
引言
在“雙碳”目標(biāo)的引領(lǐng)下,中國(guó)正在加速推進(jìn)經(jīng)濟(jì)社會(huì)全面綠色轉(zhuǎn)型。建筑領(lǐng)域作為碳排放的“主力軍”,承擔(dān)著節(jié)能減排的重要使命。據(jù)統(tǒng)計(jì),我國(guó)既有建筑存量龐大,其能耗約占社會(huì)總能耗的20%~30%,而歷史建筑因其建造年代久遠(yuǎn)、圍護(hù)結(jié)構(gòu)熱工性能薄弱、設(shè)備系統(tǒng)老化等問(wèn)題,能耗矛盾尤為突出。如何在保護(hù)文化遺產(chǎn)與實(shí)現(xiàn)低碳轉(zhuǎn)型之間找到平衡,成為城市可持續(xù)發(fā)展的重要課題。
作為中國(guó)近代城市發(fā)展的縮影,上海現(xiàn)存千余處歷史建筑承載著獨(dú)特的海派文化記憶,卻也面臨綠色低碳改造的多重挑戰(zhàn):既要嚴(yán)格遵循“修舊如舊”的保護(hù)原則,維持建筑的歷史風(fēng)貌與人文價(jià)值;又需通過(guò)技術(shù)創(chuàng)新提升能源效率,減少碳排放。這一過(guò)程不僅是響應(yīng)國(guó)家“雙碳”戰(zhàn)略的必然要求,更是為全球歷史建筑綠色更新提供“中國(guó)方案”的積極探索。
01 上海市歷史建筑概況及其綠色低碳改造現(xiàn)狀
/ 上海市優(yōu)秀歷史建筑的基本情況
上海,這座國(guó)際大都市,擁有豐富的歷史建筑資源。據(jù)統(tǒng)計(jì),上?,F(xiàn)存的第一至五批優(yōu)秀歷史建筑共有1058處,約3300余幢,總建筑面積達(dá)到761.57萬(wàn)平方米。這些歷史建筑種類(lèi)繁多,包括居住類(lèi)和非居住類(lèi)兩大類(lèi),其中居住類(lèi)建筑約287.19萬(wàn)平方米,非居住類(lèi)建筑約474.38萬(wàn)平方米。它們或矗立在繁華的商業(yè)街區(qū),或隱匿于幽靜的弄堂深處,構(gòu)成了上海獨(dú)特的城市風(fēng)貌。

