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(shí)要繼承傳統(tǒng)建筑風(fēng)貌。皖北鄉(xiāng)村建筑目前面臨兩個(gè)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(jì)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(jì)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(shí)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(shí)踐驗(yàn)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(shí)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(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)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(jià)指標(biāo)構(gòu)建

鄉(xiāng)村建筑風(fēng)貌的改造需要同時(shí)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(jì)提供指導(dǎo)，對改造后的效果進(jìn)行合理的評價(jià)。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(jià)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(jì)、低碳施工、低碳運(yùn)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(jì)階段，通過對既有建筑的再次設(shè)計(jì)實(shí)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(jì)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(yùn)營的效果，利用儀器測試和實(shí)際計(jì)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(jì)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(jì)5 個(gè)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(jì)；立面控制包括建筑材料色彩以及屋頂?shù)男问皆O(shè)計(jì)。另外，在構(gòu)造設(shè)計(jì)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(gè)建筑改造低碳化實(shí)現(xiàn)的最重要環(huán)節(jié)。在生命周期的運(yùn)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(jì)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(diǎn)。在研究中建筑風(fēng)貌改造時(shí)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(jià)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(shí)期的肌理特點(diǎn)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(qiáng)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(dòng)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(dú)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(jiān)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(shí)，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(shí)。建筑風(fēng)貌改造前應(yīng)該進(jìn)行大量的實(shí)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(shí)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(gè)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(shí)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(shí)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。