引言

在“雙碳”目標的引領下，中國正在加速推進經濟社會全面綠色轉型。建筑領域作為碳排放的“主力軍”，承擔著節能減排的重要使命。據統計，我國既有建筑存量龐大，其能耗約占社會總能耗的20%～30%，而歷史建筑因其建造年代久遠、圍護結構熱工性能薄弱、設備系統老化等問題，能耗矛盾尤為突出。如何在保護文化遺產與實現低碳轉型之間找到平衡，成為城市可持續發展的重要課題。

作為中國近代城市發展的縮影，上海現存千余處歷史建筑承載著獨特的海派文化記憶，卻也面臨綠色低碳改造的多重挑戰：既要嚴格遵循“修舊如舊”的保護原則，維持建筑的歷史風貌與人文價值；又需通過技術創新提升能源效率，減少碳排放。這一過程不僅是響應國家“雙碳”戰略的必然要求，更是為全球歷史建筑綠色更新提供“中國方案”的積極探索。

01 上海市歷史建筑概況及其綠色低碳改造現狀

/ 上海市優秀歷史建筑的基本情況

上海，這座國際大都市，擁有豐富的歷史建筑資源。據統計，上海現存的第一至五批優秀歷史建筑共有1058處，約3300余幢，總建筑面積達到761.57萬平方米。這些歷史建筑種類繁多，包括居住類和非居住類兩大類，其中居住類建筑約287.19萬平方米，非居住類建筑約474.38萬平方米。它們或矗立在繁華的商業街區，或隱匿于幽靜的弄堂深處，構成了上海獨特的城市風貌。

/ 居住類（左）與非居住類（右）歷史建筑功能分布（按面積）/

/ 歷史建筑蘊含的綠色智慧

上海的優秀歷史建筑，不僅是城市文化的象征，也在建筑設計上巧妙融入了許多的綠色智慧。這些建筑通過精心的設計，實現了對自然資源的最大化利用，顯著降低了能源消耗，完美詮釋了可持續發展的理念。舉例來說，外灘建筑群中的標志性建筑——匯豐銀行大樓和海關大樓，通過高大的窗戶和合理的布局，實現了良好的自然通風與采光，減少了對人工照明和機械通風的依賴。武康大樓則以其獨特的建筑形態和窗戶設計，優化了空氣流通與自然采光，進一步提升了建筑的節能效果。此外，許多歷史建筑還采用了木百葉等遮陽措施，如馬勒別墅、孫科住宅和思南公館等，通過安裝可調節的木百葉窗，不僅能在夏季有效遮擋炙烤的陽光，降低室內溫度，還能在冬季引入溫暖的陽光，提高室內溫度，從而提升了全年的節能效果。與此同時，瑞金賓館和豫園等建筑通過庭院綠化與水體設計，有效改善了微氣候，提升了整體環境的舒適度。上海歷史建筑中這些傳統設計理念，與現代低碳技術不謀而合，充分展現了歷史建筑的綠色智慧。這些設計特點不僅為現代綠色建筑提供了寶貴的借鑒，更為我們探索歷史建筑的綠色低碳改造之路提供了有益的啟示。

/ 歷史建筑綠色改造的推進情況

在歷史文化遺產和風貌保護的嚴格要求下，歷史建筑的修繕相較于常規的既有建筑改造，其政策導向、管理流程以及技術應用均展現出獨特的復雜性與特殊性。長期以來，綠色低碳理念雖然備受矚目，但卻未作為專項內容被充分融入歷史建筑的保護與修復之中。然而，面對這一領域的諸多挑戰，上海市已經在歷史建筑的綠色改造方面邁出了探索的步伐，綠色低碳建筑體系的應用正逐步展開。盡管目前仍處于個案利用階段，但已展現出良好的應用前景。

探索實踐——在上海市歷史建筑修繕項目中，已一定程度地應用了市場上主流的綠色低碳建筑標準體系，如中國綠色建筑、美國LEED等。這些標準體系圍繞綠色、低碳、健康、舒適等核心理念構建，為歷史建筑的綠色改造提供了科學指導和評價依據。例如，普益大樓、上海思南公館歷史風貌別墅群等項目通過應用這些標準體系，成功實現了節能降耗和環境保護的目標。

行業鼓勵——通過遴選示范項目、設置專業獎、組織交流分享等方式，上海市的行業協會積極推廣歷史建筑的節能改造和綠色更新。上海市綠色建筑協會“既有建筑綠色更新評定獎”、“上海市建筑節能與綠色建筑示范項目”等，為歷史建筑的綠色改造提供了有力支持和示范效應。這些項目不僅展示了綠色技術在歷史建筑改造中的實際應用效果，還為行業內外提供了寶貴的經驗和啟示。

