò)多年使用后由于木材的干縮和老化,木質(zhì)門窗的氣密性變差,熱工性能顯著降低;稍后的歷史建筑開始使用鋼窗,其采光和氣密性有所提高,但其保溫隔熱較差,易成為冷橋,是冬天圍護(hù)結(jié)構(gòu)保溫隔熱最薄弱的環(huán)節(jié)。(2)多采用木屋架和機(jī)制粘土瓦。由于缺乏合理的屋面保溫材料,常采用吊頂,形成封閉的閣樓,以保溫隔熱,(3)外墻多為實(shí)心粘土磚墻,當(dāng)磚墻厚度僅為20mm時(shí),其傳熱系數(shù)與現(xiàn)行規(guī)范存在一定差距(4)經(jīng)多年使用后,其設(shè)備己明顯老化,運(yùn)行效率低。(5)由于使用過(guò)程中的不合理分隔和添建,使室內(nèi)的風(fēng)環(huán)境和光環(huán)境劣化?？傊?歷史建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)普遍傳熱系藪大、保溫隔熱性能差,特別是冬夏兩季能量損失嚴(yán)重;自然通風(fēng)不暢加大了空調(diào)負(fù)荷;天然采光不足增加了照明用電;設(shè)備老化降低了使用效率;未充分利用可再生資源;未進(jìn)行能耗綜合智能控制等均導(dǎo)致歷史建筑的能耗居高不下3節(jié)能綜合改造措施歷史建筑由于蘊(yùn)含豐富的歷史文化信息,因而應(yīng)在保護(hù)的基礎(chǔ)上進(jìn)行綜合改造利用。在綜合改造過(guò)程中應(yīng)合理運(yùn)用圍護(hù)體系節(jié)能改造、自然通風(fēng)、天然采光、再生能源利用、資源回用、新型空調(diào)、能效智能控制等先進(jìn)技術(shù)進(jìn)行節(jié)能綜合改造,全面降低歷史建筑的能耗水平,顯著改善歷史建筑的居住舒適度。3.1圍護(hù)結(jié)構(gòu)的節(jié)能改造根據(jù)歷史建筑的不同保護(hù)要求,其外墻、門窗和屋蓋均可j苦能誥目體措施包括提高圍護(hù)體系熱工性能、增加門窗氣密性、增加外窗遮中國(guó)煤化工性和CNMHG圍護(hù)體系熱工性能提升的節(jié)能潛力最大。在確保外立面保護(hù)要求的基礎(chǔ)上,結(jié)合外墻老化損傷維護(hù),進(jìn)行外墻保溫改造。在保證屋蓋保護(hù)要求的基礎(chǔ)上,結(jié)合屋蓋維修,在屋面內(nèi)側(cè)增設(shè)保溫層。在圍護(hù)結(jié)構(gòu)節(jié)能改造過(guò)程中,要保證保溫材料具有良好的耐候性。外窗節(jié)能改造主要包括4種方法:利用原有窗扇框,將原單層普通玻璃更換為雙層隔熱玻璃,這一方法操作簡(jiǎn)單快捷;在原有窗扇上增設(shè)隔熱玻璃并用細(xì)木條封邊,主要適用于木質(zhì)窗框的低造價(jià)改造上;在外窗內(nèi)側(cè)增設(shè)第2道窗,裝設(shè)隔熱玻璃,第2道窗的材料根據(jù)內(nèi)部環(huán)境的具體要求可選擇木材、鋁材和鋁塑等;更換新的復(fù)式結(jié)構(gòu)窗,復(fù)式結(jié)構(gòu)窗將2道窗扇結(jié)合起來(lái),其外側(cè)窗扇只裝單層玻璃,可用細(xì)木條固定,注重與建筑風(fēng)格和歷史外貌相協(xié)調(diào),內(nèi)側(cè)為隔熱玻璃,注重節(jié)能效果。3.2自然通風(fēng)改善通風(fēng)對(duì)居住條件舒適度十分重要,它是決定健康和舒適的重要因素之一。通過(guò)自然通風(fēng)優(yōu)化室內(nèi)氣流組織并提高通風(fēng)效率,確保室內(nèi)的衛(wèi)生、健康要求,并達(dá)到節(jié)約能源、降低建筑運(yùn)行能耗的目的。由于部分歷史建筑在使用過(guò)程中進(jìn)行了不合理的分隔和插建,使局部通風(fēng)不暢,因而自然通風(fēng)改善是歷史建筑節(jié)能改造的重要環(huán)節(jié)。