/ 居住類(lèi)(左)與非居住類(lèi)(右)歷史建筑功能分布(按面積)/
/ 歷史建筑蘊(yùn)含的綠色智慧
上海的優(yōu)秀歷史建筑,不僅是城市文化的象征,也在建筑設(shè)計(jì)上巧妙融入了許多的綠色智慧。這些建筑通過(guò)精心的設(shè)計(jì),實(shí)現(xiàn)了對(duì)自然資源的最大化利用,顯著降低了能源消耗,完美詮釋了可持續(xù)發(fā)展的理念。舉例來(lái)說(shuō),外灘建筑群中的標(biāo)志性建筑——匯豐銀行大樓和海關(guān)大樓,通過(guò)高大的窗戶和合理的布局,實(shí)現(xiàn)了良好的自然通風(fēng)與采光,減少了對(duì)人工照明和機(jī)械通風(fēng)的依賴。武康大樓則以其獨(dú)特的建筑形態(tài)和窗戶設(shè)計(jì),優(yōu)化了空氣流通與自然采光,進(jìn)一步提升了建筑的節(jié)能效果。此外,許多歷史建筑還采用了木百葉等遮陽(yáng)措施,如馬勒別墅、孫科住宅和思南公館等,通過(guò)安裝可調(diào)節(jié)的木百葉窗,不僅能在夏季有效遮擋炙烤的陽(yáng)光,降低室內(nèi)溫度,還能在冬季引入溫暖的陽(yáng)光,提高室內(nèi)溫度,從而提升了全年的節(jié)能效果。與此同時(shí),瑞金賓館和豫園等建筑通過(guò)庭院綠化與水體設(shè)計(jì),有效改善了微氣候,提升了整體環(huán)境的舒適度。上海歷史建筑中這些傳統(tǒng)設(shè)計(jì)理念,與現(xiàn)代低碳技術(shù)不謀而合,充分展現(xiàn)了歷史建筑的綠色智慧。這些設(shè)計(jì)特點(diǎn)不僅為現(xiàn)代綠色建筑提供了寶貴的借鑒,更為我們探索歷史建筑的綠色低碳改造之路提供了有益的啟示。
/ 歷史建筑綠色改造的推進(jìn)情況
在歷史文化遺產(chǎn)和風(fēng)貌保護(hù)的嚴(yán)格要求下,歷史建筑的修繕相較于常規(guī)的既有建筑改造,其政策導(dǎo)向、管理流程以及技術(shù)應(yīng)用均展現(xiàn)出獨(dú)特的復(fù)雜性與特殊性。長(zhǎng)期以來(lái),綠色低碳理念雖然備受矚目,但卻未作為專(zhuān)項(xiàng)內(nèi)容被充分融入歷史建筑的保護(hù)與修復(fù)之中。然而,面對(duì)這一領(lǐng)域的諸多挑戰(zhàn),上海市已經(jīng)在歷史建筑的綠色改造方面邁出了探索的步伐,綠色低碳建筑體系的應(yīng)用正逐步展開(kāi)。盡管目前仍處于個(gè)案利用階段,但已展現(xiàn)出良好的應(yīng)用前景。
探索實(shí)踐——在上海市歷史建筑修繕項(xiàng)目中,已一定程度地應(yīng)用了市場(chǎng)上主流的綠色低碳建筑標(biāo)準(zhǔn)體系,如中國(guó)綠色建筑、美國(guó)LEED等。這些標(biāo)準(zhǔn)體系圍繞綠色、低碳、健康、舒適等核心理念構(gòu)建,為歷史建筑的綠色改造提供了科學(xué)指導(dǎo)和評(píng)價(jià)依據(jù)。例如,普益大樓、上海思南公館歷史風(fēng)貌別墅群等項(xiàng)目通過(guò)應(yīng)用這些標(biāo)準(zhǔn)體系,成功實(shí)現(xiàn)了節(jié)能降耗和環(huán)境保護(hù)的目標(biāo)。
