歷史建筑的節能改造研究

歷史建筑的節能改造研究楊軍衛杭州市京杭運河杭州河段綜合保護委員會(huì )浙江杭州310000摘要:為實(shí)施對歷史建筑的節能綜合改造,通過(guò)對杭州歷史建筑能耗現狀的調査,分析了歷史建筑圍護體系熱工性能、戶(hù)門(mén)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,提出了節能綜合改造的技術(shù)手段,并指出了當前我國歷史建筑節能綜合改造的瓶頸關(guān)鍵詞:歷史建筑;節能改造1概況杭州是近代中國的旅游中心,建設有大量的歷史建筑。杭州還擁有具有保護和保留價(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。由于建造年代久遠和維護管理欠缺,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)達國家存在巨大差距,而且與我國現行規范相比也存在明顯不足。隨著(zhù)對環(huán)境保護的日益重視和礦物能源的日益枯竭,資源節約和環(huán)境友好成為當今社會(huì )發(fā)展的主流。按照杭州市建筑節能規劃。通過(guò)歷史建筑圍護體系、采光、通風(fēng)、再生資源利用、能耗管理等節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(zhù)提高其居住舒適度,使歷史建筑走上可持續發(fā)展的道路。2杭州歷史建筑能耗現狀和存在的問(wèn)題2.1現狀杭州建筑能耗已不能滿(mǎn)足當代的發(fā)展要求。我國既有住宅的單位面積能耗約為發(fā)達國家的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(mén)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(mén)窗的氣密性變差,熱工性能顯著(zhù)降低;稍后的歷史建筑開(kāi)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,是冬天圍護結構保溫隔熱最薄弱的環(huán)節。(2)多采用木屋架和機制粘土瓦。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,當磚墻厚度僅為20mm時(shí),其傳熱系數與現行規范存在一定差距(4)經(jīng)多年使用后,其設備己明顯老化,運行效率低。(5)由于使用過(guò)程中的不合理分隔和添建,使室內的風(fēng)環(huán)境和光環(huán)境劣化?？傊?歷史建筑圍護結構普遍傳熱系藪大、保溫隔熱性能差,特別是冬夏兩季能量損失嚴重;自然通風(fēng)不暢加大了空調負荷;天然采光不足增加了照明用電;設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致歷史建筑的能耗居高不下3節能綜合改造措施歷史建筑由于蘊含豐富的歷史文化信息,因而應在保護的基礎上進(jìn)行綜合改造利用。在綜合改造過(guò)程中應合理運用圍護體系節能改造、自然通風(fēng)、天然采光、再生能源利用、資源回用、新型空調、能效智能控制等先進(jìn)技術(shù)進(jìn)行節能綜合改造,全面降低歷史建筑的能耗水平,顯著(zhù)改善歷史建筑的居住舒適度。3.1圍護結構的節能改造根據歷史建筑的不同保護要求,其外墻、門(mén)窗和屋蓋均可j苦能誥目體措施包括提高圍護體系熱工性能、增加門(mén)窗氣密性、增加外窗遮中國煤化工性和CNMHG圍護體系熱工性能提升的節能潛力最大。在確保外立面保護要求的基礎上,結合外墻老化損傷維護,進(jìn)行外墻保溫改造。在保證屋蓋保護要求的基礎上,結合屋蓋維修,在屋面內側增設保溫層。在圍護結構節能改造過(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;在原有窗扇上增設隔熱玻璃并用細木條封邊,主要適用于木質(zhì)窗框的低造價(jià)改造上;在外窗內側增設第2道窗,裝設隔熱玻璃,第2道窗的材料根據內部環(huán)境的具體要求可選擇木材、鋁材和鋁塑等;更換新的復式結構窗,復式結構窗將2道窗扇結合起來(lái),其外側窗扇只裝單層玻璃,可用細木條固定,注重與建筑風(fēng)格和歷史外貌相協(xié)調,內側為隔熱玻璃,注重節能效果。3.2自然通風(fēng)改善通風(fēng)對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)化室內氣流組織并提高通風(fēng)效率,確保室內的衛生、健康要求,并達到節約能源、降低建筑運行能耗的目的。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)改善是歷史建筑節能改造的重要環(huán)節。歷史建筑可通過(guò)設置導風(fēng)板自然通風(fēng)器,適當改變房屋內部不合理的隔斷,在隱蔽處適當增加送風(fēng)口等技術(shù)手段來(lái)改善室內風(fēng)環(huán)境、提高居住舒適度、降低夏季空調能耗等。當歷史建筑外立面無(wú)保護要求時(shí),還可采用調節門(mén)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),可減輕季節性的情感錯亂和慢性疲勞等。