引言

在“双碳”目标的引领下，中国正在加速推进经济社会全面绿色转型。建筑领域作为碳排放的“主力军”，承担着节能减排的重要使命。据统计，我国既有建筑存量庞大，其能耗约占社会总能耗的20%～30%，而历史建筑因其建造年代久远、围护结构热工性能薄弱、设备系统老化等问题，能耗矛盾尤为突出。如何在保护文化遗产与实现低碳转型之间找到平衡，成为城市可持续发展的重要课题。

作为中国近代城市发展的缩影，上海现存千余处历史建筑承载着独特的海派文化记忆，却也面临绿色低碳改造的多重挑战：既要严格遵循“修旧如旧”的保护原则，维持建筑的历史风貌与人文价值；又需通过技术创新提升能源效率，减少碳排放。这一过程不仅是响应国家“双碳”战略的必然要求，更是为全球历史建筑绿色更新提供“中国方案”的积极探索。

01 上海市历史建筑概况及其绿色低碳改造现状

/ 上海市优秀历史建筑的基本情况

上海，这座国际大都市，拥有丰富的历史建筑资源。据统计，上海现存的第一至五批优秀历史建筑共有1058处，约3300余幢，总建筑面积达到761.57万平方米。这些历史建筑种类繁多，包括居住类和非居住类两大类，其中居住类建筑约287.19万平方米，非居住类建筑约474.38万平方米。它们或矗立在繁华的商业街区，或隐匿于幽静的弄堂深处，构成了上海独特的城市风貌。

/ 居住类（左）与非居住类（右）历史建筑功能分布（按面积）/

/ 历史建筑蕴含的绿色智慧

上海的优秀历史建筑，不仅是城市文化的象征，也在建筑设计上巧妙融入了许多的绿色智慧。这些建筑通过精心的设计，实现了对自然资源的最大化利用，显著降低了能源消耗，完美诠释了可持续发展的理念。举例来说，外滩建筑群中的标志性建筑——汇丰银行大楼和海关大楼，通过高大的窗户和合理的布局，实现了良好的自然通风与采光，减少了对人工照明和机械通风的依赖。武康大楼则以其独特的建筑形态和窗户设计，优化了空气流通与自然采光，进一步提升了建筑的节能效果。此外，许多历史建筑还采用了木百叶等遮阳措施，如马勒别墅、孙科住宅和思南公馆等，通过安装可调节的木百叶窗，不仅能在夏季有效遮挡炙烤的阳光，降低室内温度，还能在冬季引入温暖的阳光，提高室内温度，从而提升了全年的节能效果。与此同时，瑞金宾馆和豫园等建筑通过庭院绿化与水体设计，有效改善了微气候，提升了整体环境的舒适度。上海历史建筑中这些传统设计理念，与现代低碳技术不谋而合，充分展现了历史建筑的绿色智慧。这些设计特点不仅为现代绿色建筑提供了宝贵的借鉴，更为我们探索历史建筑的绿色低碳改造之路提供了有益的启示。

/ 历史建筑绿色改造的推进情况

在历史文化遗产和风貌保护的严格要求下，历史建筑的修缮相较于常规的既有建筑改造，其政策导向、管理流程以及技术应用均展现出独特的复杂性与特殊性。长期以来，绿色低碳理念虽然备受瞩目，但却未作为专项内容被充分融入历史建筑的保护与修复之中。然而，面对这一领域的诸多挑战，上海市已经在历史建筑的绿色改造方面迈出了探索的步伐，绿色低碳建筑体系的应用正逐步展开。尽管目前仍处于个案利用阶段，但已展现出良好的应用前景。

探索实践——在上海市历史建筑修缮项目中，已一定程度地应用了市场上主流的绿色低碳建筑标准体系，如中国绿色建筑、美国LEED等。这些标准体系围绕绿色、低碳、健康、舒适等核心理念构建，为历史建筑的绿色改造提供了科学指导和评价依据。例如，普益大楼、上海思南公馆历史风貌别墅群等项目通过应用这些标准体系，成功实现了节能降耗和环境保护的目标。

行业鼓励——通过遴选示范项目、设置专业奖、组织交流分享等方式，上海市的行业协会积极推广历史建筑的节能改造和绿色更新。上海市绿色建筑协会“既有建筑绿色更新评定奖”、“上海市建筑节能与绿色建筑示范项目”等，为历史建筑的绿色改造提供了有力支持和示范效应。这些项目不仅展示了绿色技术在历史建筑改造中的实际应用效果，还为行业内外提供了宝贵的经验和启示。

