建筑節(jié)能降噪應(yīng)用于舊城區(qū)更新設(shè)計(jì)中的探索

張茜，金奇志,2

（1.桂林理工大學(xué)；2.廣西新能源與建筑節(jié)能重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室）

1 引言

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

2 依靠建筑設(shè)計(jì)實(shí)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(lái)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(lái)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(huì)總碳排放量的20%以上[1]，包括住宅建筑及商業(yè)建筑等。國(guó)外相關(guān)研究結(jié)論顯示，通過(guò)對(duì)建筑的布局、選型和設(shè)計(jì)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(lèi)型對(duì)能源消耗水平有顯著影響，對(duì)老建筑進(jìn)行節(jié)能改造能夠有效減少能源消耗。我國(guó)新出臺(tái)的綠色建筑評(píng)估標(biāo)準(zhǔn)中，將“對(duì)‘尚可使用的舊建筑’進(jìn)行充分利用”納入公共建筑的綠色評(píng)估體系中促進(jìn)節(jié)地和改善室外環(huán)境部分的優(yōu)選項(xiàng)[2]。所以對(duì)一棟舊建筑進(jìn)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(dòng)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(kāi)發(fā)用地的投資[3]。

2）城市交通在建設(shè)低碳城市中起著重要的作用。從世界范圍來(lái)看，交通部門(mén)（道路、空運(yùn)、海運(yùn)、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(mén)CO2總排放量的75%。據(jù)國(guó)際能源機(jī)構(gòu)預(yù)測(cè)，至2030年，城市交通的CO2排放量仍在逐年增長(zhǎng)。城市交通節(jié)能減排刻不容緩。較高的城市交通能耗同時(shí)導(dǎo)致了其他的環(huán)境與健康問(wèn)題，例如排放了相當(dāng)數(shù)量的氮氧化物和SO2。

2.2 舊城區(qū)更新設(shè)計(jì)適用途徑及發(fā)展機(jī)遇

對(duì)老舊建筑進(jìn)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(wèn)題尚且存在技術(shù)、推廣、時(shí)間上的難度。建筑節(jié)能依賴(lài)的是新技術(shù)、新材料等，故成為建設(shè)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(yīng)當(dāng)前低碳理念的低能耗建筑。但桂林市作為一個(gè)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(guò)程不可逆的特性，導(dǎo)致了建筑物與交通等基礎(chǔ)設(shè)施建成后，在相當(dāng)長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)難以改變。這些建筑達(dá)不到現(xiàn)代建筑的低能耗標(biāo)準(zhǔn)，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(shè)低碳新建筑”更為重要。現(xiàn)階段我國(guó)正進(jìn)行大規(guī)模的舊城更新、城市再開(kāi)發(fā)等，為促進(jìn)舊城區(qū)可持續(xù)發(fā)展提供了不可多得的機(jī)會(huì)[5]。

基于此，我們考慮采用建筑節(jié)能的手法對(duì)這些舊城區(qū)的建筑進(jìn)行微改造，從而降低舊城區(qū)中建筑的能源損耗，以達(dá)到綠色、低碳、可持續(xù)的目的。

3 建筑設(shè)計(jì)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(shí)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(guò)建筑過(guò)程中節(jié)能材料的使用以及節(jié)能結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)而實(shí)現(xiàn)建筑使用過(guò)程中能耗的降低。我國(guó)降低建筑能耗主要是從隔熱、保溫、增強(qiáng)氣密性等三個(gè)方面進(jìn)行[6]。

具體措施有：

①高效節(jié)能門(mén)窗，起到隔熱、保溫、隔聲的作用。比如采用雙層的通風(fēng)幕墻。

②建筑外立面材料：保溫材料（無(wú)機(jī)保溫材料、聚苯乙烯泡沫保溫材料等）是一種應(yīng)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(yáng)能技術(shù)；屋頂雨水收集+儲(chǔ)水一體化系統(tǒng)；農(nóng)業(yè)種植的綠色屋頂。

④建筑通風(fēng)：熱能再生的節(jié)能通風(fēng)系統(tǒng)；可以改善微氣候的建筑天井、天窗；新風(fēng)系統(tǒng)；合理利用周?chē)h(huán)境布置建筑前冷巷。

