宋德萱 韩珊珊 / SONG Dexuan, HAN Shanshan
摘要：建筑改造的舒适性能提升将从研究人的舒适行为特征开始，探索既有建筑改造在舒适指标体系（采光环境、声学特征、热舒适条件、空气品质与健康等），及其在空间再利用与围护结构改造中的绿色目标。通过探索基于舒适性能为导向的环境响应的适宜技术，建成基于既有建筑再生利用的环境优化、舒适性能提升的应用技术系统。
关键词：既有建筑 绿色技术 舒适性能
与新建筑相比，我国现存的大量既有建筑存在设备老旧、效率低下等问题，能源消耗水平高，污染物排放量大，为环境带来了持续的负面影响。与此同时，既有建筑的空间功能不能满足日新月异的工作生活方式的需求，建筑舒适性严重不足。因此，既有建筑的绿色改造不仅蕴藏着巨大的节能潜力，能够有效提高能源使用率，还可以提高建筑空间的舒适性，营造更加健康适宜的工作生活环境。以建筑物理技术为主，空调采暖系统为必要补充的绿色改造技术策略，能够使既有建筑在满足现代空间功能要求的前提下，实现使用舒适、持续健康、节能环保的绿色建筑再生利用目标。
既有建筑绿色改造对室内环境舒适性能的影响并非一个新的话题。2008年以来，欧美国家陆续出台的针对既有建筑运行和绿色改造的评价标准不仅对绿色改造技术做了详细规定，还对室内环境质量进行了细致的探讨。其中最具代表性的有英国BREEAM Offices 2008（BREEAM），澳大利亚Green Star－Office Existing Building（Green Star）和美国LEED 2009 for Existing Building（LEED）。这3个标准的内容基本可分为室内环境质量、能源、材料与资源、水资源利用和场地管理等5个方面。在3个标准中，室内环境质量的权重值都较大，分别是0.17，0.20，0.14，说明节约能源已经不再是既有建筑绿色改造的唯一目标，对室内环境舒适性能的关注标志着既有建筑绿色改造开启了“以人为本”的时代。
3个标准中的室内环境质量都涉及光环境、室内空气品质、热舒适和声学性能4个方面，通过物理性能分类，能够更好地量化单项指标，为评价标准的制定提供依据，还能够针对既有建筑室内环境最薄弱的环节提供更有针对性的技术指引。本文亦参考此种分类，从声环境、光环境、热舒适和空气品质4个方面研究室内舒适性能。
我国的既有建筑绿色改造起步较晚，自2016年8月1日起，国家标准《既有建筑绿色改造评价标准》GB/T51141-2015（以下简称《标准》）开始实施。《标准》以技术指标为主，评价指标体系按照专业划分为规划与建筑、结构与材料、暖通空调、给水排水、电气、施工管理和运营管理7大类。室内空气质量是《标准》中较为薄弱的环节，仅有部分条文涉及改造后能达到的性能指标，如围护结构性能、隔声量、玻璃幕墙可见光反射比、天然采光要求等。
既有建筑空间再利用与舒适条件的提升是既有建筑改造的关键。通过对国内外既有建筑绿色改造评价标准的分析，提高既有建筑室内舒适性能可以分为建筑隔声降噪、采光性能提升、热环境改造性能提升、空间再利用的空调采暖与空气质量提升。通过对适宜既有建筑改造的舒适指标与改造技术的探索，能够解决既有建筑空间再利用与舒适条件提升的绿色改造技术问题。
2.1 基于声环境改善的绿色改造技术
噪声环境会损害听力，降低工作效率，甚至引发多种疾病。建筑室内噪声主要包括室内自身声源产生的噪音和来自室外的噪声。室内噪声源一般为通风空调设备、家用电器等，室外噪声源则包括周边交通噪声、社会生活噪声、工业噪声等。
室外噪声传播效率与建筑空间围护结构的隔声性能密切相关，对既有建筑内墙、外墙、楼地面、顶板、门窗等部位进行隔声性能优化，并使之形成整体的隔声系统，是降低室外噪声的主要技术途径。空气缝隙对墙体的隔声效果影响极大，因此封堵门窗周围孔洞、加设门槛可以增大隔声量；在墙体或材料中间增加空气层，如使用双层玻璃窗、中空双层门，声音通过不同材料时会有不同程度的衰减；增加材料厚度，对原有建筑墙体进行加厚处理或增加隔声层，可以增加墙体的隔声降噪性能；用隔声性能好的材料代替隔声性能差的材料，如将铝合金窗框改造为塑料窗框；用柔性材料密封孔洞；避免穿墙管道与墙的刚性连接，包括用弹性吊件或材料隔离墙里的管道、用隔声材料包裹管道等；屋顶亦可通过铺设隔声板或保温层，改善隔声环境。