行業(yè)鼓勵(lì)——通過(guò)遴選示范項(xiàng)目、設(shè)置專(zhuān)業(yè)獎(jiǎng)、組織交流分享等方式,上海市的行業(yè)協(xié)會(huì)積極推廣歷史建筑的節(jié)能改造和綠色更新。上海市綠色建筑協(xié)會(huì)“既有建筑綠色更新評(píng)定獎(jiǎng)”、“上海市建筑節(jié)能與綠色建筑示范項(xiàng)目”等,為歷史建筑的綠色改造提供了有力支持和示范效應(yīng)。這些項(xiàng)目不僅展示了綠色技術(shù)在歷史建筑改造中的實(shí)際應(yīng)用效果,還為行業(yè)內(nèi)外提供了寶貴的經(jīng)驗(yàn)和啟示。
積累經(jīng)驗(yàn)——在歷史建筑綠色低碳改造實(shí)踐中,上海市已經(jīng)積累了一定的經(jīng)驗(yàn)。例如,在外墻、屋面、外窗等圍護(hù)結(jié)構(gòu)的改造中,通過(guò)采用保溫隔熱材料、節(jié)能型玻璃等綠色建材及先進(jìn)技術(shù),有效提升了歷史建筑的熱工性能和節(jié)能效果。同時(shí),大型歷史建筑在供暖空調(diào)、照明等設(shè)備系統(tǒng)的改造路徑上與常規(guī)公共建筑相近,差異不大。改造中注重提高設(shè)備能效和運(yùn)行效率,從而減少能源消耗和環(huán)境污染。
綜上,已實(shí)施的案例充分證明了各類(lèi)綠色建筑體系在上海市歷史建筑修繕項(xiàng)目中具備切實(shí)的應(yīng)用潛力。近年來(lái),隨著綠色低碳理念的深入人心,歷史建筑項(xiàng)目中采納綠色低碳建筑體系的實(shí)例日益增多,這一趨勢(shì)也反映出綠色建筑理念正逐漸獲得更廣泛的接受與認(rèn)可。
/ 歷史建筑綠色低碳改造的挑戰(zhàn)
歷史建筑的綠色低碳更新改造面臨技術(shù)適配性與政策體系化的雙重挑戰(zhàn),二者共同構(gòu)成了制約可持續(xù)發(fā)展的關(guān)鍵瓶頸。
受限的技術(shù)應(yīng)用——從技術(shù)層面看,歷史建筑風(fēng)貌保護(hù)的剛性約束限制了常規(guī)節(jié)能技術(shù)的應(yīng)用。建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)作為文化遺產(chǎn)的核心載體,其原始材料、構(gòu)造形制與裝飾細(xì)節(jié)需嚴(yán)格遵循“修舊如舊”原則,導(dǎo)致現(xiàn)代節(jié)能措施難以直接實(shí)施。外墻因難以增加外保溫層,傳統(tǒng)砌體結(jié)構(gòu)的熱工性能難以滿足現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn);屋面若采用新型保溫構(gòu)造,可能破壞原有的屋頂形式和特色;外窗改造需在保留原有型材與分格形式的前提下,提升密封性與隔熱性,技術(shù)方案選擇空間較為有限。與此同時(shí),機(jī)電設(shè)備更新需兼顧隱蔽性安裝與歷史空間格局保護(hù),設(shè)備能效提升幅度普遍低于新建建筑,運(yùn)維成本居高不下。這種保護(hù)優(yōu)先的改造邏輯,使得技術(shù)路徑往往需要在節(jié)能性能與風(fēng)貌完整性之間尋求折中平衡。

