既有公共建筑內(nèi)部空間改造的節(jié)能方法探討

楊益勝　雷宏

摘要：目前，我國既有建筑和新建建筑比較而言，能源消耗高，量大面廣，難以達到節(jié)能標準。對既有建筑的節(jié)能改造是今后我國建筑節(jié)能的關(guān)鍵工作，而建筑的內(nèi)部空間又是既有建筑改造的重要的組成部分。本文從建筑內(nèi)部空間設(shè)計的角度出發(fā)，對既有公共建筑內(nèi)部空間改造的節(jié)能方法進行探討，為設(shè)計師在建筑改造過程中提供參考和借鑒。

關(guān)鍵詞：既有公共建筑；內(nèi)部空間改造；節(jié)能方法

中圖分類號：TU242文獻標識碼：A文章編號：1674-3024（2016）13-159-02

前言

隨著人們生活水平的提高，對室內(nèi)環(huán)境的舒適性和人性化要求越來越高，平面功能已不能滿足使用要求，原來不合理的空間布局急需重新改造和重組。設(shè)計師在改造過程中應(yīng)充分發(fā)揮聰明才智，提高室內(nèi)環(huán)境的舒適性和使用者的工作效率，減少人們對設(shè)備的依賴，降低建筑能耗。本文主要對建筑內(nèi)部空間的平面布局、自然通風、景觀綠化等被動式節(jié)能改造方法進行研究。

1.建筑內(nèi)部空間布局的改造

我國既有公共建筑的大部分空間布局劃分上相對模糊，整體布局混亂。對于既有公共建筑空間布局的合理改造，需要對熱環(huán)境、光環(huán)境從相似要求和相近功能方面集中改造。比如新疆某既有建筑改造應(yīng)用中，需要將人員流動頻繁的房間集中在陽光充足、溫度適宜的一面：而人員流動相對稀少的房間和輔助功能房間可以設(shè)置在相對欠缺陽光的一面：而設(shè)備用房和存儲房間通?？梢园仓糜诘叵?；類似報告廳、演播室之類的人員流動量大的房間需要安置在樓上，以此充分吸收太陽的輻射能量，降低采暖消耗。

我國既有公共建筑中，通常房間相對獨立，并且房間與房間之間缺乏聯(lián)系，使用時常給使用者帶來一定的困擾。而現(xiàn)代化公共建筑對于空間交流更加注重，在建筑設(shè)計方面常常采用開敞式空間格局，能夠有效滿足公共空間的綜合性職能需求。對于既有建筑進行內(nèi)部空間節(jié)能改造時，可以加入公共空間區(qū)域。公共空間區(qū)域一般與各個房間之間的路線比較明確，同時過往便捷，且靠近出入口，這樣才能有利于整體空間的空氣流通效率，同時也能滿足人們的快捷生活方式。在既有建筑的空間改造方面，空間布置和空間分割往往需要強調(diào)可變性。例如采用自由式隔斷，可移動或者收起，讓空間具備一定的變化功能，極大的節(jié)約空間資源，使部分空間資源能夠在多方面開發(fā)利用。在既有建筑改造中，盡可能的使空間內(nèi)隔墻采用透光或者低矮的材料進行最小化設(shè)計，保證光線照耀強度，減少不必要的照明能耗。

比如新疆某山區(qū)廠房空間改造項目中，其中的一個廠房加入了采光中庭在建筑平面的中心部位，有效的促進建筑的內(nèi)部采光效率提升：而該廠房在靠近中庭和門廳的采光面位置安排了辦公區(qū)域，既增強了辦公區(qū)域的采光效果，也改善了辦公區(qū)域的采暖能耗，同時也便于工作人員出行：而走道的位置安排在相對光線較弱的區(qū)域，有效節(jié)省人工照明白天的電耗：廠區(qū)室內(nèi)的墻面改造設(shè)計選取淺色飾面，便于光線延伸反射，增強室內(nèi)明亮程度：辦公家具布置時合理考慮采光效果，低矮家具放置于靠近采光側(cè)；辦公桌相對采光窗戶垂直放置，避免正面照射和直線反光導(dǎo)致的眩光和屏幕反射炫目。

2.促進室內(nèi)自然通風

既有公共建筑室內(nèi)通風大多依賴空調(diào)等大型通風設(shè)備，空間封閉、通風不暢導(dǎo)致空氣混濁，不利于人體健康。從生理和心理的角度出發(fā)，空氣流動使皮膚溫度變化，傳輸大腦產(chǎn)生吹風感和舒適感。因此促進室內(nèi)自然通風，不僅可以減少人們對空調(diào)的使用，而且有益于身體健康和身心愉悅。

窗戶的面積和位置對室內(nèi)通風起著重要作用。窗墻面積比一般在0.25～0.4之間比較合理，要根據(jù)不同的氣候、朝向來確定合適的窗墻比。例如北、東、西向窗墻比應(yīng)小些、南向可大些，雙層玻璃窗比單框單玻璃窗可稍大些，南方溫暖地區(qū)比北方寒冷地區(qū)可稍大些。出風口和進風口的面積最好相近，如果想要增大室內(nèi)風速，出風口可以比進風口稍大。出風口和進風口的位置在平面上交錯幅度大，立面上有一定高差，通風效果較好。