积累经验——在历史建筑绿色低碳改造实践中，上海市已经积累了一定的经验。例如，在外墙、屋面、外窗等围护结构的改造中，通过采用保温隔热材料、节能型玻璃等绿色建材及先进技术，有效提升了历史建筑的热工性能和节能效果。同时，大型历史建筑在供暖空调、照明等设备系统的改造路径上与常规公共建筑相近，差异不大。改造中注重提高设备能效和运行效率，从而减少能源消耗和环境污染。

综上，已实施的案例充分证明了各类绿色建筑体系在上海市历史建筑修缮项目中具备切实的应用潜力。近年来，随着绿色低碳理念的深入人心，历史建筑项目中采纳绿色低碳建筑体系的实例日益增多，这一趋势也反映出绿色建筑理念正逐渐获得更广泛的接受与认可。

/ 历史建筑绿色低碳改造的挑战

历史建筑的绿色低碳更新改造面临技术适配性与政策体系化的双重挑战，二者共同构成了制约可持续发展的关键瓶颈。

受限的技术应用——从技术层面看，历史建筑风貌保护的刚性约束限制了常规节能技术的应用。建筑围护结构作为文化遗产的核心载体，其原始材料、构造形制与装饰细节需严格遵循“修旧如旧”原则，导致现代节能措施难以直接实施。外墙因难以增加外保温层，传统砌体结构的热工性能难以满足现行标准；屋面若采用新型保温构造，可能破坏原有的屋顶形式和特色；外窗改造需在保留原有型材与分格形式的前提下，提升密封性与隔热性，技术方案选择空间较为有限。与此同时，机电设备更新需兼顾隐蔽性安装与历史空间格局保护，设备能效提升幅度普遍低于新建建筑，运维成本居高不下。这种保护优先的改造逻辑，使得技术路径往往需要在节能性能与风貌完整性之间寻求折中平衡。

/ 上海市优秀历史建筑风貌保护要求 /

不完善的政策体系——当前，上海针对历史建筑绿色低碳改造的政策体系尚不完善。尽管绿色低碳理念已深入人心，但上海的相关政策对历史建筑这一特殊类型仍缺乏具体、精准的指导。现有政策多关注历史建筑的一般性修缮和结构安全，对于如何在保护历史风貌的同时实现绿色低碳目标，缺乏明确的标准和操作流程。这导致设计师和施工团队在实际操作中缺乏政策依据，对新技术、新方法的尝试持谨慎态度，从而使得历史建筑的绿色低碳改造进展缓慢。

02 上海市历史建筑绿色低碳改造的思路

历史建筑的绿色低碳改造，需在文化遗产保护与现代节能需求之间寻求平衡。以下为改造的主要思路与策略：

/ 保护传承绿色智慧

历史建筑中蕴含的传统绿色智慧是改造的重要基础。修缮过程中应注重保留原有建筑中自然通风、采光优化、遮阳系统等绿色低碳设计，例如可调节木百叶、庭院绿化等。这些传统设计不仅承载着历史记忆，也具备显著的节能潜力。通过修复与强化这些元素，既能延续建筑的历史风貌，又能充分利用其固有的低碳特性，为现代绿色改造提供借鉴和灵感。

/ 重点提升围护结构

屋面、外墙和外窗是历史建筑能耗的关键薄弱环节，也是风貌保护的核心区域。由于历史建筑外立面需严格遵循“修旧如旧”的原则，常规外保温或大规模改造难以实施。相比之下，供暖空调、照明等设备系统的改造路径与常规公共建筑较为相似，技术适配性较高，因此本文重点集中于围护结构这一细分领域。

/ 积极应用创新技术

在保护优先的前提下，需引入适配性较强的低碳技术。例如，采用高性能保温材料（如气凝胶涂料）提升围护结构热工性能；应用低辐射（Low-E）中空玻璃或断桥铝型材优化外窗节能效果。同时，需建立多专业协同的改造体系，整合建筑能耗模拟和材料科学等，确保技术方案既能满足节能目标，又能最大限度地减少对历史风貌的干预。

