随着城市的快速发展,城市遗留下来的大量旧工业建筑面临着改造和更新,绿色节能改造是适应可持续发展的重要体现。目前,我国旧工业建筑整体改造水平较低,大部分改造从空间形式开始,关注绿色节能改造较少。太阳能作为最有前途的可再生能源之一,如果能在旧工业建筑改造过程中有效利用太阳能,将对未来城市发展具有重要的社会意义。我国太阳能资源丰富,开发利用潜力巨大[1]。旧工业建筑形式简单,改造方便,主动或被动太阳技术在中国旧工业厂房可见。本文从被动和主动两个方面回顾了国内外旧工业建筑改造中太阳能的利用,分析了发展趋势,并提出了一些参考意见。
旧工业建筑改造中被动太阳能的利用
被动式太阳能技术是中国科技部列入的最早的国家太阳能建筑热利用技术研究项目[2]。因此,该技术得到了广泛的应用,相关的研究课题、学习手册、技术规范也相对完善。被动式太阳能技术主要用于建筑采暖,主要包括直接受益式、集热墙式和附加阳光室,广泛应用于旧工业建筑改造中的集热墙式和附加阳光室式。在旧工业建筑改造中,许多设计将保留原立面,然后在外面增加一层玻璃罩。虽然这种处理会对建筑的原始风格产生一定的影响,但它不仅保护了原有的外墙和原始的纹理,而且创造了一种新旧的设计感。例如,在巴塞罗那SUVA办公楼的改造中,设计师在建筑原有表皮的外侧增加了一层玻璃表皮。每层玻璃表皮由三个不同材料的带状玻璃窗组成。上层图案玻璃窗可反射紫外线,中间层为普通透明玻璃窗,下层为半透明玻璃窗,具有隔热效果。上下玻璃窗通过计算机控制开关,中间玻璃窗可手动控制。冬季可通过关闭玻璃窗形成特朗伯墙,为建筑室内保暖蓄热,夏季可通过大面积打开玻璃窗进行通风散热[3]。此外,在天津天佑设计中心的改造中,除了增加外保温层外,建筑南侧还采用旧黑石结合玻璃形成特朗伯墙,充分利用太阳能[4]。但在旧工业厂房实际应用太阳能集热墙时,要注意蓄热墙的夹层厚度、垂直高度,甚至墙体的颜色和粗糙度,并结合实际情况有效应用。在改造过程中,许多旧工业建筑会选择尽可能保持或减少原有结构的变化,但为了扩大使用面积,将采用增加附加阳光的方法。这种设计对原建筑结构影响不大,简单灵活,不仅可以为原建筑增加功能空间,还可以在白天收集太阳热量,晚上调节室内外温度。例如,在慕尼黑英戈尔施塔特阿尔夫莱希纳展览馆的改造中,设计师在建筑入口处增加了一个钢玻璃阳光房,以创造一个明亮的入口空间。原建筑立面的框架退在阳光下,形成新旧对话。在慕尼黑冬冷夏凉的气候条件下,阳光可以在冬季为室内供暖,夏季对室内环境的负面影响相对较小[3];此外,在北京朝阳规划艺术展厅的改造中,在东入口处,在保留屋顶结构的同时,将透明玻璃体包围,形成附加阳光。通过这种形式,一方面削弱了东广场带来的噪音,另一方面,在温室效应下,附加阳光减弱了主体建筑内部空间热环境的急剧变化,起到缓冲作用,可以有效改善热环境,降低建筑能耗[4]。虽然附加阳光有利于建筑景观和空间的建设,在旧工业建筑改造中取得了良好的效果,但仍需注意其保温问题,特别是夏季过热和眩光问题,因此在旧工业建筑改造中必须有遮阳和通风设计。