積累經驗——在歷史建筑綠色低碳改造實踐中，上海市已經積累了一定的經驗。例如，在外墻、屋面、外窗等圍護結構的改造中，通過采用保溫隔熱材料、節能型玻璃等綠色建材及先進技術，有效提升了歷史建筑的熱工性能和節能效果。同時，大型歷史建筑在供暖空調、照明等設備系統的改造路徑上與常規公共建筑相近，差異不大。改造中注重提高設備能效和運行效率，從而減少能源消耗和環境污染。

綜上，已實施的案例充分證明了各類綠色建筑體系在上海市歷史建筑修繕項目中具備切實的應用潛力。近年來，隨著綠色低碳理念的深入人心，歷史建筑項目中采納綠色低碳建筑體系的實例日益增多，這一趨勢也反映出綠色建筑理念正逐漸獲得更廣泛的接受與認可。

/ 歷史建筑綠色低碳改造的挑戰

歷史建筑的綠色低碳更新改造面臨技術適配性與政策體系化的雙重挑戰，二者共同構成了制約可持續發展的關鍵瓶頸。

受限的技術應用——從技術層面看，歷史建筑風貌保護的剛性約束限制了常規節能技術的應用。建筑圍護結構作為文化遺產的核心載體，其原始材料、構造形制與裝飾細節需嚴格遵循“修舊如舊”原則，導致現代節能措施難以直接實施。外墻因難以增加外保溫層，傳統砌體結構的熱工性能難以滿足現行標準；屋面若采用新型保溫構造，可能破壞原有的屋頂形式和特色；外窗改造需在保留原有型材與分格形式的前提下，提升密封性與隔熱性，技術方案選擇空間較為有限。與此同時，機電設備更新需兼顧隱蔽性安裝與歷史空間格局保護，設備能效提升幅度普遍低于新建建筑，運維成本居高不下。這種保護優先的改造邏輯，使得技術路徑往往需要在節能性能與風貌完整性之間尋求折中平衡。

/ 上海市優秀歷史建筑風貌保護要求 /

不完善的政策體系——當前，上海針對歷史建筑綠色低碳改造的政策體系尚不完善。盡管綠色低碳理念已深入人心，但上海的相關政策對歷史建筑這一特殊類型仍缺乏具體、精準的指導。現有政策多關注歷史建筑的一般性修繕和結構安全，對于如何在保護歷史風貌的同時實現綠色低碳目標，缺乏明確的標準和操作流程。這導致設計師和施工團隊在實際操作中缺乏政策依據，對新技術、新方法的嘗試持謹慎態度，從而使得歷史建筑的綠色低碳改造進展緩慢。

02 上海市歷史建筑綠色低碳改造的思路

歷史建筑的綠色低碳改造，需在文化遺產保護與現代節能需求之間尋求平衡。以下為改造的主要思路與策略：

/ 保護傳承綠色智慧

歷史建筑中蘊含的傳統綠色智慧是改造的重要基礎。修繕過程中應注重保留原有建筑中自然通風、采光優化、遮陽系統等綠色低碳設計，例如可調節木百葉、庭院綠化等。這些傳統設計不僅承載著歷史記憶，也具備顯著的節能潛力。通過修復與強化這些元素，既能延續建筑的歷史風貌，又能充分利用其固有的低碳特性，為現代綠色改造提供借鑒和靈感。

/ 重點提升圍護結構

屋面、外墻和外窗是歷史建筑能耗的關鍵薄弱環節，也是風貌保護的核心區域。由于歷史建筑外立面需嚴格遵循“修舊如舊”的原則，常規外保溫或大規模改造難以實施。相比之下，供暖空調、照明等設備系統的改造路徑與常規公共建筑較為相似，技術適配性較高，因此本文重點集中于圍護結構這一細分領域。

/ 積極應用創新技術

在保護優先的前提下，需引入適配性較強的低碳技術。例如，采用高性能保溫材料（如氣凝膠涂料）提升圍護結構熱工性能；應用低輻射（Low-E）中空玻璃或斷橋鋁型材優化外窗節能效果。同時，需建立多專業協同的改造體系，整合建筑能耗模擬和材料科學等，確保技術方案既能滿足節能目標，又能最大限度地減少對歷史風貌的干預。

