低碳視角下皖北鄉(xiāng)村建筑風(fēng)貌改造研究

曹 穩(wěn) ，張琴義 ，梁鑫斌

（1.安徽科技學(xué)院建筑學(xué)院，安徽 蚌埠 233100；2.安徽科技學(xué)院管理學(xué)院，安徽 蚌埠 233100）

0 引言

隨著鄉(xiāng)村振興戰(zhàn)略規(guī)劃的提出，國家對鄉(xiāng)村的發(fā)展更加重視。習(xí)近平總書記在講話中多次提到鄉(xiāng)村建設(shè)的問題，指出鄉(xiāng)村建設(shè)要留得住青山綠水，記得住鄉(xiāng)愁。總書記的講話為鄉(xiāng)村建筑的建設(shè)指明了方向，即建筑在低碳環(huán)保的同時要繼承傳統(tǒng)建筑風(fēng)貌。皖北鄉(xiāng)村建筑目前面臨兩個問題，具體如下：①建筑缺少傳統(tǒng)建筑文化特征，地域特色性較差。鄉(xiāng)村建筑對傳統(tǒng)建筑風(fēng)貌的繼承很少，很難留住人們的鄉(xiāng)愁。②建筑在設(shè)計和建造階段很少考慮節(jié)能問題，建筑的整體節(jié)能性很差，隨著經(jīng)濟的發(fā)展，人們對居住條件的要求不斷提高，建筑的能耗逐年增加，對環(huán)境的影響不斷增大。建筑的壽命周期很長，既有建筑推倒重建的成本太高且不環(huán)保，改造是解決上述問題的最佳方法。對于鄉(xiāng)村建筑的改造不僅要低碳可持續(xù)，還要繼承傳統(tǒng)建筑風(fēng)貌特征，既要節(jié)能環(huán)保，又要留得住“鄉(xiāng)愁”。

1 研究現(xiàn)狀

目前，有學(xué)者對建筑風(fēng)貌進(jìn)行了研究，如楊少華[1]認(rèn)為建筑風(fēng)貌是城市風(fēng)貌的核心，是人造景觀的重要組成部分，應(yīng)采用控規(guī)的管控指標(biāo)引導(dǎo)村鎮(zhèn)建筑風(fēng)貌的方向。對傳統(tǒng)民居風(fēng)貌進(jìn)行研究，分析建筑外部環(huán)境、建筑風(fēng)格、材料和細(xì)部等問題。已有的研究僅考慮建筑風(fēng)貌問題，對建筑的低碳可持續(xù)性研究很少。

有關(guān)建筑低碳化改造的研究很多。在國外，研究人員主要通過建筑構(gòu)件的改造來實現(xiàn)低碳化目標(biāo)，如Konstantog☆ou[2]研究了建筑遮陽的設(shè)置對建筑能耗的影響，通過軟件模擬發(fā)現(xiàn)合理設(shè)置遮陽構(gòu)件可有效節(jié)約建筑能耗。在我國，也有學(xué)者進(jìn)行相關(guān)研究，如張寧[3]對陜南傳統(tǒng)民居的現(xiàn)狀進(jìn)行研究，通過軟件模擬得出適宜性的改造方法；張垚[4]研究了嚴(yán)寒地區(qū)既有居住建筑節(jié)能改造的適宜措施，分析建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)節(jié)能改造所產(chǎn)生的效益；張獻(xiàn)梅[5]以豫西北居住建筑為研究對象，分析了屋面結(jié)構(gòu)類型及熱工性能，并提出既有居住建筑平屋頂節(jié)能改造的有效措施；有學(xué)者研究了湘西民居建筑的節(jié)能狀況，并提出具體適宜的節(jié)能改造策略；有學(xué)者對夏熱冬冷地區(qū)既有居住建筑的圍護(hù)結(jié)構(gòu)、照明系統(tǒng)、給排水系統(tǒng)改造等進(jìn)行研究，以某居住建筑改造為例對提出的節(jié)能改造措施進(jìn)行實踐驗證；有學(xué)者以天津地區(qū)為例，從外墻、屋面、門窗等方面具體分析了嚴(yán)寒地區(qū)既有建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)節(jié)能改造措施；有學(xué)者通過實測某棟公共建筑節(jié)能改造前后供暖能耗數(shù)據(jù)，分析了北方既有公共建筑的節(jié)能改造措施；有學(xué)者以上海為例通過實驗研究了建筑物添加內(nèi)遮陽設(shè)施后的節(jié)能效果，經(jīng)實驗和軟件模擬后發(fā)現(xiàn)合理的設(shè)置建筑內(nèi)遮陽可有效改善建筑節(jié)能效果。在現(xiàn)有的低碳化節(jié)能改造的研究中很少考慮地域文化的傳承，對改造過程中如何繼承傳統(tǒng)建筑風(fēng)貌的研究較少。因此，本文以皖北鄉(xiāng)村建筑為研究對象，分析在低碳節(jié)能視角下建筑風(fēng)貌的改造策略和方法，助力該地區(qū)的鄉(xiāng)村振興。

