2010日本历史建筑考察报告之三:结构设备篇日本历史建筑保护利用中的暖通空调设计特点

来源:用户上传      作者: 何焰

　　日本在历史建筑的保护与利用中，是如何考虑暖通空调等设施设置与设计的7并且有哪些可以借鉴的经验呢?我们通过2010年6、7月间赴日考察，简述如下。
　　
　　日本历史木构建筑以自然通风为主
　　
　　大量的木结构建筑由于历史原因，只有通风换气措施，而没有空气调节系统。即便是在以后的修缮改造中也继续保留了这个特点。
　　这些建筑的通风措施大致可分为以下两种形式：
　　①可调通风面积的形式
　　在这类庙宇的通风格栅外，均设有木制外窗，可根据气候的变化，开启或关闭外窗(图1、2)。
　　②不可调通风面积的形式
　　在考察中我们注意到，对于多数庙宇建筑来说，为了防止室内因燃香而引起的空气混浊，其外墙上的通风格栅是永久性敞开不可调节的(图3)。
　　
　　日本近代历史保护建筑暖通空调系统特点
　　
　　1.自然通风
　　对于许多历史遗留下来的近代保护建筑，为了保留其历史的原貌，仍采用着原有的自然通风的方式，没有再增设空调系统。如建成于1954年的广岛世界和平纪念圣堂，目前所采用的降温方式也只是开窗通风加室内设置立式电风扇(图4)。
　　对于一些纳入日本国家历史保护建筑名录的建筑来说，每天只是在规定的时间对外开放，而且游客在其中逗留的时间并不长，所以人体的舒适度问题相对于保护建筑本身来说显得不是很重要。没有必要为了人们短暂的舒适去改变原来建筑物的历史面目。姬路城内的各栋建筑、神户的萌黄之馆别墅等就是采用了这种方式，所不同的是后者在部分的房间内设置了分体式空调器(图5、6)。
　　
　　2.立柜式分体空调器
　　在一些历史保护建筑中，根据目前的使用需要，也会对舒适度提出要求，也就是要求设置空调装置。所以在一些相对简单的建筑中往往采用了设置分体式空调器的形式，室内机和室外机结合具体的室内外环境进行恰当布置。神户北野异人馆街别墅区中萌黄之馆的部分房间和风见鸡之馆的全部建筑就是采用的这种方式(图7～9)。
　　
　　3.集中空调的形式
　　考察中我们看到对于大部分现在仍旧要使用的历史保护建筑，其在修缮改造的过程中由于单单设置分体式空调器是不能满足人们对室内空气品质和环境舒适度的要求的，特别是对于一些现在用作于办公、展览、宾馆酒店以及图书馆的历史保护建筑来说，如果不设置集中空调系统，将会影响正常营运。比如神户税关大楼、横滨新格兰酒店等建筑，在改建中均设置了集中空调系统。该系统有着它明显的优点，即可以提高空气的品质，为房间提供充足的新风量，改善舒适度，满足正常的使用功能需要，也可以结合装修设计，最大可能地维持建筑物的历史原貌。通过调查，我们把日本在历史建筑保护修缮改造中设置集中空调的处理手法归纳为下列几种：
　　(1)采用在局部非重要的区域降低或设置吊顶，布置空调风管等设备管线
　　这是一种在历史建筑保护修缮改造中常用的一种手法。即局部牺牲一些相对非重要的空间设置吊顶区域来获得重要空间的保护，这样既得到了空调所需的设备位置，又最大程度地保留了建筑物的历史原貌。
　　如作为典型案例，神户的税关(海关)大楼一层展厅连廊和横滨的新格兰酒店(HOTEL NEW GRAND)二层会客厅都是采用的这种方式。建于1927年的神户税关大楼在1995年7月的阪神大地震中中区一层的办公区域严重损坏，在其后的恢复修建中将这一部分办公区改为室外中庭，并保留了沿多层办公楼内侧的柱子，同时改建成了展厅的连廊。由于连廊部分不设吊顶，同时与连廊相连的一侧展厅内也没有吊顶，所以就在与连廊相连的展厅侧设置部分吊顶，设置空调风管，同时向展厅和连廊送风。这样既保留了原有建筑的顶部风格，又解决了送风管的设置问题(图10、11)。
　　横滨新格兰酒店(Hotel NewGrand Yokohama)座落于日本最古老的港口之一的横滨港，横滨新格兰酒店在此欢迎世界各地的旅客近八十年。酒店有着丰富历史，被指定为历史纪念碑。著名的旅客包含有：1945年的美军司令麦克，阿瑟(GeneralMac Arthur)，1 932年的查理卓别林(Chatlie Chaplin)和1934年的贝比，鲁斯(Babe Ruth)。
　　该酒店二层的门厅、会客厅在装修改造时增设了集中空调系统，由于客厅的吊顶采用的是石膏吊顶，所以为了设置风管等管道，在吊顶靠内墙处局部落低了一跨，同时降低的吊顶装修也保持原来的风格，这样最大程度的维持了原貌(图12、13)。
　　(2)重新设置吊顶，布置空调风管
　　我们在考察中还了解到对于一些保护建筑，如果其吊顶没有什么特别的保护价值，在其后来的装修改造中往往增设了局部的或全部的吊顶，用于布置各类管线。横滨神奈川县立历史博物馆的底层走廊吊顶就是采用了重新设置的方法(见图14)。因增设吊顶后走廊层高较低，所以走廊的照明采用了侧墙壁灯的形式。
　　(3)架空地板送风
　　对于许多建有精美石膏吊顶或木雕吊顶的历史保护建筑来说，在修缮改造中作为其建筑精华的吊顶是不能被破坏的。所以对于这类建筑，在改建中若要增设空调系统，采用架空地板送风不失为一种好的方法。
　　所谓地板送风系统就是在楼板上再设置一层地板，这样一来就提供了一个可开启的静压箱，用来敷设楼宇的服务设施，如动力、音响和数据电缆，也可布置采暖和制冷的设备。当地板下的静压箱被用来送风时，那么这种楼板至少要架高20cm，通常为400mm左右。架空地板包括螺栓及其连接的金属支架，以及金属或混凝土的镶嵌地板。架空地板是模数化的成品，可以很方便地在其上面插上或拔出任何电气元件。完成后的地板表面也可以铺上地毯、各种合成织物、混凝土或天然材料，如木材和软木。
　　地板送风方式将处理过的空气以低速从地板散流器均匀地直接送入人员工作区，送风在上升的过程中慢慢地与室内的空气混合，使热空气和污染空气上升至顶部回风口，形成温度分层和浓度分层，室内工作区的温度和污染物浓度低于上部。
　　另外，有精美吊顶的房间，往往也是高大空间，采用地板送风系统可以达到分层空调的目的，将处理过的空气送至人员活动区域，保证该区域的人体舒适性。而对于人体活动区域以上的空间的温湿度就不再做保证，这样可以减少空调送风量，减少空调能耗。
　　我们考察的横滨日本新闻博物馆展厅、东京国立国会图书馆下属国际儿童图书馆的改建都是采用了地板送风的方式。
　　横滨日本新闻博物馆是由一栋沿街的欧式历史保护建筑和一栋与其老建筑紧贴的新建建筑所组成。其中老建筑部分的展厅顶部采用的欧式拱形梁结构，所以无法设置吊顶来布置空调送风系统。因此采用了地板送风系统，由于架空地板的高