03 上海市歷史建筑綠色低碳改造技術體系的構建與應用解析

/ 保護傳統綠色設計

上海屬于夏熱冬冷地區，氣候條件對建筑設計提出了雙重挑戰：夏季需應對高溫高濕的悶熱環境，冬季則需抵御寒冷干燥的氣候侵襲。這一氣候特征要求建筑兼具隔熱、通風與適應性調節能力，而傳統歷史建筑中蘊含的綠色設計智慧正體現了對氣候的精準響應。在歷史建筑的保護性修繕中，秉持綠色低碳理念的設計不僅是對文化遺產的守護，更是對地域氣候適應性的再詮釋。以上海孫科住宅的修繕工程為例，該建筑原有的可調卷簾式木百葉，作為經典設計元素，正是傳統建筑應對夏熱冬冷氣候的典范。木百葉作為建筑立面的核心構件，通過靈活調節葉片角度，在夏季可遮蔽強烈日照，減少太陽輻射傳入室內，同時引導自然通風降低濕熱感；冬季則可通過開合控制盡可能地引入陽光，提升室內溫度與采光效率。這種“被動式”氣候調節機制，顯著降低了對人工照明與空調系統的依賴。修繕團隊在修復過程中，以僅存的2副殘損木百葉為藍本，通過傳統工藝復原構造，并運用現代材料加固提升耐久性，最終復原4套完整百葉系統。此番修繕，不僅恢復了木百葉的遮陽通風功能，延續了其綠色低碳特性，還完美再現了房屋原有的歷史風貌與品質。讓這座歷史建筑在更新改造中，實現了對傳統綠色設計的保護與傳承。

/ 孫科住宅木百葉修繕 /

/ 屋面保溫隔熱改造

上海近代歷史建筑的屋面，按構造形式可分為坡屋面和平屋面兩類。坡屋面多采用木屋架結構，主要飾面材料有小青瓦、機平瓦、石板瓦、西班牙筒瓦、琉璃瓦以及金屬屋面等。而平屋面則通常以鋼筋混凝土板作為基層，飾面材料主要采用混凝土、地磚等。這些未經修繕的歷史建筑屋面，大多未設置保溫層，其屋面基層的熱工性能與現行建筑節能設計標準要求存在較大差距。具體而言，以20毫米木望板為基層的坡屋面，其傳熱系數達到3.73；而以120毫米鋼筋混凝土板為基層的平屋面，其傳熱系數高達4.56。

/ 歷史建筑平屋面、坡屋面傳熱系數現狀 /

作為歷史建筑外圍護結構的關鍵組成部分，屋面在提升建筑整體熱工性能方面發揮著不可替代的作用，尤其對于普遍存在的低層和多層歷史建筑而言，其節能改造具有重要的現實意義。相較于歷史建筑其他部位的改造，屋面改造具有顯著的技術優勢：一方面，其改造工程通常無需對建筑主體結構進行大規模改動，有效降低了施工難度；另一方面，屋面改造技術體系已趨于成熟，無論是防水層的更新維護還是新型保溫材料的應用，均已形成系統化的解決方案，便于項目的實施和管理。

通過對既有修繕案例的系統梳理與分析，研究發現平屋面通過增設保溫層可顯著提升其熱工性能，這一技術路徑已在實踐中得到廣泛應用。然而，在木結構坡屋面歷史建筑的修繕實踐中，采用保溫措施的案例相對較少，亟待進一步探索與推廣。針對此類木結構坡屋面建筑，可重點考慮以下三種改造策略：其一，平鋪式，即將保溫層整體平鋪于屋面板之上，形成連續的保溫界面；其二，嵌填式，通過在順水條或掛瓦條之間填充保溫材料，實現保溫與構造的有機結合；其三，內置式，將保溫層設置于室內格柵吊頂上方，既保證了保溫效果，又最大限度保留了建筑的歷史風貌。相較之下，平屋面的保溫層增設構造更為簡便，主要有倒置式（保溫層位于防水層之上）和正置式（保溫層位于防水層之下）2種成熟做法。在材料選擇方面，擠塑聚苯保溫板（XPS）、泡沫玻璃板等高性能保溫材料因其優異的保溫性能與耐久性，已成為屋面節能改造的首選材料。

/ 保溫平鋪式 /

/ 保溫嵌填式 /

/ 保溫內置式 /

/ 外墻保溫隔熱改造

上海近代建筑的外墻主要采用磚和石作為構造材料，常見的外墻形式包括清水磚外墻、抹灰外墻、面磚貼面外墻以及石材外墻等。這些歷史建筑的外墻基層多以磚墻為主，厚度通常為240毫米（一磚厚）或370毫米（一磚半厚）等，經計算發現，這些外墻的傳熱系數與現行的新建和改造建筑的節能設計標準相比，存在一定程度的差距。

