节能改造工程.doc

节能改造工程：原理、注意事项以及各种可能性过去，除非所涉及的建筑被列入国家登记名单或是在其他发面有重大意义，否则建筑师不会对整建工作感兴趣。在此类案例中，设计方案是最受关注的，而能源技术问题则被列入次级行列，并且大多数情况下也是为了保证建筑功能健全或是防止以后被破坏。轻微的整建工作都会被认为是陈词滥调而受到蔑视。投资者也很少有愿意发起节能改造工程的。在新建项目中，几乎毫无例外地采用了节能建筑尽管与现有建筑证件后的节能潜力相比，这部分的接收作用微乎其微。从能源技术的角度看来，预计75%或更多的现有建筑都需要进行改造，因为这些建筑结构中的能耗远远超过了新建筑的能耗。为此，德国修订了节能规范，将改造和其他有助于推动这种改造的多项财政支持列入其中。人们对能源技术问题的态度有所改观：修订办法曾经被看作是一次项“津贴”，此后被视为一个重要的部分，而最近，则被视为整建工作的原动力。探讨若仔细研究需改造建筑的庞大数目，就能发现这是一个不可轻视的建筑领域。这项工作需要全面而精细的准备。通过改造过程中的典型问题（冷桥、通风），获取或发展经过试验的整套方案应成为建筑教学的一个实质的基本组成部分。而更重要的，发展设计语汇已应用于这些参量。在这些工程中，对能源技术的要求不应被视为对建筑师的设计自由度和想象力的侵害，而应该充分利用这些可能性，以便在正式标准的基础上大幅度扩展。建筑的节能改造是在构造层面之外的一个全球一体化的进程，在工程中领会城市规划、分类和设计等问题至关重要。事实上，现在正是建筑是重新认识这一无限领域的时候。城市规划即使在不必特别强调能源技术的案例中，建筑的整建对于城市规划也会具有鲜明的关联影响。随之，运行中的能源节约延长了建筑本身的使用年限，确保了现有基础设施的长期食用（流通、传送和配置）。能量和在被分配在更长的时间中，材料循环链也得到了进一步拓展：整座建筑都可以被循环使用，而不是有限数量的材料循环。在城市规划过程中，现有建筑的整建与由附加楼层、建筑附属设施、扩建或新建建筑引起的增加的场地密度一起在能源技术方面形成了最佳解决方案。因此，除了可以减少消耗外，他进一步利用了现有结构。除此之外，没有任何可靠的解决办法可以应对城区向周边扩张的失控后果。相比新开垦土地上的新建建筑，并考虑到所有的间接影响，人们可以发现，整建现有的建筑能够节约能源：首先是直接因素如基础设施与流通，以及已知的消极影响，如增加的路面数目、历史建筑的逐渐消失，或者能耗不可小视的通勤交通，例如，一辆普通汽车运行25公里所消耗的能量相当于根据目前的节能标准建造的一座75m2的公寓所需的供热量。建筑设计为节能而改造建筑不应仅仅被视为一个技术或结构问题。相反，一同改造的范围将决定可能采取的节能方法的幅度，如果纯粹是装修工程，方法将仅限于建筑外围护结构的保温和技术系统地发展与更新。如果建筑还要满足新的需要，或转变为新的用途，全面地设计更新以及对设计的构思的修订可以改变建筑与能耗之间的关系的比例。通过将功能重组，即可实现现有楼层空间的优化：减少楼层空间是最佳的节能方法。为闲置不用的空间供暖，自不必说，是对能源的肆意浪费。近十几年来，许多案例中功能的新发展导致了过剩空间或是对空间的无效占有。实施节能改造工作，无需增加建筑规模，就可以使未开发的建筑潜力呈现出来。现有建筑的具体情况可以引发新的使用模式，因此改造转变为一种发展与检测新型概念的机制。各种生活与工作概念的变化和多样性可以以在新建筑中不可能实现的方式呈现出来。有一点必须明确，在对节能潜力进行评估时，必须将其作为相应建筑类型学的功能之一。例如，住宅建筑的改造与重新定义生活方式，抛弃过时的概念相契合。战前建筑的特色是房间的规模相对较大，这使其具有多种功能，提供了多种可能性，例如不同的公寓类型。工业建筑在整建过程中几乎总是被大幅度改动。重新设计可以更充分的利用现有空间。开放的楼层平面设计更是用于可更改的构造原理，也利于改造的经济性需求。这种设计在采暖和通风方面也十分实用。