隔声降噪要根据噪声频率分布特点，有针对性地选择改造技术与产品，探索安全经济的改造手法。在上海虹桥机场周边华美小区的隔声降噪综合改造案例中，门窗是隔声控制中的薄弱环节，隔声门窗的使用在所采用的隔声措施中效果最为明显，240砖墙加厚的隔声效果则不甚理想。
针对室内噪声的降低，应优先选用运行噪音低的家用电器与空调设备，并通过布置窗帘、软装和家具有效吸收室内噪声。
2.2 基于光环境改善的绿色改造技术
室内光环境一般由自然光环境和人工照明光环境组成。自然采光开阔灵活，能够营造轻松愉快的工作生活环境，同时能够降低人工照明的能源消耗。但过多的自然光会产生眩光，对视觉造成危害，增加太阳辐射，加大室内空调消耗。改造光环境，需对原有的采光水平进行设计调整，使之提高或者降低。
在光环境的改造中，能起决定性作用的被动式采光技术暨建筑的形态、平面的组织、窗户的形式等被大大限制，但对提高室内采光水平的适宜技术的探索却从未停止。加大采光面积是改造室内光环境技术的重要组成部分，增大窗墙比或拆除部分原有结构体系的楼板和屋面板都是可行手段；提高围护结构采光水平可以提高室内照度，如外墙采用透光材料，屋顶围护结构采用透光膜材料，窗户采用高透射率玻璃；在立面不能或只能较少改变时，使用采光玻璃顶与采光天井是改善自然光环境的常用手法，在英国泰特现代美术馆（TATE Modern）改造中，建筑师在顶部设计了巨大的横向光带，将光线引入画廊（图1）；在高技派的改造实践中，屋顶装置导光管或采光纤维的方法也开始逐渐兴起，如德国议会大厦改扩建工程中玻璃穹顶内设置的集光锥体，不仅是给人留下深刻印象的视觉焦点，锥体上的反射板还能将自然光漫射入议事厅（图2）。
在物理光环境的再创造中，采光水平的降低主要依赖于外立面遮阳与室内遮阳。外立面遮阳设计可分为水平遮阳、垂直遮阳、格栅式遮阳和可调控遮阳。室内遮阳则采用百叶、遮阳格栅和布幔。
图1 泰特现代美术馆顶部采光带
图2 德国议会大厦玻璃穹顶的集光锥体
随着照明技术的发展，LED等设备迅速普及，大大减少了照明用电。在既有建筑改造中使用先进的照明系统，不仅可以改善光环境，还可以有效降低建筑能耗。
2.3 基于热舒适改善的绿色改造技术
人体所感受的环境物理要素可分为温度、湿度、气流和环境热辐射。就热环境来说，舒适就是不同气候、不同功能下均适宜的空气温度、空气湿度和空气流动速度。室内温湿度过高或过低都会导致人体散热与新陈代谢变化，使人产生不适感。改善室内热舒适度可以采取增强建筑围护结构热惰性的被动式手段，也可以运用提高建筑设备效率的主动式手段，如安装带有热回收装置的通风系统。
在既有建筑改造中，加强绝热的绿色技术主要是指通过加强围护结构的绝热性能和气密性，减少室内外的热量传递。改善围护结构的绝热效果，可以在围护结构内外侧设置空气夹层或增设保温层，包括外保温、内保温、保温结构一体化。种植屋面可以提高屋面的蓄热能力。大多数绝热材料的热工性能都会因其吸湿、吸水而受到破坏，因此，在围护结构表面应设置防水层和隔汽层，以确保隔热材料的正常使用。多数既有建筑的门窗是节能潜力最大的部分，为了减少外门窗、洞口的热损失，可以使用双层玻璃、涂抹玻璃、三层玻璃等，降低室内外的热传导；提高门窗的气密性可以减少冷风渗透，如设置防寒门斗、窗帘、门帘等；采用热工性能好的门窗框可以减少热量损失，如选用塑料窗框、复合材料窗框、空腔或空气间层门窗框等。建筑冷桥是外围护结构绝热性能薄弱的部位，应对现有建筑冷桥进行绝热维护，减少建筑冷桥的数量和面积。
在改造类设计中，加强建筑物的得热、蓄热能力对于提高冬季室内热舒适度尤为重要。加强得热主要依靠被动技术，常见的方法有外墙采用深色涂料，加大南侧采光面积，设置天窗，选用透光性好的玻璃，在南侧加设阳光房。同时，必须通过合理的蓄热设计，将白天吸收的太阳能储存到夜间释放出来。蓄热措施主要有如下两种：尽可能地在外墙设置蓄热墙体和蓄热屋面，如利用种植屋面加强蓄热能力；装修时，在室内陆面、墙面设置蓄热面层或垫层。
室内空气湿度极大程度地受当地气候影响，相对适宜的空气湿度的获取主要依赖空调设备，但适当的室内绿化、景观式水面和南向阳光中庭可以增加水蒸气的含量，提高室内空气湿度。造设计时，应综合考虑既有建筑的气候、环境、建筑本体状况、用户需求等多方面因素，有针对性地选择安全、经济、合理的绿色改造技术，以达到事半功倍的效果。