/ 上海市優(yōu)秀歷史建筑風(fēng)貌保護(hù)要求 /
不完善的政策體系——當(dāng)前,上海針對(duì)歷史建筑綠色低碳改造的政策體系尚不完善。盡管綠色低碳理念已深入人心,但上海的相關(guān)政策對(duì)歷史建筑這一特殊類(lèi)型仍缺乏具體、精準(zhǔn)的指導(dǎo)?,F(xiàn)有政策多關(guān)注歷史建筑的一般性修繕和結(jié)構(gòu)安全,對(duì)于如何在保護(hù)歷史風(fēng)貌的同時(shí)實(shí)現(xiàn)綠色低碳目標(biāo),缺乏明確的標(biāo)準(zhǔn)和操作流程。這導(dǎo)致設(shè)計(jì)師和施工團(tuán)隊(duì)在實(shí)際操作中缺乏政策依據(jù),對(duì)新技術(shù)、新方法的嘗試持謹(jǐn)慎態(tài)度,從而使得歷史建筑的綠色低碳改造進(jìn)展緩慢。
02 上海市歷史建筑綠色低碳改造的思路
歷史建筑的綠色低碳改造,需在文化遺產(chǎn)保護(hù)與現(xiàn)代節(jié)能需求之間尋求平衡。以下為改造的主要思路與策略:
/ 保護(hù)傳承綠色智慧
歷史建筑中蘊(yùn)含的傳統(tǒng)綠色智慧是改造的重要基礎(chǔ)。修繕過(guò)程中應(yīng)注重保留原有建筑中自然通風(fēng)、采光優(yōu)化、遮陽(yáng)系統(tǒng)等綠色低碳設(shè)計(jì),例如可調(diào)節(jié)木百葉、庭院綠化等。這些傳統(tǒng)設(shè)計(jì)不僅承載著歷史記憶,也具備顯著的節(jié)能潛力。通過(guò)修復(fù)與強(qiáng)化這些元素,既能延續(xù)建筑的歷史風(fēng)貌,又能充分利用其固有的低碳特性,為現(xiàn)代綠色改造提供借鑒和靈感。
/ 重點(diǎn)提升圍護(hù)結(jié)構(gòu)
屋面、外墻和外窗是歷史建筑能耗的關(guān)鍵薄弱環(huán)節(jié),也是風(fēng)貌保護(hù)的核心區(qū)域。由于歷史建筑外立面需嚴(yán)格遵循“修舊如舊”的原則,常規(guī)外保溫或大規(guī)模改造難以實(shí)施。相比之下,供暖空調(diào)、照明等設(shè)備系統(tǒng)的改造路徑與常規(guī)公共建筑較為相似,技術(shù)適配性較高,因此本文重點(diǎn)集中于圍護(hù)結(jié)構(gòu)這一細(xì)分領(lǐng)域。
/ 積極應(yīng)用創(chuàng)新技術(shù)
在保護(hù)優(yōu)先的前提下,需引入適配性較強(qiáng)的低碳技術(shù)。例如,采用高性能保溫材料(如氣凝膠涂料)提升圍護(hù)結(jié)構(gòu)熱工性能;應(yīng)用低輻射(Low-E)中空玻璃或斷橋鋁型材優(yōu)化外窗節(jié)能效果。同時(shí),需建立多專(zhuān)業(yè)協(xié)同的改造體系,整合建筑能耗模擬和材料科學(xué)等,確保技術(shù)方案既能滿足節(jié)能目標(biāo),又能最大限度地減少對(duì)歷史風(fēng)貌的干預(yù)。
03 上海市歷史建筑綠色低碳改造技術(shù)體系的構(gòu)建與應(yīng)用解析
/ 保護(hù)傳統(tǒng)綠色設(shè)計(jì)
上海屬于夏熱冬冷地區(qū),氣候條件對(duì)建筑設(shè)計(jì)提出了雙重挑戰(zhàn):夏季需應(yīng)對(duì)高溫高濕的悶熱環(huán)境,冬季則需抵御寒冷干燥的氣候侵襲。這一氣候特征要求建筑兼具隔熱、通風(fēng)與適應(yīng)性調(diào)節(jié)能力,而傳統(tǒng)歷史建筑中蘊(yùn)含的綠色設(shè)計(jì)智慧正體現(xiàn)了對(duì)氣候的精準(zhǔn)響應(yīng)。在歷史建筑的保護(hù)性修繕中,秉持綠色低碳理念的設(shè)計(jì)不僅是對(duì)文化遺產(chǎn)的守護(hù),更是對(duì)地域氣候適應(yīng)性的再詮釋。以上海孫科住宅的修繕工程為例,該建筑原有的可調(diào)卷簾式木百葉,作為經(jīng)典設(shè)計(jì)元素,正是傳統(tǒng)建筑應(yīng)對(duì)夏熱冬冷氣候的典范。木百葉作為建筑立面的核心構(gòu)件,通過(guò)靈活調(diào)節(jié)葉片角度,在夏季可遮蔽強(qiáng)烈日照,減少太陽(yáng)輻射傳入室內(nèi),同時(shí)引導(dǎo)自然通風(fēng)降低濕熱感;冬季則可通過(guò)開(kāi)合控制盡可能地引入陽(yáng)光,提升室內(nèi)溫度與采光效率。這種“被動(dòng)式”氣候調(diào)節(jié)機(jī)制,顯著降低了對(duì)人工照明與空調(diào)系統(tǒng)的依賴。修繕團(tuán)隊(duì)在修復(fù)過(guò)程中,以僅存的2副殘損木百葉為藍(lán)本,通過(guò)傳統(tǒng)工藝復(fù)原構(gòu)造,并運(yùn)用現(xiàn)代材料加固提升耐久性,最終復(fù)原4套完整百葉系統(tǒng)。此番修繕,不僅恢復(fù)了木百葉的遮陽(yáng)通風(fēng)功能,延續(xù)了其綠色低碳特性,還完美再現(xiàn)了房屋原有的歷史風(fēng)貌與品質(zhì)。讓這座歷史建筑在更新改造中,實(shí)現(xiàn)了對(duì)傳統(tǒng)綠色設(shè)計(jì)的保護(hù)與傳承。