度，所以在电梯厅和楼梯口处与展厅的交界处设置了两级踏步(图17)。
　　位于东京上野公园的日本国际儿童文学图书馆的前身是修建于1906年的帝国图书馆，在2000年经过重新改建后，首个以儿童文学为主的国家图书馆在东京创立，并且作为了国会图书馆的一个分支机构。图书馆于2000年5月5日(日本儿童节)正式对外开放。
　　该建筑是一栋三层的欧式建筑，房间的顶部也是欧式装饰，不宜破坏。在2000年的改建中每层增加了幕墙结构的外廊。在空调系统的设计中，一层外廊采用了条形散流器顶送风的系统，二层外廊和老建筑的各阅览室采用了架空地板送风的形式。这样不仅满足了各房间的舒适度，也保留了其原房间顶部的装饰风格(图15)。
　　(4)结合固定展柜设计，设置空调送回风系统
　　在日本国际儿童文学图书馆三层的书籍博物馆中还采用了结合固定展柜设计设置空调送回风口的方式。也就是说将空调送回风口布置与展馆的布展装修相结合，在图17中我们可以看到布展装修固定展柜上部的送风口和下部回风口。
　　(5)结合装修设置暗装式风机盘管或空气处理机组
　　在考察中我们也观察到，结合装修设置暗装式风机盘管或空气处理机组也是一种十分常见的空调方式。采用这种方式的最大优点就是利用水作为媒介来输送能量，与全空气系统相比，输送管道的尺寸较小，对原建筑物的影响也较小，而且还可以利用一些建筑上无法利用的空间来设置空调设备。横滨著名的红砖仓库改造和东京中央三井信托银行改建都部分采用了这种方法(图16、19)。
　　(6)利用扩建的地下空间，满足历史保护建筑新功能的需要
　　对于一些历史保护建筑，随着时代的变化，它的使用功能也发生了变化，其原有的一些设置满足不了新功能的需要。这样在不影响历史保护建筑的原貌，向地下空间发展成了较为可行的方式。比如现在正在修缮复原JRE东京火车站项目，该车站将改建为一个星级酒店，所以新增的冷冻机房、锅炉房都将设置在其扩建的地下室内。这样对其原来建筑的外貌不会产生任何影响。
　　
　　消防设计原则
　　
　　在此次考察调研中，我们向几家日本的建筑设计公司专门了解了日本在处理历史保护建筑修缮改造中如何执行相关消防规范的事宜。日本同行介绍在日本也是没有专门用于历史保护建筑的消防规范，如果要对历史保护建筑进行修缮改造所执行的就是现今的消防规范。在执行中如果因受原有建筑的条件限制而无法执行某些现行规范条文时，同时该建筑如果是列入日本文部省历史保护建筑名录的，那么设计单位就应当就此问题专题上报消防当局，进行沟通和专项审核，商讨采用其它措施来弥补其因历史条件而无法满足现今消防规范的缺陷，并最终取得消防部门的批准。
　　
　　感想和小结
　　
　　日本各界对于历史建筑的保护是给予了相当的重视，把它们作为国家传承文化的一部分来认真对待。
　　在处理历史建筑保护修缮中所采用的暖通空调技术同我们国内目前所采用的手法也大致相同。因地制宜，根据具体情况采用适宜的方法来解决具体问题，在最大限度地保护历史建筑其原貌的基础上，满足环境舒适性和功能使用性的要求。
　　在历史保护建筑修缮改造中如何执行现行消防规范的问题上，我们两国之间所采用的方法也是基本相同的。在历史建筑保护的修缮中都是基本按现今的消防规范来要求。并做到具体问题具体对待解决。
　　对于个别历史建筑保护的修缮改造，日本方面的创意有时是很大胆的，也就是基本保留了历史建筑的外立面，而其内部已进行了颠覆性的现代化改建。
　　日本对于大多数常年使用的历史建筑，都已经在改造后设置了空调系统。

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