李長(zhǎng)明 楊昌鳴 郭萍

摘要：在德國(guó)，作為各州文物立法保護(hù)對(duì)象的建筑稱為遺產(chǎn)建筑。遺產(chǎn)建筑節(jié)能改造，是指在翻新、改造遺產(chǎn)建筑過程中，通過采用節(jié)省能源的技術(shù)、材料、方法等，使修繕后的遺產(chǎn)建筑的能源需求和能源損耗符合公認(rèn)建筑節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)或?qū)崿F(xiàn)既定節(jié)能效果的過程。在德國(guó)遺產(chǎn)建筑節(jié)能改造項(xiàng)目中，遺產(chǎn)建筑歷史特性保存的考量居于優(yōu)先順位，節(jié)能材料的選用、項(xiàng)目實(shí)施等技術(shù)方案要經(jīng)由當(dāng)?shù)匚奈锊块T許可方能最終確定。目前德國(guó)較為權(quán)威的可應(yīng)用于遺產(chǎn)建筑節(jié)能改造的評(píng)價(jià)指標(biāo)體系主要有“被動(dòng)房研究所”發(fā)布的《被動(dòng)房、被動(dòng)式改造建筑和節(jié)能房建筑標(biāo)準(zhǔn)》和“德國(guó)復(fù)興信貸銀行遺產(chǎn)建筑節(jié)能改造”標(biāo)準(zhǔn)。建筑結(jié)構(gòu)熱橋和建筑立面改造限制是德國(guó)遺產(chǎn)建筑改造中的難點(diǎn)，也是其特殊性所在。無論是被動(dòng)式節(jié)能改造，還是依照“復(fù)興銀行標(biāo)準(zhǔn)”進(jìn)行節(jié)能改造，都集中在不透明外墻保溫隔熱系統(tǒng)、門窗、熱橋阻斷構(gòu)造技術(shù)、供暖制冷設(shè)備、新風(fēng)換氣系統(tǒng)等要素上，核心內(nèi)容在于避免熱橋和保證氣密性。遺產(chǎn)建筑節(jié)能改造項(xiàng)目最終呈現(xiàn)出的面貌，取決于文物立法、建筑節(jié)能要求和經(jīng)濟(jì)性這三類因素綜合博弈的結(jié)果。

關(guān)鍵詞：遺產(chǎn)建筑;節(jié)能改造;評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn);技術(shù)難點(diǎn);解決方案

在建筑技術(shù)、節(jié)能環(huán)保和生態(tài)建筑整體研究以及開發(fā)應(yīng)用方面，德國(guó)一直處于世界領(lǐng)先地位。悠久的建筑歷史、多樣的建筑風(fēng)格、從戰(zhàn)后延續(xù)至今的遺產(chǎn)建筑修繕?biāo)鄯e的豐富經(jīng)驗(yàn)加上科學(xué)且多元化的建筑節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)，都使得德國(guó)成為人們?cè)谡劶斑z產(chǎn)建筑節(jié)能改造時(shí)無法回避的國(guó)家。

在德國(guó)，遺產(chǎn)建筑（denkmalgeschutztes Gebaude）是指作為各州文物立法保護(hù)對(duì)象的建筑。雖然目前德國(guó)大部分州都實(shí)行“文化遺產(chǎn)概括保護(hù)制度”（Nachrichtliches System）或日“文化遺產(chǎn)依法保護(hù)制度”（ipso-iure-System），并不以建筑是否列入不可移動(dòng)文物名錄作為保護(hù)依據(jù)，但在實(shí)際操作中，州政府發(fā)布的不可移動(dòng)文物名錄仍然是最重要的遺產(chǎn)建筑知悉途徑。而所謂遺產(chǎn)建筑節(jié)能改造，是指在翻新、改造遺產(chǎn)建筑過程中，通過采用節(jié)省能源的技術(shù)、材料、方法等，使修繕后的遺產(chǎn)建筑的能源需求和能源損耗符合公認(rèn)建筑節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)或?qū)崿F(xiàn)既定節(jié)能效果的過程。遺產(chǎn)建筑的節(jié)能改造是遺產(chǎn)建筑保護(hù)領(lǐng)域的重要組成部分。

一、德國(guó)遺產(chǎn)建筑節(jié)能改造現(xiàn)狀

德國(guó)遺產(chǎn)建筑涵蓋了住宅、教堂、劇院、市政廳、工廠、學(xué)校等建筑類型;根據(jù)德國(guó)政府2016年底發(fā)布的一項(xiàng)統(tǒng)計(jì)結(jié)果，德國(guó)遺產(chǎn)建筑總數(shù)超過63萬。

（一）遺產(chǎn)建筑節(jié)能改造的特殊性

遺產(chǎn)建筑節(jié)能改造與普通既有建筑節(jié)能改造的最明顯不同點(diǎn)在于其必須同時(shí)滿足建筑節(jié)能和文物保護(hù)兩方面要求。