南北貫通的平面空間容易形成穿堂風，但是風速較大，容易出現(xiàn)死角。在室內(nèi)增加合理的空間分隔，會降低風速，但可以延長空氣流動路線，不容易產(chǎn)生死角。結(jié)合功能的需要，室內(nèi)的隔斷可以設(shè)計成可移動的，即不阻擋空氣的流通，又可以形成多變的空間形式。室內(nèi)的家具可以設(shè)計成可調(diào)節(jié)的，家具布置要有利于空氣流動，誘導(dǎo)室內(nèi)風向：家具擺放要距離墻而50～80mm，保證墻體的“呼吸”功能；接近窗戶的家具不能高于窗臺高度，保持南北面房間空氣流暢。

自然通風不僅可以采用風壓作用促進室內(nèi)空氣流動，也可以采用熱壓作用改善室內(nèi)空氣循環(huán)。風壓作用是指室外氣流吹過建筑物時，由于受建筑物的阻擋在建筑物表而和周圍形成了不同的壓力分布，當建筑物有開口時所產(chǎn)生的室內(nèi)空氣流動。熱壓作用是指室內(nèi)外存在溫度差造成了室內(nèi)外空氣的密度差，當建筑物有開口時所產(chǎn)生的“煙囪效應(yīng)”?！盁焽栊?yīng)”是比較成熟而廉價的技術(shù)措施，很多既有建筑在改造時利用室內(nèi)中庭、風墻、拔風井等進行有效的自然通風。

東南大學(xué)前工院教學(xué)樓改造前是典型的傳統(tǒng)中廊式空間結(jié)構(gòu)，中間是走廊，兩邊是串聯(lián)的教室，空間死板?？拷欣鹊慕淌覊γ娓邆?cè)窗對通風貢獻很小，效果不佳。改造時在建筑中部設(shè)置了五個通風豎井，利用“煙囪效應(yīng)”促進建筑內(nèi)部的自然通風。以通風豎井為核心，靈活進行平面布局，形成了展覽、演示、工作等多種功能空間。通風豎井與平而布局有機結(jié)合，不僅使空間具有彈性和適應(yīng)性，而且促進室內(nèi)的自然通風、改善室內(nèi)的熱環(huán)境。

3.布置室內(nèi)水景綠化

我國既有公共建筑中往往缺乏自然景觀的引入，室內(nèi)綠化通常只是起到裝飾作用。現(xiàn)代化新式建筑中的室內(nèi)水景綠化效果通常能夠有效改善室內(nèi)裝飾美感，提升居者的身心享受和視覺體驗。同時室內(nèi)綠化還能夠調(diào)節(jié)室內(nèi)氣溫和室內(nèi)濕度，并且在很大程度上凈化室內(nèi)自然空氣，使室內(nèi)形成一個良性的自然循環(huán)。不僅節(jié)省調(diào)節(jié)室內(nèi)濕度、溫度和凈化空氣所消耗的能耗，還可以給居住者帶來自然的居住體驗。既有建筑室內(nèi)綠化改造工程中一般可以選擇布置一些大型盆栽或者水景。盆栽植物往往能夠通過一定的光合作用和呼吸作用改善室內(nèi)空氣，同時也能適當調(diào)節(jié)室內(nèi)溫度和濕度。

4.某大型辦公樓綜合樓節(jié)能改造案例

該辦公樓始建于20世紀90年代，建筑面積29027.38m⁰²，經(jīng)過多年使用發(fā)現(xiàn)建筑主體節(jié)能保暖效果不理想，運行能耗較大，計算發(fā)現(xiàn)各維護結(jié)構(gòu)的傳熱系數(shù)遠高于文獻規(guī)定的限值，建筑物耗熱指標及供暖耗煤量指標也高于文獻規(guī)定的限值。

該地區(qū)是典型的夏熱冬冷地區(qū)。7、8月極端最高氣溫有時高達40°C，一般也在35°C左右，太陽輻射強烈；冬季陰冷，最低氣溫達零下5°C。因此節(jié)能即要兼顧夏季隔熱，也要達到冬季保溫。經(jīng)過調(diào)查，該樓能耗主要包括采暖空調(diào)能耗、照明能耗、辦公等設(shè)備能耗。其中采暖空調(diào)能耗占45%，這部分節(jié)能潛力也最大，與之相關(guān)的圍護結(jié)構(gòu)的改造是節(jié)能改造的重點，如果建筑的圍護結(jié)構(gòu)得到改善，空調(diào)負荷會大幅度下降，不僅節(jié)約了能源，還會提高建筑物的舒適度。結(jié)合地區(qū)氣候特征及建筑物特點進行，經(jīng)過計算比較、分析研究，確定了該建筑節(jié)能改造的內(nèi)容。其中包括增加屋面保溫、增加外墻外保溫、傳統(tǒng)外窗改造成節(jié)能窗等內(nèi)容。該建筑采暖空調(diào)系統(tǒng)采用集中空調(diào)，照明燈具大部分已采用節(jié)能燈，設(shè)備系統(tǒng)改造結(jié)合用能管理進行，進行設(shè)備和用能行為控制管理以提高能效，達到節(jié)能目的。

5.結(jié)語

建筑空間的合理利用是當代建筑設(shè)計的主題，而對于既有公共建筑來講，內(nèi)部空間利用往往相對缺乏，并且對于室內(nèi)節(jié)能設(shè)計相對落后。對于既有建筑的空間節(jié)能改造，需要結(jié)合現(xiàn)代化空間設(shè)計理念和先進技術(shù)進行。從建筑空間、建筑通風和建筑綠化等方面合理開發(fā)建筑空間改造節(jié)能方法，出盡既有公共建筑的內(nèi)部空間調(diào)整，保證建筑事業(yè)新發(fā)展的總體進步趨勢。