但是，由于建筑结构的组成方式，通常很难实现空间的非决定性使用。应对技术标准进行典型的修改，以满足现代建筑的需求。例如，当缝隙较小或者安排不当，或者缝隙的深度过大时，需要增加辅助人工照明。由于不断增加的建筑使用密度，高级温度控制管网及其设备，内部所产生的热量开始于有越来越大的意义。在冬天这是一种有利的副作用，但夏天这种过热现象则可能变成一个严重的问题。承重砖石或混凝土建筑能够减弱这种效果。另外，在规定的主要方向上的有效遮阳功能可以阻止不必要的太阳光照射。当然，遮阳的方法必须与采光和自然通风的理念保持一致。社会与文化建筑基本上都具备多种功能，以满足差异巨大的各种需求。尽管所有的节能原理都具有一定的有效性，但基于这些原理加以综合并非最佳方案。每个方法都必须根据情况的不同加以检验与评估。例如在学校，所需的换气不能以按需调节的、自然的通风方式得到，因为这样会分散学生的注意力。而可控的通风系统非常适合这种情况，这不仅仅是因为他的节能特点。对于图书馆、博物馆或是礼堂等文化场所，在过去许多案例中所使用的建筑各不相同。这些建筑更像是具有历史意义的建筑或工业构造物的转变。基于此类建筑的建筑学意义，节能方式常常居于次要地位。然而，考虑到这些建筑的典范形象，他们必须采用高水平的能源技术。抛开施工程序不谈，节能概念的成功与其使用中的内在行为模式的许多方面都相关联。一系列研究表明，适宜室内温度的微小变化可能会引发使用上的巨大变化。能量计算与实际测量之间的差异由使用者的行为决定，需要日常维护的系统往往会发生这种情况（遮阳、通风）。尤其是在事先不确定使用者身份的情况下，设计者不应过高估计使用者对系统的维护水平。为确保方法有效，应在最大限度上对面维护概念予以关注。建筑类型与技术扩张与此同时，特殊历史时期的建筑构造忒按也得到了归类。显而易见，在受到保护法保护的建筑和某些建筑类型（如木结构）的生态改造过程中可能会出现一些困难。但此类情况只占改造工作极小的部分。与此相仿，20世纪70年代密集的建筑行为产生了数量庞大的高楼大厦，约占现有建筑的50%。虽然未超过设计使用年限，但一般来说，这些建筑的建造方法与能源技术已经过时了；他们都面临着整体检修，或者在许多情况下被直接拆毁。其实它们在技术上和经济上都是可以实现节约30%70%的能耗的。另外，在这十年中，可以满足不同使用要求的清晰的楼层平面设计以及模制建筑构件也同要受到了青睐。从建筑物里的角度对现有材料进行分析，这对于决定恰当的整建方式来说是不可或缺的。现有建筑部件的能量平衡可以最终决定它们的优先次序。要减少热传导的损失，就需要在采暖预卜采暖的空间之间设立明确的隔热层，以便在必要的位置安装热防护设备。这与建筑的大小成正比，对于紧凑见建筑体量，可以设置的更简单一些，这样就可以经济的达到保温标准。织物覆盖、阳台和立面结构的其他例外部分（例如，檐口）都是极有难度的障碍。取出冷峭更是节能改造工程中无可比拟的挑战。立面扩建部分的附加结构为立面保温提供了一个三维的解决方法。里面的洞口也符合能源技术要求。可控的通风极热回收与不可控的换气过程中增加的通风热损失相抵消。这些系统视为密封良好的建筑外维护结构特别开发出来的。因此，新式窗户，建筑构件的精心连接与墙体的洞口都是必不可少的。对于能量增益方面来说，不必改变窗户大小或是建筑的方位，不费吹灰之力就可以增加所吸收的太阳能。优质的玻璃补充了太阳能辐射的不足。而一般来说，采暖系统基本上就是生态整建工作的核心。但是，使用太阳能收集器完全取决于现有建筑的位置，主要是它的位置和与基本方位的方向。同时，在这个拥有相当大节能潜力的技术领域还有能多其它的因素，包括热传导、相应的控制系统、能量戒指的选择和采暖成本的账本。既符合最优化设计要求、又注重节能的整建工程，对其所采用的各种方法之间的相互关系可以有位于马丁斯瑞德的一座20世纪70年代建成的幼儿园充分说明。要求清除严重的功能和构造缺陷，必须进行全面设计。