首先，建筑的節(jié)能性在德國(guó)是強(qiáng)制性要求。除“可持續(xù)發(fā)展”目標(biāo)、歐盟節(jié)能指標(biāo)要求等國(guó)際層面的影響之外，爆發(fā)于1970年代的能源危機(jī)更是對(duì)德國(guó)建筑節(jié)能政策和技術(shù)的推行起到直接推動(dòng)作用。對(duì)于德國(guó)政府而言，遺產(chǎn)建筑管理不僅涉及建筑本體安全和遺產(chǎn)價(jià)值保存等文物管理層面事務(wù)，也涉及遺產(chǎn)建筑改造后如何滿足歐盟對(duì)其成員國(guó)下達(dá)的節(jié)能指標(biāo)要求問題。德國(guó)建筑用能占社會(huì)終端能耗總量的三分之一以上（2018年為36%，包括采暖和供電兩項(xiàng)，如圖1所示），這使得建筑的節(jié)能性對(duì)于完成節(jié)能指標(biāo)具有決定性影響。隨著歐盟對(duì)其成員國(guó)下達(dá)的一系列強(qiáng)制性節(jié)能指標(biāo)要求的正式生效，歐洲范圍內(nèi)既有建筑的節(jié)能改造已成為一項(xiàng)“政治任務(wù)”，并經(jīng)德國(guó)法律內(nèi)化為強(qiáng)制性要求。雖然遺產(chǎn)建筑的節(jié)能改造并不以達(dá)到新建建筑甚至是普通既有建筑節(jié)能效果為訴求，但其仍然應(yīng)當(dāng)符合政府為其制定的變通的節(jié)能要求。

其次，遺產(chǎn)建筑的文物價(jià)值的保護(hù)也是強(qiáng)制性要求。遺產(chǎn)建筑的歷史、藝術(shù)、科學(xué)等方面價(jià)值屬于公共利益，受到享有文化事務(wù)立法權(quán)的各聯(lián)邦州文物立法保護(hù)。不僅如此，根據(jù)聯(lián)邦《基本法》和聯(lián)邦憲法法院判例，文物保護(hù)這一公共利益高于其他公共利益。也就是說，如果節(jié)約能源與文物保護(hù)這兩個(gè)公共利益發(fā)生沖突，那么應(yīng)當(dāng)優(yōu)先滿足文物保護(hù)需要。這為德國(guó)遺產(chǎn)建筑節(jié)能改造中的文物價(jià)值留存的優(yōu)先順位提供了法律依據(jù)。由此，在遺產(chǎn)建筑節(jié)能改造項(xiàng)目中，遺產(chǎn)建筑歷史特性保存的考量居于優(yōu)先順位，節(jié)能材料的選用、項(xiàng)目實(shí)施等技術(shù)方案要經(jīng)由當(dāng)?shù)匚奈锊块T許可方能最終確定。

（二）遺產(chǎn)建筑節(jié)能改造難點(diǎn)

在德國(guó)，遺產(chǎn)建筑節(jié)能改造是隸屬于建筑節(jié)能改造的一個(gè)分支。原則上來說，只要滿足各聯(lián)邦州古跡立法中對(duì)于古跡保護(hù)的要求，幾乎所有普通既有建筑節(jié)能改造的材料、技術(shù)、手段都可以應(yīng)用于遺產(chǎn)建筑。

相較普通既有建筑而言，遺產(chǎn)建筑節(jié)能改造面臨更多挑戰(zhàn)。由于遺產(chǎn)建筑建成年代大多距今較久，由潮濕、腐蝕導(dǎo)致的結(jié)構(gòu)性損壞問題十分普遍。遺產(chǎn)建筑節(jié)能改造本身需要遵循較高的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，這些技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的實(shí)現(xiàn)高度依賴建筑保溫系統(tǒng)、門窗系統(tǒng)，新風(fēng)系統(tǒng)，氣密系統(tǒng)等要素性能，且需各系統(tǒng)相互配合形成一個(gè)完整系統(tǒng)。在1977年《建筑節(jié)能保溫條例》（Verordnung uber energiesparenden Warmeschutzbei Gebauden）。頒布之前，建筑節(jié)能效率并非強(qiáng)制性要求。建筑師在進(jìn)行房屋設(shè)計(jì)時(shí)，其采用結(jié)構(gòu)及使用材料往往側(cè)重于滿足遮風(fēng)、避雨等居住要求，對(duì)建筑節(jié)能的重視程度與如今的建筑能耗要求相去甚遠(yuǎn)。被認(rèn)定為遺產(chǎn)建筑后，考慮其建筑設(shè)計(jì)、結(jié)構(gòu)形式、保溫系統(tǒng)、氣密性等因素，要達(dá)到被動(dòng)式改造的標(biāo)準(zhǔn)難度很大。