03 上海市历史建筑绿色低碳改造技术体系的构建与应用解析

/ 保护传统绿色设计

上海属于夏热冬冷地区，气候条件对建筑设计提出了双重挑战：夏季需应对高温高湿的闷热环境，冬季则需抵御寒冷干燥的气候侵袭。这一气候特征要求建筑兼具隔热、通风与适应性调节能力，而传统历史建筑中蕴含的绿色设计智慧正体现了对气候的精准响应。在历史建筑的保护性修缮中，秉持绿色低碳理念的设计不仅是对文化遗产的守护，更是对地域气候适应性的再诠释。以上海孙科住宅的修缮工程为例，该建筑原有的可调卷帘式木百叶，作为经典设计元素，正是传统建筑应对夏热冬冷气候的典范。木百叶作为建筑立面的核心构件，通过灵活调节叶片角度，在夏季可遮蔽强烈日照，减少太阳辐射传入室内，同时引导自然通风降低湿热感；冬季则可通过开合控制尽可能地引入阳光，提升室内温度与采光效率。这种“被动式”气候调节机制，显著降低了对人工照明与空调系统的依赖。修缮团队在修复过程中，以仅存的2副残损木百叶为蓝本，通过传统工艺复原构造，并运用现代材料加固提升耐久性，最终复原4套完整百叶系统。此番修缮，不仅恢复了木百叶的遮阳通风功能，延续了其绿色低碳特性，还完美再现了房屋原有的历史风貌与品质。让这座历史建筑在更新改造中，实现了对传统绿色设计的保护与传承。

/ 孙科住宅木百叶修缮 /

/ 屋面保温隔热改造

上海近代历史建筑的屋面，按构造形式可分为坡屋面和平屋面两类。坡屋面多采用木屋架结构，主要饰面材料有小青瓦、机平瓦、石板瓦、西班牙筒瓦、琉璃瓦以及金属屋面等。而平屋面则通常以钢筋混凝土板作为基层，饰面材料主要采用混凝土、地砖等。这些未经修缮的历史建筑屋面，大多未设置保温层，其屋面基层的热工性能与现行建筑节能设计标准要求存在较大差距。具体而言，以20毫米木望板为基层的坡屋面，其传热系数达到3.73；而以120毫米钢筋混凝土板为基层的平屋面，其传热系数高达4.56。

/ 历史建筑平屋面、坡屋面传热系数现状 /

作为历史建筑外围护结构的关键组成部分，屋面在提升建筑整体热工性能方面发挥着不可替代的作用，尤其对于普遍存在的低层和多层历史建筑而言，其节能改造具有重要的现实意义。相较于历史建筑其他部位的改造，屋面改造具有显著的技术优势：一方面，其改造工程通常无需对建筑主体结构进行大规模改动，有效降低了施工难度；另一方面，屋面改造技术体系已趋于成熟，无论是防水层的更新维护还是新型保温材料的应用，均已形成系统化的解决方案，便于项目的实施和管理。

通过对既有修缮案例的系统梳理与分析，研究发现平屋面通过增设保温层可显著提升其热工性能，这一技术路径已在实践中得到广泛应用。然而，在木结构坡屋面历史建筑的修缮实践中，采用保温措施的案例相对较少，亟待进一步探索与推广。针对此类木结构坡屋面建筑，可重点考虑以下三种改造策略：其一，平铺式，即将保温层整体平铺于屋面板之上，形成连续的保温界面；其二，嵌填式，通过在顺水条或挂瓦条之间填充保温材料，实现保温与构造的有机结合；其三，内置式，将保温层设置于室内格栅吊顶上方，既保证了保温效果，又最大限度保留了建筑的历史风貌。相较之下，平屋面的保温层增设构造更为简便，主要有倒置式（保温层位于防水层之上）和正置式（保温层位于防水层之下）2种成熟做法。在材料选择方面，挤塑聚苯保温板（XPS）、泡沫玻璃板等高性能保温材料因其优异的保温性能与耐久性，已成为屋面节能改造的首选材料。

/ 保温平铺式 /

/ 保温嵌填式 /

/ 保温内置式 /

/ 外墙保温隔热改造

上海近代建筑的外墙主要采用砖和石作为构造材料，常见的外墙形式包括清水砖外墙、抹灰外墙、面砖贴面外墙以及石材外墙等。这些历史建筑的外墙基层多以砖墙为主，厚度通常为240毫米（一砖厚）或370毫米（一砖半厚）等，经计算发现，这些外墙的传热系数与现行的新建和改造建筑的节能设计标准相比，存在一定程度的差距。