/ 歷史建筑外墻傳熱系數現狀 /

外墻作為建筑圍護結構的關鍵組成部分，其熱工性能對建筑的能耗水平具有直接影響。對于歷史建筑來說，提升外墻的熱工性能顯得尤為重要。然而，由于歷史建筑的外立面風貌受到嚴格保護，因此常規的外墻外保溫技術往往難以實施。

在這種情況下，外墻內保溫技術成為一種較為適宜的選擇。通過在內墻表面增設保溫層，既能夠保持建筑外立面的原有風貌不受破壞，又能顯著提升外墻的熱工性能。同濟大學文遠樓在改造過程中就采用了外墻內保溫技術，使用了聚氨酯內保溫系統，有效降低了建筑的能耗。

/ 同濟大學文遠樓外墻內保溫構造 /

除了內保溫技術外，反射隔熱涂料等新型材料也為提升歷史建筑外墻的熱工性能開辟了新路徑。這些材料不僅保溫隔熱效果卓越，而且施工便捷，對原建筑風貌的影響較小。例如，漕北大樓在改造過程中就采用了氣凝膠隔熱涂料，通過反射隔熱的方式有效增強了外墻的熱工性能。

/ 漕北大樓外墻應用氣凝膠隔熱涂料 /（來源：項目修繕團隊提供）

/ 外窗節能改造

上海近代歷史建筑的窗戶，按照窗框材質大致可分為鋼窗和木窗兩類。其中，鋼窗的型材厚度一般在25-38毫米之間，而木窗的型材厚度則多在40-50毫米范圍內。在修繕之前，這些歷史建筑的外窗普遍采用單層玻璃，其比例高達90%。因此，這些歷史建筑的外窗熱工性能相對較差，與現行規范要求存在顯著差距。

/ 歷史建筑外窗傳熱系數現狀 /

歷史建筑外窗修繕的核心挑戰在于實現歷史風貌保護與熱工性能提升的有機統一，既要完整保留體現歷史價值的窗框材料和構造特征，又要顯著改善其熱工性能以滿足現代建筑的節能要求。因此在修繕時需要沿用木窗和鋼窗的做法，可采用以下三種改造策略：

型材不變，更換節能型玻璃——此方法不影響建筑立面風貌，可應用于所有保護類別的歷史建筑改造。它保留了原有的木窗或鋼窗型材，僅通過更換節能型玻璃，即可有效提升外窗的熱工性能。然而，實施過程中面臨的主要難題在于木窗和鋼窗（尤其是鋼窗）的型材厚度相對較薄，極大地限制了節能玻璃的可選范圍。在通常情況下，只能選擇中空玻璃進行更換，因為在不增加型材寬度的情況下，安裝三玻兩腔玻璃的難度較大，從而難以實現熱工性能的顯著提升。

/ 上海音樂廳木窗修繕更換中空玻璃前后對比 /

上海近代建筑鋼窗普遍采用了斷面寬度為25毫米和32毫米的框料設計。通常情況下，這些厚度超過25毫米的鋼窗框料都具備嵌入4-4A-4規格（12毫米）中空玻璃的條件。然而，在實際應用中，T型窗欞的尺寸往往成為制約因素，因其寬度不足難以滿足安裝要求。針對這一問題，可行的解決方案是更換或加大T型窗欞的尺寸，以確保中空玻璃能夠順利安裝，具體做法可參考下圖。

/ 鋼窗更換中空玻璃構造圖 /

（來源：華建集團華東院歷史建筑保護設計院）

保留原窗，內部加裝節能窗——在保留原門窗的基礎上，可以在其內側增設一樘斷熱型中空玻璃節能型門窗。這種做法在歷史建筑修繕項目中已有較多應用。在內部加裝節能窗時，可按照新建建筑的標準，對傳熱系數和氣密性提出具體要求，以確保其節能效果。同時，需注意新增門窗與原門窗的和諧統一，避免對原有建筑結構和裝飾造成破壞，確保修繕后的建筑既保持歷史韻味，又滿足現代使用和節能需求。