此外，由于可能出現(xiàn)的結(jié)露、漏風(fēng)、發(fā)霉等情況，大部分遺產(chǎn)建筑已經(jīng)無法很好滿足居住舒適性要求。不僅如此，基于遺產(chǎn)立法等規(guī)定，一些效果更佳的節(jié)能措施無法適用于遺產(chǎn)建筑，這也使得遺產(chǎn)建筑節(jié)能改造變得較為困難。

（三）遺產(chǎn)建筑節(jié)能改造評(píng)價(jià)體系

除“DIN 4108”。中一系列對(duì)建筑隔熱和節(jié)能的具體技術(shù)要求外，考慮到遺產(chǎn)建筑的特殊改造要求，德國(guó)政府以及致力于建筑節(jié)能改造的民間機(jī)構(gòu)都在為遺產(chǎn)建筑節(jié)能改造標(biāo)準(zhǔn)化的“變通”作出努力，表現(xiàn)為兩套較為權(quán)威的可應(yīng)用于遺產(chǎn)建筑節(jié)能改造的評(píng)價(jià)指標(biāo)體系：其一為“被動(dòng)房研究所”（Passivhaus Institut）。發(fā)布的《被動(dòng)房、被動(dòng)式改造建筑和節(jié)能房建筑標(biāo)準(zhǔn)》（Kriterien fur den Passivhaus-，EnerPHit-und PHI-Energiesparhaus-Standard）中的“被動(dòng)式改造建筑或節(jié)能房建筑標(biāo)準(zhǔn)”（以下簡(jiǎn)稱“被動(dòng)式改造標(biāo)準(zhǔn)”）;其二為“德國(guó)復(fù)興信貸銀行遺產(chǎn)建筑節(jié)能改造”標(biāo)準(zhǔn)（KfW-Effizienzhaus Denkmal，以下簡(jiǎn)稱“復(fù)興銀行標(biāo)準(zhǔn)”），系為配合“德國(guó)復(fù)興信貸銀行節(jié)能建筑資助計(jì)劃”（KfW-Effizienzhaus）。下的子項(xiàng)目“遺產(chǎn)建筑節(jié)能改造”制定的節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)，銀行根據(jù)節(jié)能措施和效果評(píng)估既有遺產(chǎn)建筑改造是否以及享受哪一等級(jí)貸款優(yōu)惠。

嚴(yán)格來說，“復(fù)興銀行標(biāo)準(zhǔn)”不是獨(dú)立的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，也沒有像“被動(dòng)式改造標(biāo)準(zhǔn)”一樣制定科學(xué)、獨(dú)立和細(xì)化的評(píng)價(jià)指標(biāo)，而是現(xiàn)行2016年《節(jié)能條例》（Energieeinsparverordnung，以下簡(jiǎn)稱“EnEV2016”）。的實(shí)施手段之一。其以EnEV 2016中確立的年度一次能耗需求和能量傳輸熱損失作為參照，根據(jù)建筑的節(jié)能性能與這一參照系之間的比例關(guān)系確定遺產(chǎn)建筑節(jié)能改造發(fā)放貸款的優(yōu)惠力度。

在全德國(guó)范圍內(nèi)，業(yè)主對(duì)建筑進(jìn)行滿足不同等級(jí)“復(fù)興銀行標(biāo)準(zhǔn)”的節(jié)能改造可申請(qǐng)政策性銀行“復(fù)興信貸銀行”對(duì)應(yīng)力度的低息貸款、補(bǔ)助等政策優(yōu)惠;在北萊茵威斯特法倫州等聯(lián)邦州，滿足“被動(dòng)式改造標(biāo)準(zhǔn)”或采用該標(biāo)準(zhǔn)所認(rèn)證的節(jié)能部件還可享受額外補(bǔ)助。

兩種評(píng)價(jià)體系都分別認(rèn)可建筑組件和建筑整體翻新對(duì)于既有建筑節(jié)能改造的積極效果，在使用節(jié)能材料和技術(shù)方面也沒有太大差異，區(qū)別主要體現(xiàn)在設(shè)計(jì)理念、建筑能耗需求指標(biāo)參數(shù)設(shè)定、是否采用帶熱回收的新風(fēng)系統(tǒng)等方面?！氨粍?dòng)式改造標(biāo)準(zhǔn)”是嚴(yán)格意義上的節(jié)能建筑標(biāo)準(zhǔn)，將建筑作為一個(gè)整體來考慮，依賴各建筑組件相互配合所形成的精密的平衡系統(tǒng)來使整個(gè)建筑能耗需求滿足標(biāo)準(zhǔn);而“復(fù)興銀行標(biāo)準(zhǔn)”則實(shí)際上并不是獨(dú)立標(biāo)準(zhǔn)，而是依賴EnEV 2016存在，只考察能源需求和能量熱傳輸損失這兩項(xiàng)指標(biāo)，且相對(duì)不注重具體實(shí)施過程，更看重節(jié)能改造結(jié)果。

