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作者:邵一鳴朱江單位:同濟大學杭州市歷史建筑保護管理中心浙江大學城市學院
城隍牌樓巷118-122號建筑危舊房改善節能工程
1.建筑基本情況
該建筑是典型的清末江南傳統庭院類、廳井式民居,雖殘損嚴重,但“粉墻黛瓦馬頭墻,牛腿掛落花格窗”的風貌特征依稀可辨。該建筑主體自成“L型”院落,上下兩層,院內尚有一口仍可使用的古井,傳統抬梁、穿斗混合式木構架承重,雙坡硬山屋頂,夯土墻圍護,裝飾簡樸。建筑總面積約300㎡,5戶居民。由于居民結構改變,建筑原有格局已發生重大變化,5戶人家各自獨立開門但無獨立廚衛設施,沿街一層鑿墻開洞設為店鋪,院內搭滿違建。建筑主體木構架保存尚可,經修復可繼續使用,而樓面、屋面、墻體、門窗、樓梯等殘損嚴重均需更換。
2.危舊房改善工程的實施
2009年,城隍牌樓巷118-122號完成危舊房改善,采用維修改善的方式實現消除建筑安全隱患,完善廚衛基本設施,保護街區歷史風貌三個基本目標。
改善工程有著鮮明的特點:一是改善依據“原地、原面積、原風貌”原則進行。原地是指原地維修改善,改善后全部居民仍留在原房;原面積是指建筑總體四界范圍不變,每戶居民的住房面積基本不變,條件允許可通過建筑內部格局調整增設獨立的廚衛設施;原風貌是指按照歷史文化街區保護要求對符合街區風貌特征的歷史性建筑進行原狀保護。二是改善為有限度的提高。改善并非徹底的一次性改造,從預期目標的設定,具體要求的提出以及工程措施的選擇均不如新建工程那般“徹底”。三是改善充分尊重原住民意愿。在上述條件下,居民對自己住房的改善有充分選擇權和決定權,建設單位以及設計、施工等各方均須配合居民行使自己的權力。
3.節能工程的實施
該改善工程被選作節能試點項目,結合危舊房改善同步實施節能改造。節能工程以“綠色建筑”理念為基礎,提出技術適宜、成本適當、舒適度高、能耗降低的總體目標和工作思路。節能工程通過整合優化目前較為成熟的節能技術措施,對建筑的圍護結構、樓面、屋面、門窗進行改造,基本實現保溫、隔熱、防潮、防滑、防塵、隔聲的預期效果。
如表1:節能工程增加的建設成本約為2.57萬元,平均每m2建筑面積增加約86元,考慮到該建筑約300㎡的體量,成本合理,在經濟性與舒適性的平衡上成效顯著。
建筑圍護結構的熱工性能是評價改造效果的關鍵指標,為此節能工程預先設定比對樣本,通過現場測試和模擬計算兩種方法測定比對樣本和工程樣本的熱工性能,進而對改造效果進行評估。
城隍牌樓巷118-122號建筑危舊房改善節能工程技術措施施工與施工后建筑現在如圖2和圖3所現場測試選取的比對樣本為街區內同工程樣本基本相近的一處未經改造建筑,經測試,工程樣本圍護結構的傳熱系數(0.937)較比對樣本(1.751)有較大降低,工程樣本較比對樣本室內溫度變化速率較慢(同一溫度下加熱12小時后:19.10/17.48;停止加熱后2小時:18.86/18.59,4小時:18.42/18.45,6小時:17.50/14.48,8小時:17.71/13.79。單位:℃)。
模擬計算依據《浙江省居住建筑節能設計標準》(DB/1015-2003),以原有建筑為參照建筑,分別計算僅實施危舊房改善建筑和實施危舊房改善結合節能改造建筑的能耗。經計算,僅實施危舊房改善建筑能耗大于參照建筑,節能率為45.05%,不滿足節能要求;實施危舊房改善結合節能改造建筑能耗小于參照建筑,節能率為68.80%,達到節能要求。
歷史性民居建筑節能改造工程再思考
1.方案制定
(1)總體目標和工作思路
歷史性民居建筑進行節能改造面臨的主要困難是改善和保護工作重點在于建筑的修繕復原和功能完善,居住舒適性的提升建立在解決建筑保護、安全、功能問題之上,而解決這些問題本身便是一項繁雜的系統工程。因此歷史性民居建筑節能改造采取的技術措施不一定要非常先進、高效,但必須適用、經濟。為此,節能工程確定了技術適宜、成本適當、舒適度高、能耗降低的總體目標和工作思路。