歷史建筑可通過(guò)設(shè)置導(dǎo)風(fēng)板自然通風(fēng)器,適當(dāng)改變房屋內(nèi)部不合理的隔斷,在隱蔽處適當(dāng)增加送風(fēng)口等技術(shù)手段來(lái)改善室內(nèi)風(fēng)環(huán)境、提高居住舒適度、降低夏季空調(diào)能耗等。當(dāng)歷史建筑外立面無(wú)保護(hù)要求時(shí),還可采用調(diào)節(jié)門窗洞口大小及位置、增加通風(fēng)口、改變挑檐位置等技術(shù)手段。33天然采光改造天然光是一種無(wú)污染、可再生的天然優(yōu)質(zhì)光源,具有照度均勻、無(wú)眩光、持久性好等特點(diǎn),可減輕季節(jié)性的情感錯(cuò)亂和慢性疲勞等。合理使用天然光,不僅可降低歷史建筑的能耗,還能提供健康的室內(nèi)光環(huán)境?？刹捎脙?yōu)化照明設(shè)計(jì),選用節(jié)能燈具,設(shè)置導(dǎo)光管、采光擱板和透過(guò)型遮陽(yáng)等技術(shù)手段來(lái)改善室內(nèi)光環(huán)境,降低照明能耗。當(dāng)歷史建筑外立面無(wú)保護(hù)要求時(shí),還可合理增設(shè)采光口,改變已有側(cè)窗和天窗的位置和尺寸。34再生能源利用再生能源(太陽(yáng)能、風(fēng)能、潮汐能、地能、生物能等)的利用可節(jié)約一次能源消耗、減少溫室氣體排放,促進(jìn)歷史建筑改造再利用的環(huán)境友好性?？紤]到杭州的氣候特點(diǎn)和運(yùn)營(yíng)成本,歷史建筑現(xiàn)階段可大力推廣利用太陽(yáng)能發(fā)電、太陽(yáng)能采暖和太陽(yáng)能熱水系統(tǒng),其中,太陽(yáng)能熱水器系統(tǒng)既經(jīng)濟(jì)又成熟。在歷史建筑改造過(guò)程中,太陽(yáng)能熱水系統(tǒng)既可成片安裝在屋面或閣樓處,增加夏天屋頂?shù)母魺嵝Ч?又可安裝在陽(yáng)臺(tái)上,提高太陽(yáng)能利用率。還可結(jié)合實(shí)際情況適當(dāng)利用地能、風(fēng)能、潮汐能和生物能。通過(guò)可再生能源的綜合利用,可進(jìn)一步降低歷史建筑的能耗。3.5資源回收利用資源回用主要指節(jié)水和節(jié)材。節(jié)水主要包括開源和節(jié)流,開源主要指雨水和中水的收集回用,節(jié)流主要包括選用節(jié)水型器具、培養(yǎng)節(jié)水意識(shí)、養(yǎng)成良好用水習(xí)慣等?？紤]到杭州降雨量充沛以及中水回用成本仍較高,現(xiàn)階段可考慮雨水的下滲回用,同時(shí)應(yīng)更換節(jié)水型器具,注重水資源的節(jié)約和回用。在改造過(guò)程中還需考慮材料的節(jié)約和循環(huán)利用,即在建筑全生命周期中實(shí)現(xiàn)資源和能源利用效率的最大化。節(jié)材的手段主要有兩種:提高原有材料的回收利用率,優(yōu)先選用綠色環(huán)保的新型材料。在歷史建筑改造過(guò)程中,應(yīng)盡可能利用拆除的材料或綠色材料,減少材料生產(chǎn)和運(yùn)輸過(guò)程中對(duì)能源的消耗。3.6新型空調(diào)結(jié)合歷史建筑特點(diǎn),在其改造過(guò)程中可選用家用集中空調(diào)系統(tǒng)。家用集中空調(diào)系統(tǒng)兼具傳統(tǒng)中央空調(diào)和房間空調(diào)器兩者的優(yōu)點(diǎn),具有舒適、節(jié)能、容量調(diào)節(jié)方便、保證全居室所有房間的空調(diào)效果、不破壞建筑外觀、物業(yè)管理方便、隨用隨開與結(jié)中血空調(diào)相比可省去專用機(jī)房,且管路安排及調(diào)試比較簡(jiǎn)單,方便室內(nèi)裝修中國(guó)煤化工CNMHG入新風(fēng),改善室內(nèi)空氣品質(zhì),免除“空調(diào)病”的煩惱,且能避免因懸掛空調(diào)外機(jī)而影響歷史建筑外觀及造成的不安全隱患。