在空间再利用的绿色改造中，应优先选用环境响应的被动式技术。既有建筑的改造存在诸多限制，多数时候，仅仅采用被动式技术不能满足室内舒适度标准的要求，空调设备、照明设备等是被动式技术的必要补充。高效的空调、照明设备与被动式技术的无缝联动是既有建筑再生应用技术系统的完整运作形式。
参考文献：
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[6] 刘寅辉. 基于目的性的既有建筑再利用技术策略研究[D]. 天津: 天津大学, 2011.
2.4 基于空气品质改善的绿色改造技术
在美国采暖、制冷与空调工程师协会（American Society of Heating Refrigerating and Airconditioning Engineers，ASHRAE）的标准中，良好的室内空气品质被定义为“空气中没有已知的污染物达到公认的权威机构所确定的有害浓度指标，并且处于这种空气中的大多数人（≥80%）对此没有表示不满意”。室内污染物主要来源于生活污染和室内装修污染，主要包括氡、氨、甲醛、苯、TVOC（Total Volatile Organic Compounds，总挥发性有机物）等有害物质。
空气流通与换气是消除与稀释室内污染物的有效方法。利用热压或风压可以加强室内空气流通，如结合中庭或采暖楼梯间强化烟囱效应；合理设置可呼吸式玻璃幕墙的进风口与出风口也可以获得更大的风压差。在大进深或高层建筑中，纯粹的自然通风无法满足换气量的要求，需要使用机械辅助通风设备，可加设在送风口或出风口，进风口可以配合使用空气净化装置，以获得更好的空气品质。
既有建筑的绿色改造是建筑性能与舒适性能同步提升的复杂系统，是技术与人体主观感受的有机结合，是绿色建筑从“浅绿”迈向“深绿”的勇敢探索。过去对技术的单向重视导致了人性关怀的严重缺失，而建筑改造的综合性能探索以人的舒适感为突破点，体现了技术为人服务的人本思想。
本文以室内舒适性能的4个方面为导向，对绿色改造技术进行了类别划分，为单方面或多方面舒适性能的提升提供了良好参阅。一种技术往往兼具多种功能，性能良好的门窗可以同时改善声环境和热舒适度，加大采光面积可以增加得热并可改善室内光环境。在进行改
2016-11-01
STUDY ON THE GREEN RENOVATION TECHNOLOGY OF EXISTING BUILDING BASED ON THE IMPROVEMENT OF COMFORT PERFORMANCE
Abstract：Building comfort performance improvements will be taken from the comfortable behavior characteristics, to explore the existing buildings renovation in comfort index system (lighting environment, acoustic characteristics, thermal comfort conditions, air quality and health, etc.), and the spatial reuse and green targets in the envelop structure transformation. Through exploration of environment-response technologies based on the comfort performance, an application system could be built based on environment optimization and the comfortable performance improvement of renewable utilization in existing buildings.
Key Words：Existing Building, Green Technique, Comfortable Performance
作者简介：
收稿日期：
宋德萱，同济大学建筑与城市规划学院，高密度人居环境生态与节能教育部重点实验室
韩珊珊，同济大学建筑与城市规划学院，高密度人居环境生态与节能教育部重点实验室
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