2 建筑改造評價指標(biāo)構(gòu)建

鄉(xiāng)村建筑風(fēng)貌的改造需要同時考慮低碳節(jié)能和建筑風(fēng)貌繼承的問題。在皖北鄉(xiāng)村建筑改造研究過程中需要確立量化指標(biāo)，以便對改造設(shè)計提供指導(dǎo)，對改造后的效果進(jìn)行合理的評價。參照已有的研究成果，將建筑低碳化指標(biāo)和建筑風(fēng)貌指標(biāo)構(gòu)建進(jìn)行分析。

2.1 建筑低碳化指標(biāo)

建筑改造過程中低碳化的評價從全生命周期的角度分析由低碳總體規(guī)劃、低碳建筑設(shè)計、低碳施工、低碳運營以及低碳資源化五類指標(biāo)構(gòu)成，具體建筑低碳化指標(biāo)體系見表1。在建筑改造過程中首先要考慮周圍環(huán)境，使改造后的建筑從規(guī)劃的視角下低碳節(jié)能。在建筑設(shè)計階段，通過對既有建筑的再次設(shè)計實現(xiàn)建筑低碳化，具體措施主要是建筑外圍護(hù)結(jié)構(gòu)的處理，如增加外墻和屋面保溫層，改造外窗的位置和大小，更換更節(jié)能保溫外窗等。在施工階段依據(jù)建筑設(shè)計圖紙選擇合理低碳的施工方式完成建筑改造。建筑改造完成后，需要評估建筑運營的效果，利用儀器測試和實際計量碳排量進(jìn)行后評估。

表1 建筑低碳化指標(biāo)體系

單體建筑的低碳的控制指標(biāo)包括建筑密度、容積率、建筑能耗、建筑室內(nèi)舒適度、建筑風(fēng)格、建筑舒適度等，上述指標(biāo)主要是在城市設(shè)計范圍內(nèi)對建筑控制。查閱文獻(xiàn)總結(jié)更為具體的低碳指標(biāo)是材料色彩、建筑形態(tài)、體量、外窗和外立面構(gòu)件設(shè)施以及屋面設(shè)計5 個管控要素。體量的控制包括建筑高度、平面尺寸和平面形太的設(shè)計；立面控制包括建筑材料色彩以及屋頂?shù)男问皆O(shè)計。另外，在構(gòu)造設(shè)計過程中確定窗墻比的指標(biāo)和建筑外墻體的材料構(gòu)造層次。施工建造階段是對整個建筑改造低碳化實現(xiàn)的最重要環(huán)節(jié)。在生命周期的運營階段涉及各種設(shè)備的碳排放，采用高效能低排放的儀器設(shè)備進(jìn)行調(diào)節(jié)室內(nèi)環(huán)境。最后拆除階段涉及舊材料、廢棄建筑構(gòu)件的再利用，這與設(shè)計階段建筑材料的選擇有著密切的關(guān)系，盡量采用可重復(fù)利用的環(huán)保材料進(jìn)行建造。

2.2 建筑風(fēng)貌指標(biāo)

