上海某保護(hù)性賓館的建筑節(jié)能改造分析

李崢嶸， 蔡曉辰

（1.同濟(jì)大學(xué)，上海 200092；2.上海建筑裝飾（集團(tuán)）設(shè)計(jì)有限公司，上海 200041）

0 引言

作為近現(xiàn)代中國的經(jīng)濟(jì)、金融中心，上海擁有眾多仍在使用的歷史保護(hù)性建筑，這類建筑多建造于20世紀(jì)上半葉，部分建筑雖經(jīng)過一定的改造，但總體而言存在著空調(diào)采暖設(shè)備老化、運(yùn)行效率低下，圍護(hù)結(jié)構(gòu)并不具備保溫隔熱性能等一系列問題。因此，對(duì)該類建筑空調(diào)系統(tǒng)的改造勢在必行。目前，大部分保護(hù)建筑在改造時(shí)，均較為注重保護(hù)建筑修舊如舊恢復(fù)原貌的原則，以保護(hù)文物的態(tài)度對(duì)待改造。這樣的做法無可后非，但在能源危機(jī)日益嚴(yán)重的今天，建筑節(jié)能逐步成為建筑改造中所關(guān)注的重點(diǎn)。因此，對(duì)建筑原貌和歷史功能保護(hù)的同時(shí)，又要對(duì)改造后的建筑滿足當(dāng)前的節(jié)能設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)是當(dāng)前此類保護(hù)建筑改造的重點(diǎn)與難點(diǎn)。

本文以上海市某保護(hù)性賓館為例，圍繞保護(hù)與節(jié)能并重的改造要求，對(duì)其空調(diào)系統(tǒng)的改造進(jìn)行剖析。

1 項(xiàng)目概況

本次研究是以某實(shí)際保護(hù)建筑項(xiàng)目為依托，該項(xiàng)目地處市中心腹地，建筑功能為賓館酒店。建筑為九層混合結(jié)構(gòu)，建筑面積11 051.11m2，1931年竣工。該建筑重點(diǎn)保護(hù)內(nèi)容為：該建筑的東立面及南立面為外部重點(diǎn)保護(hù)部位，不得改變。本建筑曾于20世紀(jì)90年代進(jìn)行過空調(diào)系統(tǒng)的改造，添置了燃煤鍋爐+冷水機(jī)組的冷熱源以及相應(yīng)的末端空調(diào)系統(tǒng)。目前，該套系統(tǒng)末端設(shè)備老化管路腐蝕嚴(yán)重已不能滿足當(dāng)前建筑的冷熱負(fù)荷需求以及現(xiàn)行的節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定。因此，要在兼顧保護(hù)賓館原有歷史風(fēng)貌和建筑功能的前提下，對(duì)其空調(diào)系統(tǒng)進(jìn)行節(jié)能改造。本文著重圍繞冷熱源、空調(diào)系統(tǒng)末端以及圍護(hù)結(jié)構(gòu)等幾方面進(jìn)行討論。

2 建筑節(jié)能改造主要內(nèi)容

2.1 空調(diào)冷熱源的改造

根據(jù)既有保護(hù)建筑的情況實(shí)地查勘，發(fā)現(xiàn)原有鍋爐房面積和空調(diào)機(jī)房面積之和為210m2，在本次改造中該賓館的功能定位要求為精品酒店，其對(duì)機(jī)電設(shè)備要求更高，新增了軟水凈化、智能化弱電安防系統(tǒng)等等，對(duì)后勤用房需求相應(yīng)增加。由于該建筑保護(hù)要求不得改動(dòng)建筑原有的外貌，保持建筑內(nèi)部原結(jié)構(gòu)體系，因此，其外墻無法掛裝室外機(jī)也無法對(duì)既有保護(hù)建筑進(jìn)行外圍或地下擴(kuò)建來爭取更多功能用地的前提下，需要進(jìn)一步壓縮功能用房面積。針對(duì)改造前所需要的問題，進(jìn)行了空調(diào)冷熱源的方案比較。

表1 空調(diào)冷熱源方案比較

最終選取了燃?xì)怃寤囄帐街评錂C(jī)組作為了本項(xiàng)目的空調(diào)冷熱源。溴化鋰吸收式制冷以燃?xì)鉃槟茉?，通過其直接燃燒產(chǎn)生高溫?zé)煔庾鳛闊嵩?，利用吸收式制冷循環(huán)的原理，可以同時(shí)制冷、采暖以及衛(wèi)生熱水兼顧，實(shí)現(xiàn)一機(jī)多用的功能；可以解決保護(hù)建筑改造項(xiàng)目中對(duì)功能用房面積緊張的問題，節(jié)省了100m2設(shè)備用房，同時(shí)也節(jié)省了基建費(fèi)用。由于該建筑的東南立面為重點(diǎn)保護(hù)部位，因此溴化鋰機(jī)組的主機(jī)房設(shè)置于底層西北角，相應(yīng)的燃?xì)獾冗M(jìn)戶管道從相對(duì)而言非重點(diǎn)保護(hù)立面的北側(cè)外墻接入。冷卻塔和冷卻水箱相對(duì)集中設(shè)置于屋頂層的西側(cè)，隱于屋頂頂層?xùn)|南角塔樓的后方，兼顧了對(duì)重點(diǎn)保護(hù)區(qū)域的東南側(cè)外觀保護(hù)與設(shè)備散熱通暢要求。

