紐約舊建筑空間改造中的可持續性設計策略

■ 孫楚倫 SUN Chulun

0 引言

在過去的50 年中，全球制造業格局發生了顯著變化，遺留下了大量不同類型的建筑，其中既有工業建筑也有民用建筑。尤其是那些位于前工業中心區域的建筑，大多空置或未得到充分利用，因此，設計師的改造及空間重建策略在當下顯得尤為重要。此外，氣候變化給設計行業帶來的影響比以往任何時候都更值得重視，設計師必須考慮減少溫室氣體排放的策略，以及減少和限制建筑能源（尤其是化石能源）的投入和使用的方法，考慮人類對環境的影響[1-2]。

1 室內空間“可持續性改造”概述

在人口劇烈增長、發達城市建筑密度不斷提高的今天，舊建筑空間的改造一直是全球設計師密切關注的話題。如今“改造”絕不僅僅局限于使用方便和視覺美觀，設計師更應該關注改造過程中既有空間的價值提升、材料的環保性能和未來的使用效率。相比于建筑改造中對結構形體、通風、采光和太陽能利用的關注，室內空間的可持續性改造可能更多地關注：使用最少的材料和資源產生最大最佳的空間效果，使用自然生態可承受的材料、資源和能源，對人在空間使用過程中產生的“動態垃圾”制定全面有效的處理路徑等等。本文將從“適應性再利用”、減少“蘊涵能源”、貫徹“零浪費”原則三個方面總結分析美國紐約在舊建筑空間改造中的一些可持續設計策略。

2 堅持“適應性再利用”原則

舊建筑的適應性再利用（Adaptive Resue），通常是為了一個全新的用途和目的，特意保留建筑記憶和過去的歷史文化元素，同時為現在和未來重新創造空間，以適應不斷變化的生活及工作方式。適應性再利用有助于減少資源和能源的消耗，同時實現空間利用的高度可持續性。

從可持續性和循環經濟的角度來看，舊建筑的適應性再利用是建造新建筑的一個強有力的替代方案，它能有效防止大量具有歷史價值的建筑被拆除，并通過改造使它們成為城市更新的重要組成部分。以紐約這一高密度城市為例，位于曼哈頓及布魯克林的大量具有歷史價值的建筑改造項目都由于遵從了“適應性再利用”的原則，而獲得了功能、美學、可持續方面的全面重生。

2.1 威思酒店改造項目

位于紐約布魯克林區威廉斯堡的威思酒店（Wythe Hotel）是受紐約當地年輕人強烈追捧的時尚酒店之一，也是布魯克林工業區舊建筑改造的成功范例之一。該建筑建造于1901 年，原始功能是一座木桶（酒桶）制造工廠，隨著后工業時代的發展與制造業的革新，這座帶有強烈工業色彩的建筑逐漸成為布魯克林區典型歷史文化的承載者。設計公司Workstead 于21 世紀受邀參與這座珍貴歷史建筑的內部空間改造和功能升級（圖1）。

圖1 威思酒店[3]

考慮到歷史建筑文化元素的保留與保護，設計師首先花費數月修復了建筑內部年久失修的木質天花板以及受損的磚墻（被油漆或涂鴉污損），以保留其吸引游客的歷史真實感。施工中，采用巧妙精細的手法刮掉了一層又一層的油漆和污垢，清洗原有的木材和磚塊，保留并展現出最適宜、適量的歷史殘留感。整個過程經過精心設計，最終恰如其分地展現出不同時代的痕跡，體現了“適應性再利用”的初步策略。

隨著內部空間結構的改造與取舍（鋼結構、木梁、磚墻等）逐漸成型（圖2），其改造的“可持續性”更多地體現在細節方面，例如內部空間的大量木質家具（床架、柜子等）以及許多新的木結構，它們全部取材于前木桶工廠的舊木材料，經過適度的修復，取得了很好的視覺效果和價值提升，同時也減少了資源消耗和能源消耗，體現了可持續設計的要求（圖3）。

圖2 改造后的餐廳[3]

圖3 改造后的客房[3]