/ 孫科住宅木百葉修繕 /
/ 屋面保溫隔熱改造
上海近代歷史建筑的屋面,按構(gòu)造形式可分為坡屋面和平屋面兩類(lèi)。坡屋面多采用木屋架結(jié)構(gòu),主要飾面材料有小青瓦、機(jī)平瓦、石板瓦、西班牙筒瓦、琉璃瓦以及金屬屋面等。而平屋面則通常以鋼筋混凝土板作為基層,飾面材料主要采用混凝土、地磚等。這些未經(jīng)修繕的歷史建筑屋面,大多未設(shè)置保溫層,其屋面基層的熱工性能與現(xiàn)行建筑節(jié)能設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)要求存在較大差距。具體而言,以20毫米木望板為基層的坡屋面,其傳熱系數(shù)達(dá)到3.73;而以120毫米鋼筋混凝土板為基層的平屋面,其傳熱系數(shù)高達(dá)4.56。

/ 歷史建筑平屋面、坡屋面?zhèn)鳠嵯禂?shù)現(xiàn)狀 /
作為歷史建筑外圍護(hù)結(jié)構(gòu)的關(guān)鍵組成部分,屋面在提升建筑整體熱工性能方面發(fā)揮著不可替代的作用,尤其對(duì)于普遍存在的低層和多層歷史建筑而言,其節(jié)能改造具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。相較于歷史建筑其他部位的改造,屋面改造具有顯著的技術(shù)優(yōu)勢(shì):一方面,其改造工程通常無(wú)需對(duì)建筑主體結(jié)構(gòu)進(jìn)行大規(guī)模改動(dòng),有效降低了施工難度;另一方面,屋面改造技術(shù)體系已趨于成熟,無(wú)論是防水層的更新維護(hù)還是新型保溫材料的應(yīng)用,均已形成系統(tǒng)化的解決方案,便于項(xiàng)目的實(shí)施和管理。
通過(guò)對(duì)既有修繕案例的系統(tǒng)梳理與分析,研究發(fā)現(xiàn)平屋面通過(guò)增設(shè)保溫層可顯著提升其熱工性能,這一技術(shù)路徑已在實(shí)踐中得到廣泛應(yīng)用。然而,在木結(jié)構(gòu)坡屋面歷史建筑的修繕實(shí)踐中,采用保溫措施的案例相對(duì)較少,亟待進(jìn)一步探索與推廣。針對(duì)此類(lèi)木結(jié)構(gòu)坡屋面建筑,可重點(diǎn)考慮以下三種改造策略:其一,平鋪式,即將保溫層整體平鋪于屋面板之上,形成連續(xù)的保溫界面;其二,嵌填式,通過(guò)在順?biāo)畻l或掛瓦條之間填充保溫材料,實(shí)現(xiàn)保溫與構(gòu)造的有機(jī)結(jié)合;其三,內(nèi)置式,將保溫層設(shè)置于室內(nèi)格柵吊頂上方,既保證了保溫效果,又最大限度保留了建筑的歷史風(fēng)貌。相較之下,平屋面的保溫層增設(shè)構(gòu)造更為簡(jiǎn)便,主要有倒置式(保溫層位于防水層之上)和正置式(保溫層位于防水層之下)2種成熟做法。在材料選擇方面,擠塑聚苯保溫板(XPS)、泡沫玻璃板等高性能保溫材料因其優(yōu)異的保溫性能與耐久性,已成為屋面節(jié)能改造的首選材料。

/ 保溫平鋪式 /

/ 保溫嵌填式 /

/ 保溫內(nèi)置式 /
/ 外墻保溫隔熱改造
上海近代建筑的外墻主要采用磚和石作為構(gòu)造材料,常見(jiàn)的外墻形式包括清水磚外墻、抹灰外墻、面磚貼面外墻以及石材外墻等。這些歷史建筑的外墻基層多以磚墻為主,厚度通常為240毫米(一磚厚)或370毫米(一磚半厚)等,經(jīng)計(jì)算發(fā)現(xiàn),這些外墻的傳熱系數(shù)與現(xiàn)行的新建和改造建筑的節(jié)能設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)相比,存在一定程度的差距。