相對(duì)于之前的冷熱源而言，溴化鋰吸收式制冷機(jī)組在滿足該保護(hù)建筑用地需求的同時(shí)，還具有較明顯的節(jié)能效益。利用eQUEST能耗分析軟件對(duì)該大樓進(jìn)行建筑能耗分析，得出結(jié)果：在改造前后，該建筑年能耗量（耗電及耗煤量）折合為標(biāo)準(zhǔn)煤見表2。相對(duì)于改造前能耗降低了11.7%，改造后，建筑年能耗值為588.04t標(biāo)準(zhǔn)煤，小于參照建筑的年能耗657.14t標(biāo)準(zhǔn)煤。在保證相同室內(nèi)環(huán)境參數(shù)條件下，與未采取節(jié)能措施前相比，全年采暖、通風(fēng)、空氣調(diào)節(jié)和照明的總能耗減少50%。[3]（1英熱單位（BTU）=1055.06J，1t標(biāo)準(zhǔn)煤=2.927×107J）

表2 改造前后能耗比較

2.2 餐廳及宴會(huì)廳空調(diào)系統(tǒng)末端改造

由于該保護(hù)建筑二層-八層每層層高3.4m，扣除結(jié)構(gòu)梁0.45～0.6m后，梁底標(biāo)高在2.8～2.95m，建筑空間過于緊張。在該保護(hù)建筑的結(jié)構(gòu)體系不能更改情況下與裝飾專業(yè)反復(fù)協(xié)調(diào)后，對(duì)于二層餐廳包房主要采用低噪音的小型吊頂空氣處理機(jī)組，氣流組織采用單側(cè)或異側(cè)上送上回的形式，門廳采用上側(cè)送上回.餐廳區(qū)域的新風(fēng)主管在走道吊頂較低區(qū)域送入各個(gè)餐廳包房，而餐廳包房的排風(fēng)主管則在靠近包房外墻一側(cè)窗簾架可落低的上方進(jìn)行敷設(shè)。既滿足東南立面一側(cè)餐廳包房吊頂保護(hù)修復(fù)原有風(fēng)貌，又滿足了餐廳包房對(duì)空調(diào)舒適性的要求。

三～八層客房區(qū)域采用風(fēng)機(jī)盤管配合獨(dú)立新風(fēng)空調(diào)方式，每層設(shè)置1套新風(fēng)機(jī)組供本層使用。新風(fēng)機(jī)組新增加濕處理，以滿足空調(diào)用房對(duì)相對(duì)濕度的要求?？头繀^(qū)域采用上側(cè)送，上回的方式。送風(fēng)氣流貼附于吊頂，工作區(qū)處于回流區(qū)。送風(fēng)與室內(nèi)空氣充分混合，工作區(qū)的風(fēng)速較低，溫濕度比較均勻。為了平衡各客房之間的新風(fēng)量，在每個(gè)房間的新風(fēng)送風(fēng)管上設(shè)置恒風(fēng)量閥。

九樓宴會(huì)廳原為坡型屋頂局部高處層高5.7m，兩側(cè)低處為4.4m。保護(hù)要求是恢復(fù)原有宴會(huì)廳的裝飾風(fēng)貌前提下進(jìn)行重新設(shè)計(jì)。宴會(huì)廳高處的吊頂5.6m，0.1m的空間僅用于裝飾吊頂?shù)幕謴?fù)。該區(qū)域的空調(diào)系統(tǒng)形式采用具有穩(wěn)壓作用的空調(diào)箱集中送風(fēng)?？照{(diào)靜壓箱設(shè)置于屋面上，送風(fēng)管道與新風(fēng)管道沿坡屋面低處兩側(cè)接入宴會(huì)廳的兩側(cè)，該氣流組織采用上送下回的方式。在兩側(cè)狹長寬度較小的吊頂空間內(nèi)，敷設(shè)的通風(fēng)管道須在保證等截面的條件下加大長寬比，以減少寬度，保證空調(diào)管道足夠的安裝距離和空間，如圖2所示。

2.3 圍護(hù)結(jié)構(gòu)改造

本建筑原有建筑工況為：外墻采用240mm粘土磚墻，外墻粉刷厚度約為50mm厚混合砂漿，八十年代增貼了一層外墻面磚，九十年代增加了一層磚紅色噴砂（真石漆），內(nèi)墻粉刷為30mm厚1：2.5混合砂漿抹灰，外門窗為單片實(shí)腹鋼窗，屋面為100mm厚混凝土，20mm水泥砂漿面層。通過表一可以看出改造前的傳熱系統(tǒng)已經(jīng)不能滿足現(xiàn)行公共建筑節(jié)能設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)（DGJ08-107-2004 J10307-2003）。