2.2 拉菲特街道214 號住宅改造項目

拉菲特街道214 號是位于紐約曼哈頓下城SoHo 區的一棟外觀平凡的建筑，經過近百年的歷史變遷，如今已成為潮流時尚的藝術家們追捧的一所住宅（圖4）。其前身是一座建造于1922 年的小型變電站，上世紀80—90 年代SoHo 區成為全市先鋒藝術家們的駐地，出于功能升級的考慮，這棟建筑一度被改造為一所畫廊，直到1996 年才被改造為具有當代藝術氣息的住宅。

圖4 拉菲特街道214 號外觀[4]

前后歷經12 年的設計與改造，這棟住宅才擁有如今的空間結構與格局。設計師決定保留其作為變電站時期的工業設備殘留，并保留部分原有堅固的磚墻、橫梁和拱頂（圖5），以便在原有歷史感的基礎上進行“適應性再利用”?？紤]到空間用途的改變，居住部分（臥室等）被安排到采光更充足的靠街道的空間，而建筑后部空間則用于辦公，原有建筑外立面的樓梯被拆除，增設了室內電梯，為臥室空間提供了更多完整的采光窗。其次，在空間布局上，如平面圖所示（圖6），新格局突破原有樓層數以及層高的限制，貫穿一、二層的泳池和挑空的客廳空間占據了整棟建筑的 大部分空間，同時凸顯了粗糙的工業質感和精致的機械感，成為了空間改造亮點。

圖5 住宅內部客廳[4]

圖6 住宅一～五層平面圖[4]

在這一案例中，用于匹配新功能的空間結構、平面布局和家具選擇，都處理得恰到好處，是典型的舊建筑“適應性再利用”的室內改造范例。

3 減少“蘊涵能源”原則

本文的語境中，“蘊涵能源”（Embodied Energy）主要指在舊建筑材料的拆除，新建筑材料的制造、運輸、加工，以及建筑施工過程中所消耗的能量?！疤N涵能源”與“蘊涵碳排放量”(Embodied Carbon)和“生命周期分析系統”（Life Cycle Analysis，簡稱LCA）等概念一起，為設計師和建造師提供了一個觀察建筑對環境影響的新窗口。若想在改造過程中最大程度地減少能源消耗和碳排放量，設計師必須對建筑材料及其相關工藝有比較深入的了解。如圖7所示的一個普通鋁窗框架，從原自然材料加工開始，歷經生產—合成初級材料—組裝—合成零件—運輸（一部分浪費）—投入市場自定義再加工—用戶使用—報廢等一系列復雜的過程，已經產生了不可估量的碳排放量及能源消耗。控制“蘊涵能源”意味著當代設計師應當以一個全新的科學視角看待本土設計實踐及新材料的生產，盡量選擇“蘊涵能源”比較低的材料[5]。

圖7 鋁框的生產過程能源消耗分析[1]

3.1 具有權威性的材料監測數據

目前在美國有不少具有權威性的可持續性材料監測機構，如設立于紐約的雅典娜可持續材料研究所，該機構可以具體監測和評估一棟現存建筑單體從出生到物理消亡的全生命周期能源消耗?！吧芷诜治鱿到y”通常都是采用此機構給出的評估去測算“蘊涵能源”。它的估算系統會考慮以下7 點環境影響：材料制造（包括材料回收和再利用）、相關運輸過程、現場施工、能源利用和交通運輸等因素的地區差異、建筑類型和其設定壽命、維修和更換的效率、拆除和處置措施。設計師基于這類機構給出的詳細分析數據就可以提出更有效、更具有可持續性的改造方案。類似的組織還包括：華盛頓大學創辦的“碳領袖論壇”（Carbon Leadership Forum）和“隱含碳網絡”（Embodied Carbon Network）等。

3.2 持續更新相關信息和使用策略

隨著科學技術的進步，設計師可以積極利用現代科技（如互聯網），及時更新全球關于適應性改造項目的原則與策略。例如，美國的“碳智能材料平臺”（Carbon Smart Materials Palette）就是一個具有可信度的信息收集網站，其長期立志于為全球設計師提供“碳智能”建筑材料應用的最新策略與準則，對不同的建筑材料持續更新相關數據及其應用方法。以混凝土為例，該網站現有的應用策略就有：①盡可能利用非化石燃料，如“輔助膠凝材料”（Supplementary Cementitious Materials,簡稱SCMs)來代替混凝土中的水泥，從而極大減少碳排放量；②了解當地不同材料供應商的原材料選材，對比質量、一致性和可用性(運輸距離)等方面的信息；③為不同結構位置設置不同的用料標準（例如剪力墻與普通墻），通過優化材料混合的比例來減少碳排放量?？傊O計師應在保證安全標準的前提下盡可能減少材料的碳排放量。