/ 外灘12號浦東發展銀行大樓外窗增設一扇內窗 /

整體更換，采用節能型外窗——當原外窗損壞嚴重時，在符合立面風貌控制要求的前提下，整體更換外窗也是一種選擇。在更換過程中，需確保新外窗立面效果與原外窗相對一致，并選用節能型產品以提升建筑的熱工性能。具體可選的節能型外窗類型包括：① 節能型木窗，通過增大型材截面和更換高性能玻璃來提升保溫隔熱效果；② 斷橋鋼窗，采用斷橋設計在保證結構穩定的同時提高節能效率；③ 仿木/仿鋼鋁合金窗，既滿足維持立面效果的需求，又提升了熱工性能，然而其立面效果難以完全與原窗一致；④ 谷纖維窗，利用綠色新興型材制成，兼具仿木質感、應用性能穩定和環保節碳的優點，多腔體一體成型設計使其隔聲效果好，且能杜絕低溫結露。根據歷史建筑的現狀和需求合理選擇應用這些節能型外窗，可有效提升建筑節能效果。比如，同濟大學文遠樓在修繕中，將原鋼窗更換為斷熱鋁型材Low-E中空玻璃窗，同時保留了原有窗戶的基本分隔和開啟形式。而麥琪公寓在2021年的修繕過程中，部分樓層（如三層和五層）則將原有的單層玻璃鋼窗更換為中空玻璃鋁合金窗。

/ 同濟大學文遠樓修繕中將鋼窗更換為斷熱鋁型材中空窗 /

04 節能效益量化評估：多案例模擬驗證

為了深入剖析歷史建筑綠色低碳改造對節能效果的具體影響，研究通過選取具有代表性的歷史建筑案例，利用PKPM-Energy進行能耗模擬分析，全面驗證了改造措施的實際效果。研究挑選了4個類型各異的歷史建筑，涵蓋了居住類（如案例A花園洋房和案例B低層公寓）和非居住類（如案例C低層辦公和案例D多層辦公）建筑。

/ 計算工況設置

對上述4個案例分別設定現狀的圍護結構熱工水平，以及屋面、外窗、外墻的熱工性能提升措施和指標。

居住類案例對比研究邊界參數

非居住類案例對比研究邊界參數

/ 綜合節能效果

模擬結果顯示，不同類型的歷史建筑在實施圍護結構綠色低碳改造措施后，節能效果差異顯著。花園洋房以其獨特的建筑結構和較小的外圍護面積，展現出了高達40%的節能率。低層公寓和低層辦公建筑也緊隨其后，節能率均超過了30%。而多層辦公建筑雖然節能率稍低，但也達到了22.6%，充分證明了圍護結構改造在節能降耗方面的巨大潛力。

/ 不同案例的改造效果對比 /

/ 單項措施貢獻

在單項措施的節能貢獻方面，屋面保溫無疑是最為突出的。居住類建筑的屋面保溫改造，節能率普遍集中在15%左右，成為節能降耗的主力軍。外窗改造同樣不容忽視，尤其是節能玻璃的更換，使得居住類建筑的節能率在4%左右浮動。而外墻保溫雖然實施難度較大，但其節能效果與屋面保溫相當，甚至在某些多層建筑中超過了屋面保溫的貢獻。

案例A：花園洋房

 案例B：低層公寓

案例C：低層辦公

 案例D：多層辦公

/ 圍護結構熱工提升效果對比 /

05 “雙碳”目標下歷史建筑的可持續發展

歷史建筑作為城市的文化瑰寶，其綠色低碳改造對于推動“雙碳”戰略具有重要意義。這些建筑的特點在于其獨特的文化內涵和歷史價值，修繕工作必須在保護風貌的前提下進行。當前，盡管歷史建筑的綠色低碳改造面臨諸多挑戰，但已涌現出一批成功案例，通過創新技術和精細化管理，實現了節能降耗和減排。

展望未來，隨著技術的進步和政策的完善，歷史建筑的綠色低碳改造將迎來新的發展機遇。一方面，先進的保溫隔熱材料和節能設備將為歷史建筑提供更好的性能提升；另一方面，可再生能源的廣泛應用將進一步降低歷史建筑的能耗和碳排放。

在此過程中，政府、企業和社會各方應共同努力，加強合作與交流，推動歷史建筑綠色低碳改造技術的研發與應用。同時，提高社會各界對歷史建筑保護的認識和參與度，共同為實現“雙碳”目標和傳承城市文脈貢獻力量。通過持續的探索和努力，歷史建筑將在助力“雙碳”戰略中發揮更加積極的作用。

參考文獻

1. 上海市人大常委會. 上海市歷史風貌區和優秀歷史建筑保護條例[Z]. 2002年（2019年修訂）.

2. 微信公眾號“上海市歷史建筑保護事務中心”

3. 錢鋒，魏崴，曲翠松. 同濟大學文遠樓改造工程 歷史保護建筑的生態節能更新[J]. 時代建筑, 2008(02)：56-61.

4. 部分圖片來源網絡。