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光環(huán)境?？刹捎脙?yōu)化照明設計,選用節能燈具,設置導光管、采光擱板和透過(guò)型遮陽(yáng)等技術(shù)手段來(lái)改善室內光環(huán)境,降低照明能耗。當歷史建筑外立面無(wú)保護要求時(shí),還可合理增設采光口,改變已有側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)和運營(yíng)成本,歷史建筑現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,其中,太陽(yáng)能熱水器系統既經(jīng)濟又成熟。在歷史建筑改造過(guò)程中,太陽(yáng)能熱水系統既可成片安裝在屋面或閣樓處,增加夏天屋頂的隔熱效果;又可安裝在陽(yáng)臺上,提高太陽(yáng)能利用率。還可結合實(shí)際情況適當利用地能、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水和節材。節水主要包括開(kāi)源和節流,開(kāi)源主要指雨水和中水的收集回用,節流主要包括選用節水型器具、培養節水意識、養成良好用水習慣等?？紤]到杭州降雨量充沛以及中水回用成本仍較高,現階段可考慮雨水的下滲回用,同時(shí)應更換節水型器具,注重水資源的節約和回用。在改造過(guò)程中還需考慮材料的節約和循環(huán)利用,即在建筑全生命周期中實(shí)現資源和能源利用效率的最大化。節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,應盡可能利用拆除的材料或綠色材料,減少材料生產(chǎn)和運輸過(guò)程中對能源的消耗。3.6新型空調結合歷史建筑特點(diǎn),在其改造過(guò)程中可選用家用集中空調系統。家用集中空調系統兼具傳統中央空調和房間空調器兩者的優(yōu)點(diǎn),具有舒適、節能、容量調節方便、保證全居室所有房間的空調效果、不破壞建筑外觀(guān)、物業(yè)管理方便、隨用隨開(kāi)與結中血空調相比可省去專(zhuān)用機房,且管路安排及調試比較簡(jiǎn)單,方便室內裝修中國煤化工CNMHG入新風(fēng),改善室內空氣品質(zhì),免除“空調病”的煩惱,且能避免因懸掛空調外機而影響歷史建筑外觀(guān)及造成的不安全隱患。通過(guò)選用新型高效的空調系統,優(yōu)化管線(xiàn)和風(fēng)口布置,可降低歷史建筑空調系統的能耗3.7智能控制和管理歷史建筑由于建造年代久遠,普遍缺乏智能化管理系統。而有效的節能技術(shù)必須依賴(lài)成功的智能控制和管理,才能達到預期的節能效果。在歷史建筑節能綜合改造過(guò)程中,應選擇合理和經(jīng)濟的智能化系統,以提髙管理水平和能源利用效率。通過(guò)智能控制和管理,可確保歷史建筑節能綜合改造和居住環(huán)境改善目標的實(shí)現。4節能綜合改造實(shí)施的瓶頸當前,杭州歷史建筑節能綜合改造的推進(jìn)還比較緩慢,存在的瓶頸主要包括以下三方面:4.1對節能環(huán)保理念的認識不足所有先進(jìn)的理念和技術(shù)都必須依賴(lài)人去實(shí)施。雖然近年來(lái)杭州加大了對節能環(huán)保意義的宣傳,也取得了可喜的效果,但節能環(huán)保理念還沒(méi)有深入人心,而成為每個(gè)人最基本的行為準則。當前的重中之重仍應加大對節能環(huán)保理念的宣傳力度,培養節能環(huán)保的生活習慣,使歷史建筑業(yè)主具節能改造的緊迫感。4.2對節能環(huán)保的政策法規支持不足先進(jìn)的技術(shù)措施在實(shí)施初期由于規模較小,往往成本較高,如沒(méi)有政策法規的有力支持,必將舉步維艱。當前,我國雖然較之前加大了支持力度,但與先進(jìn)國家相比,仍有巨大差距只有加大對歷史建筑節能改造的政策扶持和稅收減免力度,才能使歷史建筑的節能改造在更大范圍內推4.3對節能環(huán)保的研究還很不足應當清醒地認識到我國節能環(huán)保技術(shù)研究與先進(jìn)國家的巨大差距,故引進(jìn)部分國外的先進(jìn)技術(shù)不僅可行,而且必須,但應避免不切實(shí)際地照搬國外技術(shù),應在考慮我國國情和技術(shù)特點(diǎn)的基礎上,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能改造的長(cháng)期健康發(fā)展結語(yǔ)總之,在歷史建筑保護和改造利用過(guò)程中,應認真考慮其能耗問(wèn)題,通過(guò)節能綜合改造切實(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,應對其節能效果進(jìn)行模擬分析和綜合評估,通過(guò)方案優(yōu)化,提高歷史建筑的綜合節能效果,營(yíng)造“以人為本”的人居環(huán)境。杭州歷史建筑節能綜合改造的有效實(shí)施,是杭州建設“資源節約型、環(huán)境友好型”城市的有益實(shí)踐,為杭州和全國既有建筑的節能改造提供了參考中國煤化工CNMHG