存量工业建筑绿色低碳化改造的技术路径与设计实践研究

一、存量工业建筑绿色低碳化改造的关键技术

1.围护结构性能提升技术

既有工业建筑围护结构通常存在保温隔热性能差、气密性低等问题，改造中可采用外墙内保温或外保温复合系统、节能门窗更换、屋面增设保温层与反射涂层等措施。例如，采用岩棉或石墨聚苯板等高热阻材料提升墙体热工性能，选用断桥铝合金低辐射玻璃窗改善采光与隔热，有效降低建筑采暖与制冷能耗，是实现节能降碳的基础环节。

2.自然采光与通风优化技术

充分利用原有工业建筑大空间、高窗位的特点，通过增设天窗、采光井、导光管等改善室内自然采光；合理设置高侧窗、通风塔、可开启扇等促进自然对流，减少人工照明与机械通风能耗。在改造设计中需结合建筑形态与当地气候特点进行模拟分析，实现光环境与风环境的协同优化，显著提升室内环境质量与运行能效。

3.可再生能源集成应用技术

利用工业建筑屋面面积大、结构承载力强的特点，广泛铺设光伏发电系统，实现就地发电并网；同时可探索地源热泵、空气源热泵等供热制冷技术，部分项目还可结合余热回收系统。通过多能互补的系统设计，显著降低对传统能源的依赖，是实现“零碳”或“近零碳”运营的关键路径[1]。

4.高性能材料与预制化技术应用

改造过程中推荐使用再生骨料混凝土、绿色建材、低碳涂料等环保材料，减少全生命周期碳排放。同时，推广采用装配式内装、模块化隔墙、预制楼梯等工业化建造方式，缩短工期、减少现场湿作业与建筑垃圾，契合绿色施工与循环经济理念。

二、存量工业建筑绿色低碳化改造的技术

1.系统诊断与绿色性能评估

改造前，对建筑开展全面检测诊断至关重要。涵盖结构安全，确保建筑稳固；考量能耗水平，了解能源消耗状况；评估室内环境质量，为人员健康舒适提供保障。借助 BIM 技术，能直观呈现建筑信息；能耗模拟工具可精准分析能耗。通过这些手段进行绿色性能基准评估，精准定位改造重点与潜力区域。以此为依据，在众多技术方案中进行科学比选与优化，避免盲目改造，让改造工作更具针对性与高效性，实现资源合理利用。

2.多技术集成与协同设计

绿色改造绝非单项技术的简单叠加，而是强调整合设计与系统优化。例如在围护结构节能改造时，不能孤立进行，要统筹考虑自然通风路径与采光需求，使建筑在节能的同时，拥有良好的通风与采光条件。又如光伏系统布置，需结合屋顶保温与雨水收集系统，实现“节能—产能—节水”一体化。这种多技术协同设计，打破技术壁垒，充分发挥各技术优势，提升整体资源利用效率，推动建筑向绿色低碳方向转型。

3.低碳能源与资源循环利用

存量工业建筑改造需从依赖化石能源 循环模式。具体可包括屋面与立面相适宜的光伏、光热系统铺设，实现 等清洁供热技术替代燃煤锅炉；设置雨水收集、中水回用与 间特征布局垂直绿化、屋顶农场等，改善微气候并促进碳汇。 建材与本地材料，减少隐含碳，并对拆除废弃物进行分类回收与资源化利用。 微型生态系统，显著降低建筑全生命周期碳排放。

4.智慧运维与性能跟踪验证

改造效果需依靠智慧运维与长期性能监测予以保障。应建立建筑能耗与室内环境数据采集系统，对用电、用水、室内温湿度、CO₂浓度等参数进行实时监测，并接入楼宇自控系统（BAS）实现设备高效调度与故障预警。利用数字孪生技术，依托BIM 模型与物联网数据，实现建筑运行状态的动态可视化与诊断分析。定期进行能源审计与后评估，比对模拟预测与实际运行效果，及时调整运行策略或进行设备迭代。通过智慧化管理，不仅确保绿色性能持续达标，也延长了建筑与设备的使用寿命，实现绿色改造目标的长期稳定输出。