3.3 新型環保材料研發、生產與推廣

在紐約，很多材料供應商會專門研究創新型環保材料，其創新和深入程度在全球都處于領先地位，也為當地設計師提供了大量可供選擇的新型材料。2020 年筆者曾有幸參觀了紐約當地一家專門研發新型材料的公司，名為 Material ConneXion。該公司擁有一個龐大的創新材料數據庫，可以根據每一種新型材料的環保特性、生產方式和功能價值等特征進行細致的分類，例如：易回收情況、低碳性能、低毒性、可降解性和可循環性等等，方便設計師根據項目特點和設計需求選用最合適的材料。

4 貫徹“零浪費”原則

“零浪費”（Zero Waste）是可持續設計中的另一條重要原則。作為一個國際大都市，紐約在諸多領域都坐擁極其優越的資源，但同時，過度消費主義引起的資源浪費也正在成為這座城市的潛在隱患。在紐約，每天大約有24 000 噸廢棄材料作為垃圾被運離這座城市。在全美范圍內，因建筑施工和拆除而產生的垃圾占固體垃圾總量的25%—45%，紐約情況則更加嚴重[5]。

在自然循環中，所有被丟棄的材料都可以成為供其他生物使用的資源（表1）?！傲憷速M”是一個合乎道德、經濟、高效且有遠見的目標，它引導人們改變目前的生活方式，模仿可持續的自然循環[5]。因此，在建筑空間可持續性改造策略中應該將“零浪費”理念作為整個改造計劃的原則。

4.1 空間的優化策略

在改造過程中，通過合理的空間布局形成多功能的靈活空間，達到空間利用的最大化。例如紐約市學校建設局的體育館，在作為體育場館的同時也兼具禮堂的功能。這一策略也可用于景觀建筑或社區等尺度較大的城市建筑或城市空間，其宗旨是實現空間利用最大化。另外，空間材料的充分利用也至關重要，材料使用的優化應該與建筑空間的壽命、靈活性和其他物理生命周期因素相平衡，例如可選擇具有多種功能的飾面材料，如辦公類型空間墻面可選擇Pinboard（一種可以釘圖釘的裝飾板），既有裝飾功能，又可滿足隨時進行的文件更新和討論需求，也可以滿足聲學要求。

4.2 動態流線與廢棄物收集

在空間功能布局上，應進一步考慮優化“用戶使用路徑”。圖8 以剖切軸測圖的形式介紹了住宅建筑設計中實現垃圾“零浪費”的可行設計策略。首先應當考慮垃圾堆放空間的面積、通風、照明和投放路徑標識的設置，當每一層的垃圾通過中央運輸管匯集到地下一層時，終端收集空間應考慮防火要求，安裝消防噴淋以及地漏等裝置，并設置合理的收集路徑。室內空間中，洗衣房等公共空間可配備織物或塑料回收區域，并在每層設置單獨的廢紙板回收區域。

圖8 住宅“零浪費”設計策略示意圖[5]

4.3 廢料的管理策略

設計師在改造方案設計初期就應考慮到施工順序對建筑廢料產生的影響，盡早與施工單位商討，制定建筑廢料管理計劃，計劃應涵蓋施工現場的垃圾堆放和運輸路線等，并設定備用轉運場所及方案。在進行拆除工程時，應對建筑廢料進行分類，隔離保護可被回收的廢料。此外，改造方案應盡可能選用使用壽命較長且低“蘊涵能源”的建筑材料，施工中應及時回收剩余材料，及時采購材料，減少超額訂購，以此減少最終的廢料產生量和材料消耗量[6]。

5 結語

舊建筑空間改造并不是嶄新的話題，但隨著各國可持續發展政策的不斷推進，“可持續性”和“低碳低能耗”已經成為全球建筑改造項目的新熱點。此外，隨著“碳中和”和“碳達峰”工作在我國的深入推進，“可持續性”將成為舊建筑改造中的重要目標。本文以全球化大都市紐約為例，分析其“可持續性”建筑空間改造的典型改造方法與代表性策略，希望能為我們提供一些參考。