/ 歷史建筑外墻傳熱系數(shù)現(xiàn)狀 /
外墻作為建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)的關(guān)鍵組成部分,其熱工性能對(duì)建筑的能耗水平具有直接影響。對(duì)于歷史建筑來(lái)說(shuō),提升外墻的熱工性能顯得尤為重要。然而,由于歷史建筑的外立面風(fēng)貌受到嚴(yán)格保護(hù),因此常規(guī)的外墻外保溫技術(shù)往往難以實(shí)施。
在這種情況下,外墻內(nèi)保溫技術(shù)成為一種較為適宜的選擇。通過(guò)在內(nèi)墻表面增設(shè)保溫層,既能夠保持建筑外立面的原有風(fēng)貌不受破壞,又能顯著提升外墻的熱工性能。同濟(jì)大學(xué)文遠(yuǎn)樓在改造過(guò)程中就采用了外墻內(nèi)保溫技術(shù),使用了聚氨酯內(nèi)保溫系統(tǒng),有效降低了建筑的能耗。

/ 同濟(jì)大學(xué)文遠(yuǎn)樓外墻內(nèi)保溫構(gòu)造 /
除了內(nèi)保溫技術(shù)外,反射隔熱涂料等新型材料也為提升歷史建筑外墻的熱工性能開(kāi)辟了新路徑。這些材料不僅保溫隔熱效果卓越,而且施工便捷,對(duì)原建筑風(fēng)貌的影響較小。例如,漕北大樓在改造過(guò)程中就采用了氣凝膠隔熱涂料,通過(guò)反射隔熱的方式有效增強(qiáng)了外墻的熱工性能。

/ 漕北大樓外墻應(yīng)用氣凝膠隔熱涂料 /(來(lái)源:項(xiàng)目修繕團(tuán)隊(duì)提供)
/ 外窗節(jié)能改造
上海近代歷史建筑的窗戶,按照窗框材質(zhì)大致可分為鋼窗和木窗兩類(lèi)。其中,鋼窗的型材厚度一般在25-38毫米之間,而木窗的型材厚度則多在40-50毫米范圍內(nèi)。在修繕之前,這些歷史建筑的外窗普遍采用單層玻璃,其比例高達(dá)90%。因此,這些歷史建筑的外窗熱工性能相對(duì)較差,與現(xiàn)行規(guī)范要求存在顯著差距。

/ 歷史建筑外窗傳熱系數(shù)現(xiàn)狀 /
歷史建筑外窗修繕的核心挑戰(zhàn)在于實(shí)現(xiàn)歷史風(fēng)貌保護(hù)與熱工性能提升的有機(jī)統(tǒng)一,既要完整保留體現(xiàn)歷史價(jià)值的窗框材料和構(gòu)造特征,又要顯著改善其熱工性能以滿足現(xiàn)代建筑的節(jié)能要求。因此在修繕時(shí)需要沿用木窗和鋼窗的做法,可采用以下三種改造策略:
型材不變,更換節(jié)能型玻璃——此方法不影響建筑立面風(fēng)貌,可應(yīng)用于所有保護(hù)類(lèi)別的歷史建筑改造。它保留了原有的木窗或鋼窗型材,僅通過(guò)更換節(jié)能型玻璃,即可有效提升外窗的熱工性能。然而,實(shí)施過(guò)程中面臨的主要難題在于木窗和鋼窗(尤其是鋼窗)的型材厚度相對(duì)較薄,極大地限制了節(jié)能玻璃的可選范圍。在通常情況下,只能選擇中空玻璃進(jìn)行更換,因?yàn)樵诓辉黾有筒膶挾鹊那闆r下,安裝三玻兩腔玻璃的難度較大,從而難以實(shí)現(xiàn)熱工性能的顯著提升。

/ 上海音樂(lè)廳木窗修繕更換中空玻璃前后對(duì)比 /
上海近代建筑鋼窗普遍采用了斷面寬度為25毫米和32毫米的框料設(shè)計(jì)。通常情況下,這些厚度超過(guò)25毫米的鋼窗框料都具備嵌入4-4A-4規(guī)格(12毫米)中空玻璃的條件。然而,在實(shí)際應(yīng)用中,T型窗欞的尺寸往往成為制約因素,因其寬度不足難以滿足安裝要求。針對(duì)這一問(wèn)題,可行的解決方案是更換或加大T型窗欞的尺寸,以確保中空玻璃能夠順利安裝,具體做法可參考下圖。