(2)節能技術措施的選擇
目前節能技術措施豐富多樣,如何選擇適當的措施是節能工程方案制定時首要解決的問題。歷史性建筑的節能改造缺乏可依據的規范、標準,已有的工程實踐主要借鑒新建建筑節能設計和當代既有建筑節能改造相關的規范、標準進行。而歷史性建筑的形制、用材等與當代建筑有很大不同,給節能改造工作帶來困難。為此,該節能工程采取化整為零、整合優化的方法制定節能方案,即在分析歷史性建筑本體基礎上,將建筑分成若干分部來選取適當的節能措施,繼而通過整體模擬計算、現場試驗、現場檢測來考察節能效果。
2.施工組織
鑒于歷史性民居建筑節能改造工程的特殊性,我們對節能工程施工提出便于實施、易于監管、成本可控、檢測便利的要求,以期解決節能工程施工面臨的問題。節能改造工程是附加工程,內容多、總量小,既有土建施工又涉及房屋裝修,施工組織相對繁瑣,管理難度大。節能工程有更多的參與方,除了建管部門、建設單位、設計單位、施工單位等外,還涉及原住民、節能工程管理、設計、施工單位等,各參與方具體目標并不一致。歷史性民居建筑進行節能改造仍是一項新事物,具體實踐十分注重檢驗、檢測以及后續的總結分析,以利于積累經驗并進行推廣。通過摸索,我們形成一套較為可行的節能工程施工組織模式。
專業施工和直接供貨的模式,即節能內容由專業的節能施工單位實施,主要材料選定后由節能施工單位提供。采用這種模式,可以最大限度保證節能內容的施工質量和工藝水平,便于工程監管、掌握工程進度,使得成本核算更加直觀,有利于考察節能改造工程的經濟性。目標整合和各施其責的模式,即整合工程各參與方的目標要求,明確各參與方的職責和關系,形成一個運轉清晰、有效的工作機制。這種模式下整個施工過程清晰有序,在實現既定目標基礎上便于進行節能改造研究工作。
實時檢測和反饋調整的模式,即結合節能改造研究的需要,在施工前后、施工中的關鍵環節進行分時分項檢測,及時分析檢測數據,總結檢測成果,進而調整檢測內容、方式和手段。
3.檢測評價
節能效果的檢測和評價是歷史性建筑節能改造的重要課題,采用的節能措施是否有效、是否值得推廣均需通過檢測和評價進行判斷。歷史性民居建筑有其特殊性和不確定性,常規的檢測手段和評價方法難以直接套用。為此,我們要求歷史性民居建筑節能改造工程中的檢測手段和評價方法應具備技術成熟、方便可行、定量為主、定性為輔的特點。
通過實踐檢驗,可行的檢測手段和評價方法集中在熱工性能的檢測和評價。具體有,室內外溫差與室內溫度變化速率檢測,利用溫度變化記錄器直接檢測或適當加熱后檢測,屬于定量檢測手段;熱流計法現場檢測圍護結構的傳熱系數,屬于定量檢測手段;靈活設定比對樣本,屬于定性評價方法;計算機模擬分析建筑的熱工性能,屬于定量、定性兼備的評價方法。
結語
該節能工程針對歷史性民居建筑這一特殊改造對象,通過整合優化目前較為成熟的節能技術措施形成一套有效、適用、經濟的節能改造模式,并在實踐中取得良好效果。同時,該節能工程針對歷史性建筑節能改造缺乏有效的評價手段這一問題進行總結和摸索,初步建立一套節能評估體系。具體而言,我們在歷史性民居建筑節能改造工程的方案優選、工程施工、檢測評價三個環節中發現了問題,解決了問題,明確了注意事項。
隨著我國城市更新日益多元與深化,相信我們對歷史性建筑節能改造的探索與嘗試將會意義深遠。首先,“綠色建筑”契合我國倡導的可持續發展理念。其次,節能改造結合危舊房改善和歷史性建筑保護是惠及民生之舉,是延續城市文脈之舉,有極高的社會效益。再次,針對城市中大量存在的歷史性建筑,我們在建筑形制、技術整合、施工操作和檢測評價等方面都做了有意的探索,為今后類似工程的實施積累了第一手資料和經驗。最后,限于自身能力以及工程特殊性等客觀因素,我們的研究和實踐存在許多不足和欠缺,需要進一步地改進和完善,同時十分歡迎各方的批評和指導。