目前，經(jīng)被動(dòng)房研究所認(rèn)可的以遺產(chǎn)建筑作為改造對(duì)象的被動(dòng)式改造項(xiàng)目為9個(gè);2012-2017年，申請(qǐng)“德國(guó)復(fù)興信貸銀行建筑遺產(chǎn)節(jié)能改造”的整屋翻新項(xiàng)目約為3.2萬個(gè)。

二、遺產(chǎn)建筑節(jié)能改造中的突出問題

建筑結(jié)構(gòu)熱橋與建筑外立面圍護(hù)結(jié)構(gòu)對(duì)最終能耗產(chǎn)生直接且顯著的影響，是既有建筑節(jié)能改造的重點(diǎn)之一。對(duì)于遺產(chǎn)建筑被動(dòng)式改造而言，為保證建筑的歷史特性，非特殊情況不允許進(jìn)行改動(dòng)。本文主要以獲得“被動(dòng)式改造標(biāo)準(zhǔn)”認(rèn)證的“海因斯貝格教堂節(jié)能改造項(xiàng)目”探討包括被動(dòng)式改造在內(nèi)的遺產(chǎn)建筑節(jié)能改造的突出問題和解決方案。

“海因斯貝格教堂節(jié)能改造項(xiàng)目”（以下簡(jiǎn)稱“教堂項(xiàng)目”）是第一個(gè)被認(rèn)證的被動(dòng)式改造遺產(chǎn)建筑。教堂位于德國(guó)西部城市海因斯貝格，始建于1953年，主體為磚}昆結(jié)構(gòu)，教堂主體凈高約10米，外立面采用具有典型時(shí)代特色的紅磚（圖2）。

改造項(xiàng)目于2012年實(shí)施，主要改造措施包括增加內(nèi)保溫系統(tǒng)、增加節(jié)能窗戶、增加新風(fēng)系統(tǒng)、更換供熱系統(tǒng)及其他節(jié)點(diǎn)的被動(dòng)式構(gòu)造。改造完工后，教堂供暖能耗由183kWh/（m^2*a）減少至45kWh/（m^2*a），減幅為75%;外圍護(hù)結(jié)構(gòu)u值由1.525w/（m^2*K）降至0.204/（m^2*K）。

（一）建筑結(jié)構(gòu)熱橋

根據(jù)德國(guó)現(xiàn)行建筑節(jié)能技術(shù)規(guī)范“DIN4108”，為避免建筑內(nèi)部結(jié)露發(fā)霉，造成衛(wèi)生甚至結(jié)構(gòu)安全問題，外墻室內(nèi)側(cè)表面最低溫度不能小于12.6°C，盡可能減小結(jié)構(gòu)熱橋因而成為節(jié)能改造的重點(diǎn)之一。基于建筑安全考慮，遺產(chǎn)建筑在建筑結(jié)構(gòu)的改動(dòng)方面的態(tài)度是非常慎重的，如非必要，對(duì)已有建筑結(jié)構(gòu)往往不允許進(jìn)行改動(dòng)。而這些穿透保溫結(jié)構(gòu)恰恰是熱橋成因。類似構(gòu)造點(diǎn)越多，建筑整體的能耗需求就越高。例如，“教堂項(xiàng)目”中采用內(nèi)保溫系統(tǒng)，與外墻相接的構(gòu)造柱、內(nèi)墻與樓板都會(huì)打斷保溫層，熱橋因而在此處產(chǎn)生。這類熱橋通常無法優(yōu)化，被動(dòng)式節(jié)能改造的難度因此增加。

再以因擁有大量建造于18-19世紀(jì)的木制桁架結(jié)構(gòu)建筑（Fachwerkhaus）而于1994年被聯(lián)合國(guó)教科文組織列入《世界遺產(chǎn)名錄》的奎德林堡市為例（圖3）。對(duì)于木制桁架結(jié)構(gòu)建筑而言，木梁與木柱為主要承重結(jié)構(gòu)。除非木梁、木柱承載力因潮腐或蟲害原因降低，節(jié)能改造時(shí)通常不能對(duì)其進(jìn)行調(diào)整。這使得原本應(yīng)當(dāng)連續(xù)的保溫層被打斷，由此無可避免地產(chǎn)生熱橋，這一問題在外懸挑陽臺(tái)與外墻內(nèi)保溫層上尤其突出。

（二）建筑立面改造限制

建筑結(jié)構(gòu)熱橋的產(chǎn)生主要是結(jié)構(gòu)性的，由建筑自身所決定，而遺產(chǎn)建筑節(jié)能改造中的建筑立面改造限制則主要是人為施加的。遺產(chǎn)建筑節(jié)能改造不僅要滿足節(jié)能、舒適度等要求，還需有利于遺產(chǎn)建筑價(jià)值的保存。為了保障這一需求能得到有效執(zhí)行，德國(guó)各聯(lián)邦州的文物立法普遍會(huì)將其上升到法律層面，由此形成建筑立面改造的制度性限制。