/ 鋼窗更換中空玻璃構(gòu)造圖 /
(來(lái)源:華建集團(tuán)華東院歷史建筑保護(hù)設(shè)計(jì)院)
保留原窗,內(nèi)部加裝節(jié)能窗——在保留原門(mén)窗的基礎(chǔ)上,可以在其內(nèi)側(cè)增設(shè)一樘斷熱型中空玻璃節(jié)能型門(mén)窗。這種做法在歷史建筑修繕項(xiàng)目中已有較多應(yīng)用。在內(nèi)部加裝節(jié)能窗時(shí),可按照新建建筑的標(biāo)準(zhǔn),對(duì)傳熱系數(shù)和氣密性提出具體要求,以確保其節(jié)能效果。同時(shí),需注意新增門(mén)窗與原門(mén)窗的和諧統(tǒng)一,避免對(duì)原有建筑結(jié)構(gòu)和裝飾造成破壞,確保修繕后的建筑既保持歷史韻味,又滿足現(xiàn)代使用和節(jié)能需求。

/ 外灘12號(hào)浦東發(fā)展銀行大樓外窗增設(shè)一扇內(nèi)窗 /
整體更換,采用節(jié)能型外窗——當(dāng)原外窗損壞嚴(yán)重時(shí),在符合立面風(fēng)貌控制要求的前提下,整體更換外窗也是一種選擇。在更換過(guò)程中,需確保新外窗立面效果與原外窗相對(duì)一致,并選用節(jié)能型產(chǎn)品以提升建筑的熱工性能。具體可選的節(jié)能型外窗類(lèi)型包括:① 節(jié)能型木窗,通過(guò)增大型材截面和更換高性能玻璃來(lái)提升保溫隔熱效果;② 斷橋鋼窗,采用斷橋設(shè)計(jì)在保證結(jié)構(gòu)穩(wěn)定的同時(shí)提高節(jié)能效率;③ 仿木/仿鋼鋁合金窗,既滿足維持立面效果的需求,又提升了熱工性能,然而其立面效果難以完全與原窗一致;④ 谷纖維窗,利用綠色新興型材制成,兼具仿木質(zhì)感、應(yīng)用性能穩(wěn)定和環(huán)保節(jié)碳的優(yōu)點(diǎn),多腔體一體成型設(shè)計(jì)使其隔聲效果好,且能杜絕低溫結(jié)露。根據(jù)歷史建筑的現(xiàn)狀和需求合理選擇應(yīng)用這些節(jié)能型外窗,可有效提升建筑節(jié)能效果。比如,同濟(jì)大學(xué)文遠(yuǎn)樓在修繕中,將原鋼窗更換為斷熱鋁型材Low-E中空玻璃窗,同時(shí)保留了原有窗戶的基本分隔和開(kāi)啟形式。而麥琪公寓在2021年的修繕過(guò)程中,部分樓層(如三層和五層)則將原有的單層玻璃鋼窗更換為中空玻璃鋁合金窗。

/ 同濟(jì)大學(xué)文遠(yuǎn)樓修繕中將鋼窗更換為斷熱鋁型材中空窗 /
04 節(jié)能效益量化評(píng)估:多案例模擬驗(yàn)證
為了深入剖析歷史建筑綠色低碳改造對(duì)節(jié)能效果的具體影響,研究通過(guò)選取具有代表性的歷史建筑案例,利用PKPM-Energy進(jìn)行能耗模擬分析,全面驗(yàn)證了改造措施的實(shí)際效果。研究挑選了4個(gè)類(lèi)型各異的歷史建筑,涵蓋了居住類(lèi)(如案例A花園洋房和案例B低層公寓)和非居住類(lèi)(如案例C低層辦公和案例D多層辦公)建筑。
/ 計(jì)算工況設(shè)置
對(duì)上述4個(gè)案例分別設(shè)定現(xiàn)狀的圍護(hù)結(jié)構(gòu)熱工水平,以及屋面、外窗、外墻的熱工性能提升措施和指標(biāo)。

居住類(lèi)案例對(duì)比研究邊界參數(shù)