建筑風(fēng)貌是反映建筑的整體視覺效果，主要包括色彩、建筑高度、建筑材料、立面構(gòu)件、風(fēng)格，屋頂樣式和平面布局等要素，這些要素之間相互影響、相互制約共同決定建筑風(fēng)貌特點。在研究中建筑風(fēng)貌改造時可以將建筑體量、立面、局部構(gòu)件、屋頂樣式作為主要指標(biāo)要素進(jìn)行評價分析（表2）。首先體量對村莊肌理影響很大，與整體環(huán)境協(xié)調(diào)的體量可使的視覺效果更舒適[6]。高度也對人的視覺舒適性有顯著的影響。平面布局構(gòu)成了群體村落的肌理，不同時期的肌理特點不同。鄉(xiāng)村建筑的風(fēng)格的隨意性造成傳統(tǒng)村落肌理的雜亂無章，人們對家鄉(xiāng)的記憶被剪斷，鄉(xiāng)愁自然留不住。建筑的外表皮從功能的角度分析包括結(jié)構(gòu)性和非結(jié)構(gòu)性，可以設(shè)置結(jié)構(gòu)性混凝土表皮（粗野的肌理感），可以設(shè)置為磚塊（有邏輯的堆砌感），可以設(shè)置為鋼木材料（強烈的線型感）；非結(jié)構(gòu)表皮包含飾面裝飾，外涂料表皮，及不同的貼面。建筑色彩最直觀的體現(xiàn)出村落特色，在一定程度上影響著村鎮(zhèn)主導(dǎo)色彩[7]。有些建筑構(gòu)件起裝飾作用又有功能作用，如外遮陽，不僅可以裝飾立面，又能調(diào)節(jié)太陽光線對室內(nèi)環(huán)境的影響。外遮陽構(gòu)件通過其色彩、材質(zhì)、樣式等為建筑立面構(gòu)成美妙的節(jié)奏感和動靜結(jié)合的韻律感[8]。窗框色彩和材質(zhì)也是建筑風(fēng)貌組成部分，可為立面帶來多樣的視覺效果。屋頂作為建筑第五立面，其風(fēng)格、樣式、材料和色彩都影響著建筑風(fēng)貌。

表2 建筑風(fēng)貌指標(biāo)體系

3 建筑改造整體思路

建筑可以承載人們對故鄉(xiāng)的記憶，是文化和藝術(shù)的載體，應(yīng)該體現(xiàn)地域文化特征。皖北地區(qū)有獨特的地域文化，但現(xiàn)有建筑對傳統(tǒng)文化的承載較少，留不住“鄉(xiāng)愁”。在美麗鄉(xiāng)村建設(shè)過程中進(jìn)行了大量的建筑改造，改造后的建筑堅固、節(jié)能、美觀，但是缺少傳統(tǒng)文化的印跡，缺少回憶。如果建筑風(fēng)貌沒有對傳統(tǒng)文化的繼承，那么建筑的文脈就斷了，人們對故鄉(xiāng)的回憶也就斷了。因此，在進(jìn)行鄉(xiāng)村建筑改造時，應(yīng)該以傳統(tǒng)建筑風(fēng)貌為導(dǎo)向，延續(xù)傳統(tǒng)建筑的文脈，留住人們的記憶。

皖北建筑缺少傳統(tǒng)建筑風(fēng)貌特征，主要原因是有關(guān)皖北傳統(tǒng)建筑風(fēng)格的研究很少，人們對該地區(qū)典型的傳統(tǒng)建筑風(fēng)貌特征缺乏認(rèn)識。建筑風(fēng)貌改造前應(yīng)該進(jìn)行大量的實地調(diào)研，對皖北傳統(tǒng)建筑風(fēng)格進(jìn)行系統(tǒng)研究，為該地區(qū)鄉(xiāng)村建筑的改造提供參考。已有的研究中大多是從建筑低碳化或建筑風(fēng)貌單一的角度進(jìn)行的，很少有人將兩者結(jié)合起來研究。因此，應(yīng)以傳統(tǒng)建筑風(fēng)貌為導(dǎo)向?qū)ν畋编l(xiāng)村建筑進(jìn)行低碳化改造研究。

皖北建筑風(fēng)貌改造研究的基本思路如下：首先應(yīng)通過實地調(diào)研分析皖北傳統(tǒng)建筑風(fēng)貌，并總結(jié)鄉(xiāng)村建筑的整體節(jié)能現(xiàn)狀；其次，查閱國內(nèi)外研究成果得到建筑低碳化指標(biāo)，篩選耦合出傳統(tǒng)建筑風(fēng)貌引導(dǎo)下的低碳化改造指標(biāo)體系，確定可行的節(jié)能改造措施；再次利用軟件對不同改造方案進(jìn)行模擬，分析改造措施的最優(yōu)參數(shù)值；最后結(jié)合皖北地區(qū)具體環(huán)境條件和改造成本，總結(jié)得到適合該地區(qū)的建筑改造措施。研究的整體邏輯關(guān)系應(yīng)為“發(fā)現(xiàn)問題—分析問題—解決問題”（圖1）。