通過(guò)選用新型高效的空調(diào)系統(tǒng),優(yōu)化管線和風(fēng)口布置,可降低歷史建筑空調(diào)系統(tǒng)的能耗3.7智能控制和管理歷史建筑由于建造年代久遠(yuǎn),普遍缺乏智能化管理系統(tǒng)。而有效的節(jié)能技術(shù)必須依賴成功的智能控制和管理,才能達(dá)到預(yù)期的節(jié)能效果。在歷史建筑節(jié)能綜合改造過(guò)程中,應(yīng)選擇合理和經(jīng)濟(jì)的智能化系統(tǒng),以提髙管理水平和能源利用效率。通過(guò)智能控制和管理,可確保歷史建筑節(jié)能綜合改造和居住環(huán)境改善目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)。4節(jié)能綜合改造實(shí)施的瓶頸當(dāng)前,杭州歷史建筑節(jié)能綜合改造的推進(jìn)還比較緩慢,存在的瓶頸主要包括以下三方面:4.1對(duì)節(jié)能環(huán)保理念的認(rèn)識(shí)不足所有先進(jìn)的理念和技術(shù)都必須依賴人去實(shí)施。雖然近年來(lái)杭州加大了對(duì)節(jié)能環(huán)保意義的宣傳,也取得了可喜的效果,但節(jié)能環(huán)保理念還沒(méi)有深入人心,而成為每個(gè)人最基本的行為準(zhǔn)則。當(dāng)前的重中之重仍應(yīng)加大對(duì)節(jié)能環(huán)保理念的宣傳力度,培養(yǎng)節(jié)能環(huán)保的生活習(xí)慣,使歷史建筑業(yè)主具節(jié)能改造的緊迫感。4.2對(duì)節(jié)能環(huán)保的政策法規(guī)支持不足先進(jìn)的技術(shù)措施在實(shí)施初期由于規(guī)模較小,往往成本較高,如沒(méi)有政策法規(guī)的有力支持,必將舉步維艱。當(dāng)前,我國(guó)雖然較之前加大了支持力度,但與先進(jìn)國(guó)家相比,仍有巨大差距只有加大對(duì)歷史建筑節(jié)能改造的政策扶持和稅收減免力度,才能使歷史建筑的節(jié)能改造在更大范圍內(nèi)推4.3對(duì)節(jié)能環(huán)保的研究還很不足應(yīng)當(dāng)清醒地認(rèn)識(shí)到我國(guó)節(jié)能環(huán)保技術(shù)研究與先進(jìn)國(guó)家的巨大差距,故引進(jìn)部分國(guó)外的先進(jìn)技術(shù)不僅可行,而且必須,但應(yīng)避免不切實(shí)際地照搬國(guó)外技術(shù),應(yīng)在考慮我國(guó)國(guó)情和技術(shù)特點(diǎn)的基礎(chǔ)上,引進(jìn)、消化吸收后再使用。歸根到底,就是要加大歷史建筑節(jié)能綜合改造技術(shù)的硏究投入,拓寬研究領(lǐng)域和思路,才能保證歷史建筑節(jié)能改造的長(zhǎng)期健康發(fā)展結(jié)語(yǔ)總之,在歷史建筑保護(hù)和改造利用過(guò)程中,應(yīng)認(rèn)真考慮其能耗問(wèn)題,通過(guò)節(jié)能綜合改造切實(shí)降低能耗,提升其居住舒適度。在歷史建筑改造方案實(shí)施前,應(yīng)對(duì)其節(jié)能效果進(jìn)行模擬分析和綜合評(píng)估,通過(guò)方案優(yōu)化,提高歷史建筑的綜合節(jié)能效果,營(yíng)造“以人為本”的人居環(huán)境。杭州歷史建筑節(jié)能綜合改造的有效實(shí)施,是杭州建設(shè)“資源節(jié)約型、環(huán)境友好型”城市的有益實(shí)踐,為杭州和全國(guó)既有建筑的節(jié)能改造提供了參考中國(guó)煤化工CNMHG