非居住類(lèi)案例對(duì)比研究邊界參數(shù)
/ 綜合節(jié)能效果
模擬結(jié)果顯示,不同類(lèi)型的歷史建筑在實(shí)施圍護(hù)結(jié)構(gòu)綠色低碳改造措施后,節(jié)能效果差異顯著?;▓@洋房以其獨(dú)特的建筑結(jié)構(gòu)和較小的外圍護(hù)面積,展現(xiàn)出了高達(dá)40%的節(jié)能率。低層公寓和低層辦公建筑也緊隨其后,節(jié)能率均超過(guò)了30%。而多層辦公建筑雖然節(jié)能率稍低,但也達(dá)到了22.6%,充分證明了圍護(hù)結(jié)構(gòu)改造在節(jié)能降耗方面的巨大潛力。

/ 不同案例的改造效果對(duì)比 /
/ 單項(xiàng)措施貢獻(xiàn)
在單項(xiàng)措施的節(jié)能貢獻(xiàn)方面,屋面保溫?zé)o疑是最為突出的。居住類(lèi)建筑的屋面保溫改造,節(jié)能率普遍集中在15%左右,成為節(jié)能降耗的主力軍。外窗改造同樣不容忽視,尤其是節(jié)能玻璃的更換,使得居住類(lèi)建筑的節(jié)能率在4%左右浮動(dòng)。而外墻保溫雖然實(shí)施難度較大,但其節(jié)能效果與屋面保溫相當(dāng),甚至在某些多層建筑中超過(guò)了屋面保溫的貢獻(xiàn)。

案例A:花園洋房

案例B:低層公寓

案例C:低層辦公

案例D:多層辦公
/ 圍護(hù)結(jié)構(gòu)熱工提升效果對(duì)比 /
05 “雙碳”目標(biāo)下歷史建筑的可持續(xù)發(fā)展
歷史建筑作為城市的文化瑰寶,其綠色低碳改造對(duì)于推動(dòng)“雙碳”戰(zhàn)略具有重要意義。這些建筑的特點(diǎn)在于其獨(dú)特的文化內(nèi)涵和歷史價(jià)值,修繕工作必須在保護(hù)風(fēng)貌的前提下進(jìn)行。當(dāng)前,盡管歷史建筑的綠色低碳改造面臨諸多挑戰(zhàn),但已涌現(xiàn)出一批成功案例,通過(guò)創(chuàng)新技術(shù)和精細(xì)化管理,實(shí)現(xiàn)了節(jié)能降耗和減排。
展望未來(lái),隨著技術(shù)的進(jìn)步和政策的完善,歷史建筑的綠色低碳改造將迎來(lái)新的發(fā)展機(jī)遇。一方面,先進(jìn)的保溫隔熱材料和節(jié)能設(shè)備將為歷史建筑提供更好的性能提升;另一方面,可再生能源的廣泛應(yīng)用將進(jìn)一步降低歷史建筑的能耗和碳排放。
在此過(guò)程中,政府、企業(yè)和社會(huì)各方應(yīng)共同努力,加強(qiáng)合作與交流,推動(dòng)歷史建筑綠色低碳改造技術(shù)的研發(fā)與應(yīng)用。同時(shí),提高社會(huì)各界對(duì)歷史建筑保護(hù)的認(rèn)識(shí)和參與度,共同為實(shí)現(xiàn)“雙碳”目標(biāo)和傳承城市文脈貢獻(xiàn)力量。通過(guò)持續(xù)的探索和努力,歷史建筑將在助力“雙碳”戰(zhàn)略中發(fā)揮更加積極的作用。
參考文獻(xiàn)
1. 上海市人大常委會(huì). 上海市歷史風(fēng)貌區(qū)和優(yōu)秀歷史建筑保護(hù)條例[Z]. 2002年(2019年修訂).
2. 微信公眾號(hào)“上海市歷史建筑保護(hù)事務(wù)中心”
3. 錢(qián)鋒,魏崴,曲翠松. 同濟(jì)大學(xué)文遠(yuǎn)樓改造工程 歷史保護(hù)建筑的生態(tài)節(jié)能更新[J]. 時(shí)代建筑, 2008(02):56-61.
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