/ 历史建筑外墙传热系数现状 /

外墙作为建筑围护结构的关键组成部分，其热工性能对建筑的能耗水平具有直接影响。对于历史建筑来说，提升外墙的热工性能显得尤为重要。然而，由于历史建筑的外立面风貌受到严格保护，因此常规的外墙外保温技术往往难以实施。

在这种情况下，外墙内保温技术成为一种较为适宜的选择。通过在内墙表面增设保温层，既能够保持建筑外立面的原有风貌不受破坏，又能显著提升外墙的热工性能。同济大学文远楼在改造过程中就采用了外墙内保温技术，使用了聚氨酯内保温系统，有效降低了建筑的能耗。

/ 同济大学文远楼外墙内保温构造 /

除了内保温技术外，反射隔热涂料等新型材料也为提升历史建筑外墙的热工性能开辟了新路径。这些材料不仅保温隔热效果卓越，而且施工便捷，对原建筑风貌的影响较小。例如，漕北大楼在改造过程中就采用了气凝胶隔热涂料，通过反射隔热的方式有效增强了外墙的热工性能。

/ 漕北大楼外墙应用气凝胶隔热涂料 /（来源：项目修缮团队提供）

/ 外窗节能改造

上海近代历史建筑的窗户，按照窗框材质大致可分为钢窗和木窗两类。其中，钢窗的型材厚度一般在25-38毫米之间，而木窗的型材厚度则多在40-50毫米范围内。在修缮之前，这些历史建筑的外窗普遍采用单层玻璃，其比例高达90%。因此，这些历史建筑的外窗热工性能相对较差，与现行规范要求存在显著差距。

/ 历史建筑外窗传热系数现状 /

历史建筑外窗修缮的核心挑战在于实现历史风貌保护与热工性能提升的有机统一，既要完整保留体现历史价值的窗框材料和构造特征，又要显著改善其热工性能以满足现代建筑的节能要求。因此在修缮时需要沿用木窗和钢窗的做法，可采用以下三种改造策略：

型材不变，更换节能型玻璃——此方法不影响建筑立面风貌，可应用于所有保护类别的历史建筑改造。它保留了原有的木窗或钢窗型材，仅通过更换节能型玻璃，即可有效提升外窗的热工性能。然而，实施过程中面临的主要难题在于木窗和钢窗（尤其是钢窗）的型材厚度相对较薄，极大地限制了节能玻璃的可选范围。在通常情况下，只能选择中空玻璃进行更换，因为在不增加型材宽度的情况下，安装三玻两腔玻璃的难度较大，从而难以实现热工性能的显著提升。

/ 上海音乐厅木窗修缮更换中空玻璃前后对比 /

上海近代建筑钢窗普遍采用了断面宽度为25毫米和32毫米的框料设计。通常情况下，这些厚度超过25毫米的钢窗框料都具备嵌入4-4A-4规格（12毫米）中空玻璃的条件。然而，在实际应用中，T型窗棂的尺寸往往成为制约因素，因其宽度不足难以满足安装要求。针对这一问题，可行的解决方案是更换或加大T型窗棂的尺寸，以确保中空玻璃能够顺利安装，具体做法可参考下图。

/ 钢窗更换中空玻璃构造图 /

（来源：华建集团华东院历史建筑保护设计院）

保留原窗，内部加装节能窗——在保留原门窗的基础上，可以在其内侧增设一樘断热型中空玻璃节能型门窗。这种做法在历史建筑修缮项目中已有较多应用。在内部加装节能窗时，可按照新建建筑的标准，对传热系数和气密性提出具体要求，以确保其节能效果。同时，需注意新增门窗与原门窗的和谐统一，避免对原有建筑结构和装饰造成破坏，确保修缮后的建筑既保持历史韵味，又满足现代使用和节能需求。