全新的走廊可被用做门厅、等候室、衣帽间或是带顶的室外区，它连接着所有建筑的两翼，并作为新设计中可划分空间的关键部分，从入口处的庭院延伸至花园。钢结构的走廊从教室的现有结构中悬挑出来。这些方法可在各个方面影响到能源的平衡：热传导损失整个建筑的外围护结构都得到了翻新，保温层有环保材料制成。为适合相应建筑不见得结构和设计差异，以及所运用的经济型建造方式，可选择以下几种适合的保温系统：带有保温玻璃的新式窗户（U值从2.80W/m2K降低到1.10W/m2K）整个立面的附加保护：80mm矿棉保温层与通风石棉水泥覆面（U值从0.27W/m2K降低到0.17W/m2K）在楼盖板与外墙、外墙与屋顶之间取出冷桥安排在现有屋顶构造中的铝质支架层之间、带有大约的340mm后的纤维保温层的屋顶保温层（U值从0.33W/m2K降低到0.12W/m2K）作为热缓冲区的西侧全新玻璃门厅带有100矿棉保温板的底部保温的窄小空间（U值从0.62W/m2K降低到0.21W/m2K）通风热损失整个外表面的防风概念与全新的气密性窗户，是带有热回收功能的教室与办公室于有有效的可控通风的先决条件。这种经济的解决办法由走廊里带有热回收装置的两条直线型可见管道组成。空间的供应和排放都要经过屋顶最短的线路。使用时间有限的附属空间，走廊与房间（主管和雇员办公室、多功能厅）则采用自然通风。能量平衡整建前整建后热传导损失（kWh/a）6939329764通风热损失（kWh/a）6834122780室内热辐射（kWh/a）1719916405太阳能热辐射（kWh/a）1081211479每年热负荷（kWh/a）10972224661每年每平方米热辐射（kWh/a）229.1949.05太阳能热辐射通过除去悬臂结构并安装具有最小框架的窗户（三分之二被安装了玻璃的框架立面），太阳能热辐射可达到最优化的吸收利用，与基本方向或选址相协调的特制遮光设备（带遮光帘的采光天窗、教室前面的凉亭以及窗帘）可防止房间过热。室内热辐射建筑设计中的采光天窗、立面的重新设计以及悬臂结构的一处无不有利于制造一种通风、阳光充足的室内环境。他们不但减少了照明用电，可控得通风也可以更好的分配室内热辐射与太阳能辐射。供暖室外蒸汽也可以作为一种能源：散热系统取代了地热（反应慢），扁平、较高的暖气片（在高度散热的情况下为低温状态）被垂直安装在内墙的利面中。系统缩减的反应时间使得它可以更好的适应不断变化的环境（阳光以及间歇操作进度）。现有结构计算热负荷一般都为229.2kWh/m2a，这是此类建筑的标准水平。通过使用上述方法，热负荷可以大幅度降低到49.1kWh/m2a，从而达到节能标准。展望在决定使用哪种改造方式时，设计时应该考虑两个因素：这座建筑的潜质是什么，以及他是否值得改造？前者设计建筑的固有特性，并确定了方式的尺度范围及其经济效益；而后者则涉及与历史保护、地点或者功能适应性等特点相关的现有建筑的价值。能源问题也在其中扮演着重要的角色。将建筑提升到当前标准的方法（屋顶改造、全新的窗户和供暖设备）都无须从能源技术的角度对其经济性加以证明。在这里必须充分利用各种可能性，以便达到可能实现的最高标准。但是，在其他方面，有关能源技术的考虑是想则取决于对经济效益的详细考察。除了要节省操作费用，还要考虑到其它的经济可行性，如减少养护成本、增加建筑价值、提高生活质量、保证建筑标注最后一点也十分重要，就是要避免不断攀升的能源成本的影响。新建筑的目标能源标准还在不断演变，这种发展也体现在整建方面。仅仅在二十年前，节能建筑还不过是一个研究课题和创新概念，而今天它已被视为一项既定标准，事实上，将之作为一种概念目标的想法早就过时了。同理，在住户的期望或是功能多样性的空间数量方面，我们社会将会变化的更为迅速。因此，倘若一味坚持死板的规范，而不将之作为一种连续变化的过程，建筑整修的可持续性将无法实现。配备有被动式气候控制系统的建筑是一项标准，从技术和预算的角度来说，它可以在整建中获得。物理原理与主动力已通过了测试，现在被允许用于建筑施工。建筑也以研发出符合被动式气