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德国建筑改造中节能技术的应用研究——以德国某幼儿园改造为例

信息来源:建筑节能作者:潘波,王旭东更新日期:09-09-05 点击:

摘要:在当前形势下,建筑节能已经成为我国城市建设的一个重要内容。通过对德国旧建筑改造中节能技术应用的分析和实例介绍这项技术措施在实践中的运用情况,当今的中国建筑师应借鉴德国的成功经验并结合设计实际关心我国旧建筑节能改造问题。

观点与方法
当前我们的地球正处于能源高速消耗的时期,世界范围内的能源危机及中国能源需求与供给之间的巨大矛盾,使节能问题得到了空前重视,节约能源便成为整个世界的当务之急。建筑的能源消耗占全球能源消耗的30%~40%,所以建筑的节能问题又成为重中之重。一方面我国正在进行大规模的城市基本建设,这给环境和资源带来了巨大的压力;另一方面在我国城市中存在众多的老旧建筑,这些建筑大多保温隔热等性能较差、技术设备落后,在建筑供暖等日常使用中消耗浪费了大量的能源,而拆除重建又会导致更大的能源浪费和经济问题,有资料显示,一个建筑建设所消耗的能量和这个建筑使用6年所消耗的能量相当,所以对老旧建筑进行必要的改造,使其在使用功能、建筑性能上更为合理以适应新的需要便成为最为有效的解决办法,节能设计和节能技术的应用也显得更为重要。
德国对于建筑节能改造活动进行得很早,建筑节能体系及技术在欧洲以至全世界都处于领先地位,其建筑节能技术的研究与应用,不仅出于经济利益上的考虑,也是为了从根本上减少二氧化碳等气体排放,减少全球范围内的温室效应。综观若干的实例,德国建筑节能改造技术包括下列几个方面:①仔细严谨的建筑质量评估技术,包括对建筑各部分能耗的测定、对建筑保温性能的测定,从而找出主要问题之所在,制定切实可行的改造目标;②通过对建筑布局与门窗墙体精心设计与调整达到充分利用自然气候条件的效果,降低建筑能耗;③充分利用无污染的太阳能。通常是通过南向窗和墙体被动利用太阳能及主动集热给建筑提供热水,或是将光电材料作屋顶、外墙,将太阳能转化为电能供给建筑使用的做法;④废水净化后循环使用和雨水收集利用技术。建筑用水是对周围自然界影响最大的因素,建筑体型改造模式对降低建筑对环境的不利影响有着重要意义;⑤选择建材时充分考虑节约资源、减少污染和循环利用的可能。包括原生材料如生土、草等的开发使用和研制新型低能耗材料。这里的低能耗除了指材料本身有良好的热工性能可降低建筑能耗外还指材料在制作过程中的低能耗。建筑师在具体项目设计和施工过程中经常可以根据实际情况开发出新型材料。
本文将以一个德国某幼儿园改造工程为例,分析和研究德国建筑改造中节能技术的应用。
 
 
实例
在德围梅克伦堡州魏斯玛市的一个幼儿园的改造过程中,建筑师马丁-沃伦萨克使用了适当的节能技术使这个幼儿园在使用中大大地降低了能量的消耗,同时节省了开支。
该幼儿园建于1972年,是当时实行社会主义制度的东德政府建设的同一形式的300余个幼儿园的其中之一。目前建筑状况良好,但外立面陈旧、破损严重,平面功能不能满足使用要求,而且建筑保温性能、通风情况都存在很大问题,在日常使用中造成了很大的能量损失,需要大量的资金维护,因此,有必要进行彻底的改造与翻新。同时当地政府也希望借此项目找到一种低成本的改造同类建筑的模式,并实验几种新型的节能材料和技术在实际操作中的可行性。
2.1 建筑设计中的节能改造设计
 
幼儿园主体建筑为两个长方体中间用连廊相联系,其最初的想法是使主要房间都能够获得充足的采光,但这种体型却导致了建筑外墙面积过大,加上保温设计不佳、现有的供暖系统可调节性差等因素,使建筑室内气候易受外界影响,夏天过热而冬天过冷,既不利于建筑节能,又使日常使用困难。平面功能改造的基本思想是创造一个可供儿童集会、休息、游戏的集中空间,以丰富幼儿园生活。拆毁两个建筑连接部分并利用两个主楼中间的空间,改建成一个大的庭院作为儿童活动的场地,封闭其中一部分作为孩子们的游戏空间,同时减少建筑外墙数量,入口移至另一边,添加钢结构来移开中间层的楼板,创造出一个多功能的大厅。新的内墙则外挂本地出产的木制板材,既美化了新的庭院空间,又可以形成阴影来降低两侧教室的室内温度,同时可以降低大空间内的噪声影响。庭院空间的屋顶采用新型的生态隔离材料,既允许阳光进入室内,又可以起到保温防热的效果。
这种改造带来了建筑内部气候条件参量的改变,两个旧建筑中间所形成的新的空间将成为热量的缓冲带,减少外界对室内温度的影响,并对室内气候环境进行补充和调节。布冬季,利用太阳能加热该空间,并向两侧教室缓慢传导热量,减少两侧教室空间的热量损失。在夏季炎热气候下,新型材料的屋顶提供了足够的阴影,两侧墙壁上的木制隔板也会吸收一部分热量,降低室内温度。
建筑的外墙保温性能同样需要得到增强,其做法是在外墙面之外加建一层墙面,增加墙面厚度和新增新的保温系统,同时新的立面为其提供崭新的形象。