⑤建筑外添加圍護(hù)結(jié)構(gòu)：建筑中的圍護(hù)結(jié)構(gòu)主要承擔(dān)了與外部熱量的交換職能。在原有建筑外添加圍護(hù)結(jié)構(gòu)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(yáng)結(jié)構(gòu)：凸陽(yáng)臺(tái)、遮光板等。

⑦其他：此外，還有一些新型的應(yīng)用到建筑中的節(jié)能減排方式。比如水循環(huán)技術(shù)、主動(dòng)冷梁系統(tǒng)、供暖溫控與測(cè)量技術(shù)、可再生能源技術(shù)[8]。

3.2 節(jié)能設(shè)計(jì)中的降聲改造方法

王英[9]等人在上海某兩棟居住樓進(jìn)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(cè)表明，《住宅設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》對(duì)改造設(shè)計(jì)及評(píng)價(jià)具有很好的指導(dǎo)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(mén)窗，且東、西面（不同迎聲面）采用不同標(biāo)準(zhǔn)的隔聲窗型。

②對(duì)安裝雙排窗的陽(yáng)臺(tái)進(jìn)行加固。

③將陽(yáng)臺(tái)板改為加厚的鋼筋混凝土墻，以滿(mǎn)足承載力，并增加墻體隔聲量。

④入戶(hù)門(mén)改為密封性能較好的鋼制隔聲防盜門(mén)（帶門(mén)檻）。

⑤對(duì)漏聲孔洞采取措施，對(duì)空調(diào)管道、電視機(jī)天線入端管道及其接口等使用柔性隔聲材料進(jìn)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(cè)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(yīng)用于舊城更新設(shè)計(jì)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(fēng)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(wú)霜期長(zhǎng)，光照充足，熱量豐富，夏長(zhǎng)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(shì)：合理利用自然光線；天井通風(fēng)以及借助縱向貫通的中庭自然通風(fēng)。

②考慮到當(dāng)?shù)乜諝鉂穸?，部分建筑采用耐腐易于維護(hù)的建材。

③在陽(yáng)光直射處設(shè)置有遮陽(yáng)板。

④建筑朝向較好，適應(yīng)周?chē)h(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?cè)谶M(jìn)行節(jié)能改造時(shí)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(shí)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(mén)窗，雙層玻璃窗和鋼制防盜門(mén)取代木窗、木門(mén)。

②在建筑外表面采用粉刷、噴涂保溫涂料等方式，或經(jīng)過(guò)“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(yáng)能技術(shù)，實(shí)現(xiàn)電力自給自足，達(dá)到低碳目的。

④建筑通風(fēng):為一些老建筑，特別是層高較高的建筑開(kāi)設(shè)建筑天井、天窗。合理利用周?chē)h(huán)境布置建筑前冷巷。

⑤為一些無(wú)窗沿的建筑搭建遮光板。

2）降噪方式

①將老舊住宅門(mén)窗更換為隔聲門(mén)窗，比如雙層玻璃窗相對(duì)于單層玻璃窗就有很好的隔聲效果。

②對(duì)安裝雙排窗的窗洞四周進(jìn)行縫隙封補(bǔ)，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(jiān)固的同時(shí)增加墻體隔聲量。

④入戶(hù)門(mén)改為密封性較好的鋼制隔聲防盜門(mén)。

⑤對(duì)漏聲孔洞采取措施，對(duì)空調(diào)管道、電視機(jī)天線入端管道及其接口等使用柔性隔聲材料進(jìn)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(shè)計(jì)中的適用性。文章尚且有一些不足，例如：對(duì)于具體材料的選取應(yīng)該進(jìn)一步明確。針對(duì)處在不同氣候區(qū)的舊城中的建筑也應(yīng)該有不同的方式去進(jìn)行保護(hù)，以達(dá)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(wú)法應(yīng)用，因?yàn)樵诟稍锃h(huán)境中，其抗拉強(qiáng)度嚴(yán)重降低，所以聚苯乙烯泡沫保溫材料的應(yīng)用具有很強(qiáng)的地域性，且不宜應(yīng)用于高層建筑物。

不過(guò)，舊城區(qū)仍然集聚了城市絕大多數(shù)的人口和經(jīng)濟(jì)活動(dòng)，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(dāng)大一部分。所以舊城區(qū)建筑的能耗問(wèn)題在某種層面上是一般性問(wèn)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(guò)程中的舊城區(qū)更新設(shè)計(jì)，為可持續(xù)發(fā)展目標(biāo)下其他城市舊城區(qū)更新設(shè)計(jì)提供參考。