历史建筑的节能改造研究

历史建筑的节能改造研究杨军卫杭州市京杭运河杭州河段综合保护委员会浙江杭州310000摘要:为实施对历史建筑的节能综合改造,通过对杭州历史建筑能耗现状的调査,分析了历史建筑围护体系热工性能、户门和外窗气密性、可再生能源利用、资源回用、自然通风和天然采光等方面存在的问题,提出了节能综合改造的技术手段,并指出了当前我国历史建筑节能综合改造的瓶颈关键词:历史建筑;节能改造1概况杭州是近代中国的旅游中心,建设有大量的历史建筑。杭州还拥有具有保护和保留价值的文物建筑、保留历史建筑和具有浓郁地方特色建筑。杭州历史建筑根据功能可分为公共建筑、工业建筑、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。由于建造年代久远和维护管理欠缺,杭州历史建筑普遍能耗较高,其平均单位面积能耗不仅与发达国家存在巨大差距,而且与我国现行规范相比也存在明显不足。随着对环境保护的日益重视和矿物能源的日益枯竭,资源节约和环境友好成为当今社会发展的主流。按照杭州市建筑节能规划。通过历史建筑围护体系、采光、通风、再生资源利用、能耗管理等节能综合改造手段的实施,不仅可明显降低其能耗,还可显著提高其居住舒适度,使历史建筑走上可持续发展的道路。2杭州历史建筑能耗现状和存在的问题2.1现状杭州建筑能耗已不能满足当代的发展要求。我国既有住宅的单位面积能耗约为发达国家的2~3倍,而历史建筑的能耗差距更大。22存在问题(1)历史建筑多采用木门和配置单层普通玻璃的木质格窗。经过多年使用后由于木材的干缩和老化,木质门窗的气密性变差,热工性能显著降低;稍后的历史建筑开始使用钢窗,其采光和气密性有所提高,但其保温隔热较差,易成为冷桥,是冬天围护结构保温隔热最薄弱的环节。(2)多采用木屋架和机制粘土瓦。由于缺乏合理的屋面保温材料,常采用吊顶,形成封闭的阁楼,以保温隔热,(3)外墙多为实心粘土砖墙,当砖墙厚度仅为20mm时,其传热系数与现行规范存在一定差距(4)经多年使用后,其设备己明显老化,运行效率低。(5)由于使用过程中的不合理分隔和添建,使室内的风环境和光环境劣化。总之,历史建筑围护结构普遍传热系薮大、保温隔热性能差,特别是冬夏两季能量损失严重;自然通风不畅加大了空调负荷;天然采光不足增加了照明用电;设备老化降低了使用效率;未充分利用可再生资源;未进行能耗综合智能控制等均导致历史建筑的能耗居高不下3节能综合改造措施历史建筑由于蕴含丰富的历史文化信息,因而应在保护的基础上进行综合改造利用。在综合改造过程中应合理运用围护体系节能改造、自然通风、天然采光、再生能源利用、资源回用、新型空调、能效智能控制等先进技术进行节能综合改造,全面降低历史建筑的能耗水平,显著改善历史建筑的居住舒适度。3.1围护结构的节能改造根据历史建筑的不同保护要求,其外墙、门窗和屋盖均可j苦能诰目体措施包括提高围护体系热工性能、增加门窗气密性、增加外窗遮中国煤化工性和CNMHG围护体系热工性能提升的节能潜力最大。在确保外立面保护要求的基础上,结合外墙老化损伤维护,进行外墙保温改造。在保证屋盖保护要求的基础上,结合屋盖维修,在屋面内侧增设保温层。在围护结构节能改造过程中,要保证保温材料具有良好的耐候性。外窗节能改造主要包括4种方法:利用原有窗扇框,将原单层普通玻璃更换为双层隔热玻璃,这一方法操作简单快捷;在原有窗扇上增设隔热玻璃并用细木条封边,主要适用于木质窗框的低造价改造上;在外窗内侧增设第2道窗,装设隔热玻璃,第2道窗的材料根据内部环境的具体要求可选择木材、铝材和铝塑等;更换新的复式结构窗,复式结构窗将2道窗扇结合起来,其外侧窗扇只装单层玻璃,可用细木条固定,注重与建筑风格和历史外貌相协调,内侧为隔热玻璃,注重节能效果。3.2自然通风改善通风对居住条件舒适度十分重要,它是决定健康和舒适的重要因素之一。通过自然通风优化室内气流组织并提高通风效率,确保室内的卫生、健康要求,并达到节约能源、降低建筑运行能耗的目的。由于部分历史建筑在使用过程中进行了不合理的分隔和插建,使局部通风不畅,因而自然通风改善是历史建筑节能改造的重要环节。历史建筑可通过设置导风板自然通风器,适当改变房屋内部不合理的隔断,在隐蔽处适当增加送风口等技术手段来改善室内风环境、提高居住舒适度、降低夏季空调能耗等。当历史建筑外立面无保护要求时,还可采用调节门窗洞口大小及位置、增加通风口、改变挑檐位置等技术手段。