由于長(zhǎng)久暴露在外，立面是建筑最容易老化、損壞的部分。在既有建筑節(jié)能改造中，建筑立面修繕（表現(xiàn)為在建筑外立面鋪設(shè)外保溫層）一般是必須的，也是最直接的提高建筑節(jié)能性的手段。但是，由于這一手段對(duì)外立面干預(yù)程度較高，在許多遺產(chǎn)建筑的節(jié)能改造中被禁止使用。與普通既有建筑不同，遺產(chǎn)建筑的節(jié)能改造要以舊建筑的立面信息和城市記憶保留作為基礎(chǔ)。因此，雖然德國(guó)各聯(lián)邦州的文物立法各有其特點(diǎn)，但普遍都會(huì)規(guī)定：遺產(chǎn)建筑外立面可凸顯建筑年代以及風(fēng)格，是文物價(jià)值的重要表現(xiàn)，非特殊情況不允許作改動(dòng)。

將保溫系統(tǒng)安裝在不透明外墻內(nèi)部的內(nèi)保溫系統(tǒng)成為退而求其次的選擇。相較外保溫來說，內(nèi)保溫系統(tǒng)的缺點(diǎn)主要有三點(diǎn)：1）內(nèi)保溫占用室內(nèi)使用面積，通常無法安裝得太厚，因此影響整體建筑能耗;2）由于內(nèi)墻以及樓板原因，內(nèi)保溫?zé)o法連續(xù)安裝，而保溫?cái)嚅_處是巨大的熱橋，由此導(dǎo)致建筑能耗需求增加且熱橋處有產(chǎn)生冷凝水的風(fēng)險(xiǎn);3）內(nèi)保溫系統(tǒng)安裝需要在建筑內(nèi)部進(jìn)行施工，由此影響室內(nèi)人員的正常工作或生活。

三、解決方案

建筑結(jié)構(gòu)熱橋和建筑立面改造限制是遺產(chǎn)建筑改造中的難點(diǎn)，也是其特殊性所在。雖然存在困難，但在現(xiàn)有材料、技術(shù)和法制框架下，仍然可以將遺產(chǎn)建筑加以改造并使之符合以上兩種節(jié)能要求。

無論是被動(dòng)式節(jié)能改造，還是依照“復(fù)興銀行要求”進(jìn)行節(jié)能改造，在節(jié)能理念、應(yīng)用材料、技術(shù)方面存在很多共通點(diǎn)。對(duì)于建筑結(jié)構(gòu)熱橋、建筑立面改造限制等問題的解決，也都集中在不透明外墻保溫隔熱系統(tǒng)、門窗、熱橋阻斷構(gòu)造技術(shù)、供暖制冷設(shè)備、新風(fēng)換氣系統(tǒng)等要素上。其中，窗戶改造、建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)保溫系統(tǒng)安裝屬于建筑本體節(jié)能改良范疇，也是最基本的節(jié)能改造措施;新風(fēng)系統(tǒng)、供暖制冷設(shè)備等的安裝則屬于建筑設(shè)備更新范疇。而無論是哪種材料或設(shè)備，核心內(nèi)容在于兩點(diǎn)：避免熱橋和保證氣密性。

對(duì)于遺產(chǎn)建筑來說，由于其一般不具備安裝完全的被動(dòng)式采暖系統(tǒng)的條件，除了通過更換門窗、改善外墻保溫系統(tǒng)等“被動(dòng)”保溫措施外，為使用戶獲得更為舒適的居住體驗(yàn)并提高能源利用率，遺產(chǎn)建筑改造還需安裝主動(dòng)采暖設(shè)備。采暖設(shè)備安裝由此成為遺產(chǎn)建筑節(jié)能改造的另一關(guān)鍵措施。

（一）構(gòu)造層面解決方案

構(gòu)造層面問題可從建筑外墻、屋頂、門窗、氣密層4個(gè)要素著手解決。

1.建筑外墻

無論是哪種建筑類型、具體采取哪些節(jié)能材料或采用哪些技術(shù)，在節(jié)能改造規(guī)劃之初都應(yīng)當(dāng)考慮建筑類型、建筑規(guī)劃、建筑現(xiàn)狀、外立面造型及其歷史價(jià)值等多方面因素影響，盡可能將保溫厚度提高。

對(duì)于既有建筑節(jié)能改造而言，最值得推薦的改造方式是使用外保溫，即在建筑外圍護(hù)結(jié)構(gòu)上增加外保溫系統(tǒng)，這是對(duì)建筑能耗影響最大、同時(shí)也是最簡(jiǎn)單廉價(jià)的手段。但由于其直接安裝于外立面之上，會(huì)顯著影響建筑外觀，對(duì)于大多數(shù)遺產(chǎn)建筑來說無法適用。也正是基于此，“教堂項(xiàng)目”以及前述提到的奎德林堡的不少遺產(chǎn)建筑的節(jié)能改造都只能采用內(nèi)保溫系統(tǒng)。