/ 外滩12号浦东发展银行大楼外窗增设一扇内窗 /

整体更换，采用节能型外窗——当原外窗损坏严重时，在符合立面风貌控制要求的前提下，整体更换外窗也是一种选择。在更换过程中，需确保新外窗立面效果与原外窗相对一致，并选用节能型产品以提升建筑的热工性能。具体可选的节能型外窗类型包括：① 节能型木窗，通过增大型材截面和更换高性能玻璃来提升保温隔热效果；② 断桥钢窗，采用断桥设计在保证结构稳定的同时提高节能效率；③ 仿木/仿钢铝合金窗，既满足维持立面效果的需求，又提升了热工性能，然而其立面效果难以完全与原窗一致；④ 谷纤维窗，利用绿色新兴型材制成，兼具仿木质感、应用性能稳定和环保节碳的优点，多腔体一体成型设计使其隔声效果好，且能杜绝低温结露。根据历史建筑的现状和需求合理选择应用这些节能型外窗，可有效提升建筑节能效果。比如，同济大学文远楼在修缮中，将原钢窗更换为断热铝型材Low-E中空玻璃窗，同时保留了原有窗户的基本分隔和开启形式。而麦琪公寓在2021年的修缮过程中，部分楼层（如三层和五层）则将原有的单层玻璃钢窗更换为中空玻璃铝合金窗。

/ 同济大学文远楼修缮中将钢窗更换为断热铝型材中空窗 /

04 节能效益量化评估：多案例模拟验证

为了深入剖析历史建筑绿色低碳改造对节能效果的具体影响，研究通过选取具有代表性的历史建筑案例，利用PKPM-Energy进行能耗模拟分析，全面验证了改造措施的实际效果。研究挑选了4个类型各异的历史建筑，涵盖了居住类（如案例A花园洋房和案例B低层公寓）和非居住类（如案例C低层办公和案例D多层办公）建筑。

/ 计算工况设置

对上述4个案例分别设定现状的围护结构热工水平，以及屋面、外窗、外墙的热工性能提升措施和指标。

居住类案例对比研究边界参数

非居住类案例对比研究边界参数

/ 综合节能效果

模拟结果显示，不同类型的历史建筑在实施围护结构绿色低碳改造措施后，节能效果差异显著。花园洋房以其独特的建筑结构和较小的外围护面积，展现出了高达40%的节能率。低层公寓和低层办公建筑也紧随其后，节能率均超过了30%。而多层办公建筑虽然节能率稍低，但也达到了22.6%，充分证明了围护结构改造在节能降耗方面的巨大潜力。

/ 不同案例的改造效果对比 /

/ 单项措施贡献

在单项措施的节能贡献方面，屋面保温无疑是最为突出的。居住类建筑的屋面保温改造，节能率普遍集中在15%左右，成为节能降耗的主力军。外窗改造同样不容忽视，尤其是节能玻璃的更换，使得居住类建筑的节能率在4%左右浮动。而外墙保温虽然实施难度较大，但其节能效果与屋面保温相当，甚至在某些多层建筑中超过了屋面保温的贡献。

案例A：花园洋房

 案例B：低层公寓

案例C：低层办公

 案例D：多层办公

/ 围护结构热工提升效果对比 /

05 “双碳”目标下历史建筑的可持续发展

历史建筑作为城市的文化瑰宝，其绿色低碳改造对于推动“双碳”战略具有重要意义。这些建筑的特点在于其独特的文化内涵和历史价值，修缮工作必须在保护风貌的前提下进行。当前，尽管历史建筑的绿色低碳改造面临诸多挑战，但已涌现出一批成功案例，通过创新技术和精细化管理，实现了节能降耗和减排。

展望未来，随着技术的进步和政策的完善，历史建筑的绿色低碳改造将迎来新的发展机遇。一方面，先进的保温隔热材料和节能设备将为历史建筑提供更好的性能提升；另一方面，可再生能源的广泛应用将进一步降低历史建筑的能耗和碳排放。

在此过程中，政府、企业和社会各方应共同努力，加强合作与交流，推动历史建筑绿色低碳改造技术的研发与应用。同时，提高社会各界对历史建筑保护的认识和参与度，共同为实现“双碳”目标和传承城市文脉贡献力量。通过持续的探索和努力，历史建筑将在助力“双碳”战略中发挥更加积极的作用。

参考文献

1. 上海市人大常委会. 上海市历史风貌区和优秀历史建筑保护条例[Z]. 2002年（2019年修订）.

2. 微信公众号“上海市历史建筑保护事务中心”

3. 钱锋，魏崴，曲翠松. 同济大学文远楼改造工程 历史保护建筑的生态节能更新[J]. 时代建筑, 2008(02)：56-61.

4. 部分图片来源网络。