33天然采光改造天然光是一种无污染、可再生的天然优质光源,具有照度均匀、无眩光、持久性好等特点,可减轻季节性的情感错乱和慢性疲劳等。合理使用天然光,不仅可降低历史建筑的能耗,还能提供健康的室内光环境。可采用优化照明设计,选用节能灯具,设置导光管、采光搁板和透过型遮阳等技术手段来改善室内光环境,降低照明能耗。当历史建筑外立面无保护要求时,还可合理增设采光口,改变已有侧窗和天窗的位置和尺寸。34再生能源利用再生能源(太阳能、风能、潮汐能、地能、生物能等)的利用可节约一次能源消耗、减少温室气体排放,促进历史建筑改造再利用的环境友好性。考虑到杭州的气候特点和运营成本,历史建筑现阶段可大力推广利用太阳能发电、太阳能采暖和太阳能热水系统,其中,太阳能热水器系统既经济又成熟。在历史建筑改造过程中,太阳能热水系统既可成片安装在屋面或阁楼处,增加夏天屋顶的隔热效果;又可安装在阳台上,提高太阳能利用率。还可结合实际情况适当利用地能、风能、潮汐能和生物能。通过可再生能源的综合利用,可进一步降低历史建筑的能耗。3.5资源回收利用资源回用主要指节水和节材。节水主要包括开源和节流,开源主要指雨水和中水的收集回用,节流主要包括选用节水型器具、培养节水意识、养成良好用水习惯等。考虑到杭州降雨量充沛以及中水回用成本仍较高,现阶段可考虑雨水的下渗回用,同时应更换节水型器具,注重水资源的节约和回用。在改造过程中还需考虑材料的节约和循环利用,即在建筑全生命周期中实现资源和能源利用效率的最大化。节材的手段主要有两种:提高原有材料的回收利用率,优先选用绿色环保的新型材料。在历史建筑改造过程中,应尽可能利用拆除的材料或绿色材料,减少材料生产和运输过程中对能源的消耗。3.6新型空调结合历史建筑特点,在其改造过程中可选用家用集中空调系统。家用集中空调系统兼具传统中央空调和房间空调器两者的优点,具有舒适、节能、容量调节方便、保证全居室所有房间的空调效果、不破坏建筑外观、物业管理方便、随用随开与结中血空调相比可省去专用机房,且管路安排及调试比较简单,方便室内装修中国煤化工CNMHG入新风,改善室内空气品质,免除“空调病”的烦恼,且能避免因悬挂空调外机而影响历史建筑外观及造成的不安全隐患。通过选用新型高效的空调系统,优化管线和风口布置,可降低历史建筑空调系统的能耗3.7智能控制和管理历史建筑由于建造年代久远,普遍缺乏智能化管理系统。而有效的节能技术必须依赖成功的智能控制和管理,才能达到预期的节能效果。在历史建筑节能综合改造过程中,应选择合理和经济的智能化系统,以提髙管理水平和能源利用效率。通过智能控制和管理,可确保历史建筑节能综合改造和居住环境改善目标的实现。4节能综合改造实施的瓶颈当前,杭州历史建筑节能综合改造的推进还比较缓慢,存在的瓶颈主要包括以下三方面:4.1对节能环保理念的认识不足所有先进的理念和技术都必须依赖人去实施。虽然近年来杭州加大了对节能环保意义的宣传,也取得了可喜的效果,但节能环保理念还没有深入人心,而成为每个人最基本的行为准则。当前的重中之重仍应加大对节能环保理念的宣传力度,培养节能环保的生活习惯,使历史建筑业主具节能改造的紧迫感。4.2对节能环保的政策法规支持不足先进的技术措施在实施初期由于规模较小,往往成本较高,如没有政策法规的有力支持,必将举步维艰。当前,我国虽然较之前加大了支持力度,但与先进国家相比,仍有巨大差距只有加大对历史建筑节能改造的政策扶持和税收减免力度,才能使历史建筑的节能改造在更大范围内推4.3对节能环保的研究还很不足应当清醒地认识到我国节能环保技术研究与先进国家的巨大差距,故引进部分国外的先进技术不仅可行,而且必须,但应避免不切实际地照搬国外技术,应在考虑我国国情和技术特点的基础上,引进、消化吸收后再使用。归根到底,就是要加大历史建筑节能综合改造技术的硏究投入,拓宽研究领域和思路,才能保证历史建筑节能改造的长期健康发展结语总之,在历史建筑保护和改造利用过程中,应认真考虑其能耗问题,通过节能综合改造切实降低能耗,提升其居住舒适度。在历史建筑改造方案实施前,应对其节能效果进行模拟分析和综合评估,通过方案优化,提高历史建筑的综合节能效果,营造“以人为本”的人居环境。杭州历史建筑节能综合改造的有效实施,是杭州建设“资源节约型、环境友好型”城市的有益实践,为杭州和全国既有建筑的节能改造提供了参考中国煤化工CNMHG