三、存量工业建筑绿色低碳化改造设计实践策略

1.空间功能优化与绿色活化

在改造设计中，应优先考虑对原有工业空间进行功能重置与活化利用。通过结构检测与加固，在保证安全的前提下突破原有空间局限，植入办公、文创、商业、研发等新功能，促进建筑再利用，避免大拆大建。设计中可保留工业文化特征，如桁架、吊车梁等元素，与绿色技术结合形成独特空间体验。同时，优化平面与剖面布局，引入中庭、风塔、光导管等被动式设计，改善自然采光与通风条件；灵活设置可调节围护界面，增强空间气候适应性。功能复合与空间重构不仅提升资源利用效率，也为工业遗产注入新的社会与经济活力[2]。

2.围护结构性能综合提升

围护结构节能是绿色改造的关键。应基于热工性能测试结果，针对性采用外保温隔热、高性能门窗系统、屋顶绿化与反射涂料等技术措施。外墙宜采用防火等级高、耐久性好的保温材料，结合防潮、透气构造设计，避免结露与热桥；窗户可更换为断热铝合金型材或多腔塑料窗框，搭配Low-E 玻璃与可调外遮阳，平衡保温、采光与防眩光需求；屋面改造可结合保温防水一体化铺设与太阳能板基座预埋，减少对原有结构的破坏。通过整体性能提升，显著降低供暖制冷负荷，改善室内热舒适。

3.机电系统节能与智能化调控

针对工业建筑普遍存在的设备老化、能效低下问题，应全面更新高能效机电设备，并构建智能调控系统。具体包括采用高效变频暖通空调设备、LED 照明与智能照明控制；设置热回收装置，利用排风预冷预热新风；根据区域使用特点分区控制，实现按需供能。集成物联网与人工智能算法，构建智慧能源管理平台，实时采集、分析运行数据，动态优化设备启停与能耗调度。通过系统性的设备更迭与智慧升级，实现能源精细化管理，大幅降低运行碳排放。

4.绿色材料与低碳构造应用

改造过程中应贯彻低碳建材选用原则，优先采用再生骨料混凝土、回收金属、竹木材料等绿色建材，减少新材料开采与生产带来的隐含碳。在构造设计上，提倡干式作业、装配化内装与可逆连接技术，如轻钢龙骨隔墙、模块化天花地板系统等，减少现场湿作业与建筑垃圾，提高施工效率并便于未来变更拆卸。此外，旧工业建筑原有的砖、钢架等构件应尽可能保留并再利用，延续历史记忆的同时降低材料碳排放。通过绿色材料与低碳构造的集成应用，全面支撑建筑全生命周期的可持续性能[3]。

结语：存量工业建筑绿色低碳化改造是应对资源环境挑战、推动城市高质量发展的必然选择。通过关键技术突破、系统路径规划与创新设计实践，能够实现建筑性能的全面提升与资源的高效循环利用。改造不仅需要技术创新，更需多方协同与持续优化，以构建低碳、韧性、宜居的城市空间，为“双碳”目标实现提供有力支撑。

参考文献：

[1] 郝生鑫,马伊硕,张莉莉,等.既有建筑低碳（零碳）改造实施路径研究[J].建设科技,2024,(14):55-58.

[2] 张驰,郭海鞍,孟杰,等.工业建筑绿色低碳化改造再利用设计方法研究——以夏热冬冷地区为例[J].南方建筑,2024,(07):22-35.

【3】周广健,李萌,宣玉杰,等.既有建筑绿色低碳化改造关键设计策略研究[J].建设科技,2025,(09):35-38.

作者简介：张茂龙,男,1990-,汉，陕西榆林人，本科，研究方向为建筑设计。