盡管在氣密性、保溫性能等多方面都不及外保溫，但相較無保溫的老建筑而言，內(nèi)保溫系統(tǒng)仍具備顯著的節(jié)能優(yōu)勢(shì)。如今，高孔隙率的納米多孔材料氣凝膠保溫砂漿是德國(guó)磚石結(jié)構(gòu)遺產(chǎn)建筑外墻保溫措施的首選材料。

在為遺產(chǎn)建筑安裝內(nèi)保溫系統(tǒng)時(shí)，合理規(guī)劃門窗和保溫系統(tǒng)改造的先后順序是第一步;在此基礎(chǔ)上，可采用密封條或密封膠提高承重結(jié)構(gòu)氣密性。此外，嚴(yán)格保證氣密層的連續(xù)性也是提高圍護(hù)結(jié)構(gòu)能效的重要手段，例如，可以通過抹灰找平保證窗戶和墻體保溫層的貼合，避免出現(xiàn)窗戶局部漏風(fēng)問題（圖4）。

2.屋頂

受到其獨(dú)特的建筑特色以及氣候條件等因素影響，不同于國(guó)內(nèi)近代住宅樓房經(jīng)常出現(xiàn)的平屋頂，德國(guó)遺產(chǎn)建筑常常采用木構(gòu)坡屋頂，以木龍骨與檁條相互搭接的構(gòu)造方式搭建（圖5）。

在進(jìn)行坡屋頂保溫設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)當(dāng)根據(jù)閣樓層功能分區(qū)不同采取不同的保溫策略。若屋頂閣樓為生活空間，對(duì)屋頂?shù)谋靥幚響?yīng)該是在龍骨上下兩側(cè)及龍骨的間隙都增加保溫，氣密層設(shè)置在最內(nèi)側(cè)，最外側(cè)鋪設(shè)防水層并設(shè)置通風(fēng)層;若閣樓為非生活空間，則可以簡(jiǎn)單地將保溫安裝在閣樓的樓板上方，施工作業(yè)較為簡(jiǎn)單，但應(yīng)該注意氣密層的連續(xù)鋪設(shè)以及在樓板與外墻連接處做斷熱橋處理。

與屋頂相連的老虎窗通常是遺產(chǎn)建筑改造中的棘手之處。老虎窗向外突起的構(gòu)造決定了外墻內(nèi)表面與窗戶間的空間不足以增加足夠厚的保溫，而外墻與飛檐的間距太小也很難再添加保溫。要解決這一難點(diǎn)，只能在外墻木構(gòu)架的龍骨之間添加保溫;作為補(bǔ)充，可以在窗戶與內(nèi)墻間增加薄保溫。

3.門窗

對(duì)于節(jié)能改造而言，窗戶是圍護(hù)結(jié)構(gòu)中最薄弱的部分。窗戶作為外圍護(hù)結(jié)構(gòu)的透明組件，具有采光通風(fēng)、承接內(nèi)外環(huán)境進(jìn)而提高生活品質(zhì)的功能。玻璃和窗框的選擇和安裝很大程度上決定了建筑節(jié)能改造的節(jié)能性和舒適程度。許多安裝于遺產(chǎn)建筑的窗戶是單玻木框窗或單玻不銹鋼窗框。單層玻璃導(dǎo)熱系數(shù)高，存在散熱快、容易在玻璃內(nèi)壁形成冷凝水、窗框附近的抹灰層容易發(fā)霉甚至脫落等缺陷，影響建筑美觀以及使用。

在更換門窗時(shí)，采用兩層或三層真空或氬氣玻璃的窗戶能使窗戶隔熱效果提升10倍以上，窗框可改進(jìn)成在窗框中添加保溫的塑鋼保溫框或者鋁包木窗框（圖6）。另外，窗框四邊額外黏貼氣密膜，與外墻黏和并用抹灰找平覆蓋，也能大幅提升窗戶局部氣密性，有效避免窗戶局部位置漏風(fēng)與結(jié)露。

“教堂項(xiàng)目”采用內(nèi)保溫系統(tǒng)，原外窗因?yàn)槲奈飪r(jià)值保存需要被保留，新增保溫窗安裝于內(nèi)保溫層中。由于教堂窗臺(tái)是內(nèi)斜的，在進(jìn)行改造設(shè)計(jì)時(shí)，內(nèi)斜部分被保溫材料填充至與原窗底框齊平（圖7）。這一設(shè)計(jì)有三點(diǎn)優(yōu)勢(shì)：1）窗框直接與保溫相連，兩種保溫性能優(yōu)異的構(gòu)件相連，安裝熱橋較小;2）內(nèi)斜部分保溫提高了整窗的保溫效果;3）新窗與舊窗之間存留一部分密封空氣層，由于空氣具有較好的隔熱效果，建筑整體的保溫效果被動(dòng)增加。