圖1 總體思路框架

4 建筑改造的步驟

以皖北鄉(xiāng)村建筑為研究主體，對現(xiàn)存?zhèn)鹘y(tǒng)建筑進(jìn)行調(diào)研，總結(jié)皖北地區(qū)的傳統(tǒng)建筑風(fēng)貌特征。通過調(diào)研了解鄉(xiāng)村建筑節(jié)能現(xiàn)狀，分析其存在的問題；對傳統(tǒng)建筑風(fēng)貌引導(dǎo)的低碳化改造指標(biāo)（建筑材料、功能構(gòu)件、屋頂和建筑色彩）進(jìn)行模擬；結(jié)合當(dāng)?shù)鼐唧w氣候條件和成本因素提出適宜的建筑改造措施。具體的研究內(nèi)容可包括以下4 個方面。

（1）調(diào)查皖北地區(qū)傳統(tǒng)建筑風(fēng)貌特征：對皖北現(xiàn)存的傳統(tǒng)建筑（如臨渙古鎮(zhèn)）進(jìn)行調(diào)研，從建筑風(fēng)貌指標(biāo)體系角度分析總結(jié)出傳統(tǒng)建筑風(fēng)貌的具體特征。確定風(fēng)貌指標(biāo)的具體參數(shù)范圍，如外墻材料、外窗類型、屋面構(gòu)造和建筑色彩等，為建筑改造提供指導(dǎo)。

（2）評估建筑節(jié)能整體現(xiàn)狀及存在問題：對皖北不同地區(qū)鄉(xiāng)村建筑進(jìn)行抽樣調(diào)查，從外墻構(gòu)造、屋頂類型、建造材料、圍護(hù)結(jié)構(gòu)構(gòu)造層次、窗墻比等方面全面評估該地區(qū)建筑節(jié)能的整體狀況，并總結(jié)其存在的問題，為進(jìn)一步的研究提供依據(jù)。

（3）分析建筑改造可能的措施：依據(jù)實際調(diào)研結(jié)果，并參考相關(guān)的研究成果，提出皖北地區(qū)鄉(xiāng)村建筑可能的節(jié)能改造措施。對提出的改造措施進(jìn)行定性的研究，分析并篩選出適合低碳化改造措施，同時對這些改造措施進(jìn)行分類，以便于更深入的定量模擬分析。

（4）提出適宜的建筑改造措施：利用軟件對可能的改造措施進(jìn)行模擬，得到每類改造措施的最優(yōu)參數(shù)值，對比不同類別措施的效果，得到改造措施類別的優(yōu)先次序。結(jié)合當(dāng)?shù)鼐唧w的氣候條件、材料成本等因素，提出適合皖北地區(qū)鄉(xiāng)村建筑改造的適宜措施。

5 結(jié)語

皖北傳統(tǒng)建筑有著厚重的色彩、古樸的造型、豐富的空間、精美的雕刻以及科學(xué)的結(jié)構(gòu)體系與構(gòu)造措施，形成了具有地域特色的傳統(tǒng)建筑群體。但是，隨著鄉(xiāng)村建設(shè)的快速發(fā)展，建筑的風(fēng)貌變化很大，傳統(tǒng)風(fēng)貌漸漸消失，人們的鄉(xiāng)愁也很難找到。本文以低碳可持續(xù)的視角對皖北鄉(xiāng)村建筑風(fēng)貌改造方法進(jìn)行研究。將傳統(tǒng)建筑風(fēng)貌要素與建筑低碳化指標(biāo)進(jìn)行篩選耦合，得到基于傳統(tǒng)建筑風(fēng)貌引導(dǎo)的低碳化改造指標(biāo)體系，利用軟件模擬不同指標(biāo)參數(shù)下的改造方案，最后優(yōu)化分析得到適宜的建筑改造措施，這是一套完整的理論方法，為其他地區(qū)的鄉(xiāng)村建筑改造提供參考。

在低碳節(jié)能的基礎(chǔ)上對建筑風(fēng)貌進(jìn)行改造，改造后建筑不僅低碳可持續(xù)，而且承載更多的傳統(tǒng)文化特征，更好的留住人們的鄉(xiāng)愁。本研究可以為皖北鄉(xiāng)村建筑改造提供方向性的指導(dǎo)，為美好鄉(xiāng)村建設(shè)管理和政策的制定提供參考。