2.3.1 外門窗改造

在本項(xiàng)目改造中，對(duì)建筑的外墻面門窗進(jìn)行了調(diào)換。由于原為單玻璃鋼窗其保溫隔熱性能較差，是圍護(hù)結(jié)構(gòu)隔熱保溫較薄弱的環(huán)節(jié)。因此，將原有單片實(shí)腹鋼窗全部換成鋁合金斷橋隔熱的中空玻璃窗，玻璃采用雙層低輻射膜Low-e中空玻璃5＋6A+5，并且考慮到對(duì)重點(diǎn)保護(hù)的外立面不受影響，這些門窗都是直接定制的，從外觀上與原有鋼窗門近似。該類具有低輻射玻璃窗具有長波輻射的發(fā)射率及吸收率低的特點(diǎn)，可以降低玻璃的輻射換熱，增加輻射換熱的熱阻。此次，外窗門的改造對(duì)改善外窗的保溫隔熱性能和外窗的氣密性起到相當(dāng)重要的作用。

2.3.2 外墻修繕

由于該項(xiàng)目的保護(hù)重點(diǎn)就是東南側(cè)的外墻，因此針對(duì)重點(diǎn)保護(hù)的部位，本次改造就以修繕為主。建筑外墻不適合做外保溫，所以在保留外墻粉刷厚度約為50mm厚混合砂漿、兩層外墻磚及內(nèi)墻30mm厚1∶2.5混合砂漿抹灰的基礎(chǔ)上，采用兩層界面劑兩層柔性防水膩?zhàn)觾蓪油鈮ν苛系那疤嵯?，傳熱系?shù)減少了11.4%，或認(rèn)為其具有一定的保溫作用。

2.3.3 屋面改造

根據(jù)歷史圖紙恢復(fù)屋面原狀拆除屋面搭建還原其平屋面功能。屋面改造的內(nèi)容包括修理屋面排水溝、女兒墻以及重新敷設(shè)屋面防水層，并在防水層的上部鋪設(shè)憎水性材料的聚苯泡沫板保溫層。其鋪設(shè)的厚度在50～170mm。這種倒置式屋面保溫層直接暴露在大氣中，為了防止紫外線的直接照射、該材料泡水后上浮以及人為損害，在保溫層的上部采用配筋細(xì)石混凝土進(jìn)行保護(hù)，局部屋面考慮到美觀因素增加水泥砂漿粉光粘貼面磚。

通過以上改造及修繕措施，各部分的圍護(hù)結(jié)構(gòu)的傳熱系數(shù)[1]進(jìn)行比較見表2。

表2 改造前后圍護(hù)結(jié)構(gòu)傳熱系數(shù)對(duì)比W/（m2·K）

3 結(jié)語

（1）在保護(hù)建筑改造項(xiàng)目中，可以通過空調(diào)冷熱源、空調(diào)系統(tǒng)末端改造以及圍護(hù)結(jié)構(gòu)三個(gè)方面，在保護(hù)建筑原有歷史風(fēng)貌的同時(shí)進(jìn)行了全面的改造，兼顧了保護(hù)建筑的使用功能和空調(diào)系統(tǒng)舒適性的要求。

（2）在對(duì)保護(hù)建筑修繕改造的同時(shí)，采取較成熟的節(jié)能措施，注重保護(hù)建筑的節(jié)能設(shè)計(jì)及改造前后的節(jié)能效果，使歷史建筑具有可持續(xù)性。

（3）針對(duì)一些具有設(shè)備房但空間緊張的保護(hù)建筑從其相應(yīng)的保護(hù)要求出發(fā)，選取了燃?xì)庑弯寤嚈C(jī)組作為本項(xiàng)目設(shè)備的冷熱源，不失為一個(gè)新的途徑。

（4）在保護(hù)建筑改造設(shè)計(jì)時(shí)，由于原始建筑資料不完善，需及時(shí)結(jié)合現(xiàn)場反饋情況，與相關(guān)專業(yè)協(xié)調(diào)調(diào)整空調(diào)末端形式，兼顧建筑的節(jié)能與保護(hù)。

目前，對(duì)項(xiàng)目進(jìn)行了跟蹤回訪。本次改造得到肯定，為保護(hù)性賓館建筑改造項(xiàng)目提供相應(yīng)的借鑒。

：

[1]DGJ08-107-2004 J10307-2003.公共建筑節(jié)能設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)[S].上海市工程建設(shè)規(guī)范.

[2]GB50736-2012，2012-01民用建筑供暖通風(fēng)與空氣調(diào)節(jié)設(shè)計(jì)規(guī)范[S].中華人民共和國國家規(guī)范.

[3]趙為民，古小英.揚(yáng)子飯店的節(jié)能改造及改造效果分析[A].第六界國際綠色建筑與建筑節(jié)能大會(huì)論文集[C].