“教堂項(xiàng)目”在門窗更換時(shí)也存在難點(diǎn)：1）兩扇窗戶之間空氣層會(huì)產(chǎn)生冷凝，因此需要在保溫與磚墻連接處做好防水密封，避免水分進(jìn)入墻體造成損壞;2）內(nèi)外兩層窗戶對(duì)太陽光線的遮擋，以及因內(nèi)保溫墻體厚度增加而導(dǎo)致透過保溫窗的太陽輻射得熱大大減少，建筑整體的供暖負(fù)荷因此增加。另外，在設(shè)計(jì)窗戶安裝節(jié)點(diǎn)時(shí)還需注意避免過大的安裝熱橋，其解決的主要思路是盡可能使保溫層覆蓋窗框、保證保溫與窗框無縫連接，以增強(qiáng)窗戶的整體保溫效果。

4.氣密層

德國(guó)生態(tài)研究中心的一份研究報(bào)告表示，德國(guó)舊建筑的氣密性測(cè)試結(jié)果平均為7.4h-1.比德國(guó)《能源法》新建建筑標(biāo)準(zhǔn)值1.5h-1要高五倍，比德國(guó)被動(dòng)房改建標(biāo)準(zhǔn)要求1h-1要高七倍。氣密性差會(huì)給建筑帶來以下不利影響：1）在泄漏點(diǎn)產(chǎn)生冷凝水，引發(fā)衛(wèi)生問題或建筑損壞;2）因漏風(fēng)造成額外熱損失，建筑整體能耗需求因此增加;3）隔聲效果變差;4）建筑外部有害氣體直接進(jìn)入室內(nèi)，影響室內(nèi)空氣質(zhì)量，等等。氣密性差還會(huì)影響新風(fēng)設(shè)備運(yùn)行，降低風(fēng)機(jī)整體熱回收效率，從而使得建筑整體能耗增高。

在德國(guó)遺產(chǎn)建筑中，木結(jié)構(gòu)及磚木結(jié)構(gòu)等輕型建筑占很大比重。輕型建筑的氣密層構(gòu)造與鋼混結(jié)構(gòu)不同，氣密層設(shè)置位置以及安裝方式需要特別考慮。平整外墻的氣密性可由位于內(nèi)保溫內(nèi)表面的防水氣密膜保證，在施工時(shí)注意對(duì)氣密膜之間的接縫處進(jìn)行折疊拼錯(cuò)施工。而輕型建筑施工時(shí)常出現(xiàn)的不同結(jié)構(gòu)、不同材料之間因?yàn)闃?gòu)造原因拼合在一起的情況是處理難點(diǎn)。如圖8所示，結(jié)構(gòu)木柱梁穿非供熱屋頂層樓板，樓板與梁柱的拼接處會(huì)有巨大縫隙，必須做額外密封處理。據(jù)此采取的解決方案是：首先利用氣密膜包裹結(jié)構(gòu)連接點(diǎn)，再在連接處采用石膏封堵，以加強(qiáng)氣密性。

（二）暖通設(shè)備解決方案

德國(guó)屬于冬冷夏涼地區(qū)，除了大型公共空間外，一般民用居住建筑制冷需求并不強(qiáng)烈，但對(duì)供暖和熱水供給的需求則較為普遍。

1.供暖以及熱水供給方案

德國(guó)遺產(chǎn)建筑熱水供應(yīng)通常與建筑供暖采用同一系統(tǒng)。大多采用鍋爐或者熱泵等加熱設(shè)備加熱熱水，再將熱水輸送到各個(gè)房間的暖氣片中以達(dá)到供暖目的。這種供暖系統(tǒng)大多設(shè)置在地下室等非加熱空間，存在著管道沒有保溫、暖氣片無恒溫調(diào)節(jié)閥、供暖系統(tǒng)內(nèi)循環(huán)泵功率過大、儲(chǔ)水箱保溫性能較差以及細(xì)菌滋生風(fēng)險(xiǎn)等問題。

這種供暖系統(tǒng)的安裝方式有分戶式系統(tǒng)與集中式系統(tǒng)兩種，各有優(yōu)劣：分戶式是指每個(gè)家庭通過安裝燃?xì)鉄崴疇t或即熱式電加熱熱水器來進(jìn)行熱水供應(yīng)，有三點(diǎn)優(yōu)勢(shì)：1）設(shè)備功率較集中式小，成本低;2）管線相對(duì)較短，管道熱損失較小;3）即熱式熱水器無需儲(chǔ)水箱，空間占比小。這種安裝方式的缺陷在于其以燃?xì)饣螂娂訜幔瘦^低且能源消耗大。相比之下集中式熱水供給系統(tǒng)能源轉(zhuǎn)化效率更高，且可以與太陽能熱水器相結(jié)合進(jìn)一步提高能效，常常在多戶住宅樓或者公共建筑中得到應(yīng)用。但集中式系統(tǒng)的缺點(diǎn)在于儲(chǔ)水箱以及從儲(chǔ)水箱到各戶的管道線路會(huì)產(chǎn)生大量熱損失，因此需要在儲(chǔ)水箱以及分水管增加保溫。以“教堂項(xiàng)目”為例，該建筑采用集中式供熱，通過功率為17.5kw的水源熱泵加熱蓄水罐熱水，而用于熱泵的電量則部分由位于屋面的太陽能光伏發(fā)電設(shè)備供給。

2.通風(fēng)解決方案

為保持建筑內(nèi)部良好的舒適性，將室內(nèi)二氧化碳以及有害氣體維持在較低濃度，通風(fēng)必不可少。傳統(tǒng)建筑通風(fēng)多采用開窗以及排風(fēng)機(jī)直排通風(fēng)，不僅會(huì)產(chǎn)生大量熱損耗，冷空氣直接進(jìn)入室內(nèi)還會(huì)給人帶來不適感，既不節(jié)能也不舒適。使用新風(fēng)設(shè)備能將新風(fēng)與排風(fēng)通過熱交換器后排出，達(dá)到通風(fēng)要求的同時(shí)又將熱量保持在室內(nèi)，是被動(dòng)式節(jié)能改造的關(guān)鍵設(shè)備。

不同地區(qū)建筑對(duì)新風(fēng)設(shè)備有不同要求。如德國(guó)氣候全年干燥，夏季降雨少，室內(nèi)相對(duì)濕度維持在較舒適狀態(tài)，無除濕需求;但冬季較為寒冷，在一些地區(qū)甚至可到20℃，室內(nèi)外溫差較大，因而對(duì)新風(fēng)機(jī)組的熱交換率有更高要求。在“教堂項(xiàng)目”中，采用的是一款熱回收率大于75%、最大風(fēng)量超過4000m³/h的獲得被動(dòng)房研究所節(jié)能組件標(biāo)準(zhǔn)認(rèn)證的新風(fēng)設(shè)備。

結(jié)語

遺產(chǎn)建筑改造過程顯然比新建建筑和一般既有建筑改造復(fù)雜得多。從最初建筑現(xiàn)狀評(píng)估、建筑改造設(shè)計(jì)、建筑改造規(guī)劃、設(shè)備組件選型到最后施工組織都需更多考量。建筑結(jié)構(gòu)改造是否必需、設(shè)計(jì)是否符合當(dāng)?shù)匚奈锓ㄒ?guī)、建筑整體如何增加保溫、保溫厚度、防水層安裝位置、減小節(jié)點(diǎn)熱橋方式、節(jié)點(diǎn)處氣密性處理方案、供暖系統(tǒng)形式、通風(fēng)系統(tǒng)方案等等問題都是考慮因素。

在遺產(chǎn)建筑節(jié)能改造中，經(jīng)濟(jì)性其實(shí)也是不容忽視的方面，并影響建筑的實(shí)際節(jié)能效果。例如，許多遺產(chǎn)建筑在節(jié)能改造過程中，并沒有在窗戶更換時(shí)選擇保溫性能更好的三玻玻璃，而是退而求其次使用二玻玻璃。三玻玻璃的安裝并不存在技術(shù)和法律層面的障礙，唯一的考慮來自對(duì)于這兩種玻璃成本的考量。經(jīng)濟(jì)性由此在遺產(chǎn)建筑工程的實(shí)施過程中發(fā)揮不容小覷的作用?？梢哉f，遺產(chǎn)建筑節(jié)能改造項(xiàng)目最終呈現(xiàn)出的面貌，取決于文物立法、建筑節(jié)能要求和經(jīng)濟(jì)性這三類因素綜合博弈的結(jié)果。

當(dāng)然，德國(guó)的遺產(chǎn)建筑節(jié)能改造技術(shù)也并非盡善盡美。有一些問題，例如地下防水，始終在遺產(chǎn)建筑節(jié)能改造中沒有找到較好的解決方案。一些遺產(chǎn)建筑的地下部分因防水層年久失修而陰暗潮濕、霉菌滋長(zhǎng)，使得地下部分失去其原有使用功能。沿建筑外墻進(jìn)行土方開挖、在地下外墻外側(cè)重新設(shè)置防水層，并在建筑底板內(nèi)側(cè)安裝防水層雖然是一種可行的辦法，但無法完全避免地下水汽透過底板滲入到室內(nèi)。再加之過高的施工成本，使得地下部分的防水節(jié)能改造成為難點(diǎn)之一。此外，前文已反復(fù)提到的內(nèi)保溫系統(tǒng)的缺陷也客觀存在。

盡管遺產(chǎn)建筑的節(jié)能改造存在前述困難或局限性，但基于其針對(duì)一般建筑標(biāo)準(zhǔn)所無可比擬的最終能耗、維護(hù)和環(huán)境優(yōu)勢(shì)，加之政府對(duì)于節(jié)能改造的強(qiáng)制要求和政策激勵(lì)，其應(yīng)用范圍日益廣泛，且是未來遺產(chǎn)建筑改造大勢(shì)所趨。