旅游开发中的乡村民宅建筑低碳化设计对策

张颖璐

（1.南京林业大学 艺术设计学院，江苏 南京 210037；2.江苏省建筑科学研究院有限公司，江苏 南京 210008）

随着城市化进程的加快，建筑以及其相关行业的能耗和产生的温室气体量也呈现飞速增长的趋势，约占据总排放量的三分之一。更值得关注的是近60%的农村建筑，相比城市而言乡村民宅建筑材料简陋，施工设备简单，能源利用效率相对低下，几乎未将节能和减排考虑在方案设计中。这样的技术条件给乡村生态民宅建设造成巨大阻力，不规范的建设模式导致碳排放量无限制，增加了温室效应的可能性。因此，在乡村民宅建筑建设过程中关注低碳化刻不容缓。[1][2]

为了弥补全面建成小康社会中乡村发展的不足，习近平总书记在党的十九大报告中提出“实施乡村振兴战略”“举全党全社会之力推动乡村振兴”的重要战略。[3]乡村旅游的发展是实现乡村产业振兴的有力支撑和抓手，而生态振兴则是乡村旅游发展的重要基石。2019年，我国乡村旅游人次达到30.9亿，已成为我国乡村经济发展的重要增长点。乡村旅游的发展助力于城乡一体化进程[4]，还能促使更多的人才、资本、信息技术向乡村转移，在增加乡村居民经济收入，推动乡村产业转型，促进城乡融合发展、乡村地域特色发展等方面具有重要战略意义。[5][6]

旅游开发带动乡村城市化进程，环境污染、资源枯竭等城市问题开始渗透到乡村。在全球气候环境危机不断涌现的大背景下，因旅游开发而带动的乡村民宅建设显著增量，应通过实施低碳化的设计策略以降低民宅建筑全生命周期范围内的温室气体排放为目标，营造出环境友好型的乡村民宅空间，建立适用于旅游开发中乡村民宅建筑的低碳化评价体系和设计策略。

一、旅游开发中建设项目的低碳化设计要义

（一）乡村民宅建筑的低碳评估阶段划分

对旅游开发中的乡村民宅建筑实施低碳化研究，需将其建筑的碳排放纳入全生命周期能耗统计范畴，并进行相应计算和评价，其中包含原材料开采、原材料粗加工、建材生产、建材运输、建筑施工与安装、建筑运行、维护更新、建筑拆除、废弃物处置、建材或构件循环再利用等环节的测算。综合考虑各环节所需时间的长短和前后工序衔接的紧密程度，并参照国家标准《建筑碳排放计算标准（GB／T 51366-2019）》中有关碳排放范围的描述，将乡村民宅建筑全生命周期碳排放划分为四个阶段：（1）建材生产运输阶段，（2）建筑施工阶段，（3）建筑运行阶段，（4）建筑拆除及回收利用阶段。乡村民宅的碳排放量应根据以上各阶段的实际需求分别进行计算，然后将各阶段的结果累计即为该建筑的碳排放总量。在设计或实施过程中根据各阶段材料、部品、设备在运输、生产、安装、使用过程中用电及燃料消耗情况，分析各类别在各阶段对建筑碳排放量所带来的影响，提出有针对性的优化设计方案，从而满足旅游开发中乡村民宅建设低碳化发展的需求。[7]

（二）乡村民宅建筑各阶段的碳排放指标数据来源

本研究从全生命周期的视角，将建筑物划分不同的阶段，对现有文献按照生命周期的阶段进行分类，具体数据来源如表1所示。从中可知，全生命周的各种数据主要来源于各类数据库、现场能耗实测、软件模拟和物料往来统计。在数据库方面，由于国内外各种材料能源由于取材和加工方式不同，会带来同项指标数据的较大差异，高达约30%[8]，因此在具体项目计算时需有针对性地选择相应数据库。

表1 建筑各阶段碳排放主要原因及数据来源

（三）乡村民宅建筑各阶段碳排放计算方法

建筑物及建筑产业中碳排量计算所采用的方法主要涉及实测法、投入产出法、物料衡算法和碳排放系数法等[12]（见表2），而排放系数法是目前最常用的碳排放计算方法。[13][14]通过碳排放系数法中的能源种类法的分阶段具体实施，得出全生命周期范围内乡村民宅各阶段碳排放结果，对设计各层面加以分析，从而寻找设计中的关键因素并提出优化途径。[15]

表2 建筑产业碳排量计算常用方法

二、乡村民宅建筑现存的碳排放问题

乡村民宅是旅游开发中的重要物质景观，也是乡村精神风貌和生活方式的具象表现形式。通过文化的可视性与居住体验性将其整个乡村建筑环境提档升级，可以进一步促进乡村旅游产业的繁荣。[2]另外，我国重大战略决策“双碳”目标的建立，体现了我国对环保、节能等生态文明建设方面的显著重视和全面努力，显然，需要贯彻至我国建设量占比较大的乡村民宅建筑中，应着力落实到乡村民宅建筑中新能源、新技术的深入开发和广泛使用。[20]

（一）空间布局的合理度不足

乡村民宅，作为人们朝夕与之相伴，承载生活日常的空间容器，集中体现了地域特征、当地人民的生活习惯、文化习俗、价值观念等重要信息。[21]然而受时代背景、地域条件、认知不足等方面的限制，我国很多乡村民宅局限于固有的建设模式，导致国内乡村民宅普遍存在前期规划不科学、功能分区繁杂、流线混乱、视线干扰等空间布局方面的问题。[22]然而，伴随着城镇化进程导致的乡村房屋建设和改造增速，尤其是乡村旅游大力发展后，乡村游客及广大村民对居住品质的要求提升，因而对乡村民宅的建筑风貌、景观环境及内部空间的舒适性均有了新标准，再也难以忍受固定僵化的布局、相互干扰又使用不便的功能，落后陈旧的家用设施，幽暗而卫生状况欠佳的房间，温度、湿度和通风均不佳的空间环境等传统乡村农宅的弊端。[23]例如，广西客家土楼中有关卫生间设置遥远引起老年人使用不便的问题，云南一颗印乡村民居中卧室与楼梯相邻太近，致使隔声与采光均受影响。

（二）适宜技术的相对匮乏

在“双碳”战略目标全面实施的过程中，乡村民宅建筑无论在施工建造过程、日常使用与维护、拆除及可循环再利用，还是绿色建材的生产与使用上，均出现缺少适宜低碳化技术应用的现状。乡村建筑材料市场秩序相对城市而言管理较为混乱，监管力度弱，建筑材料技术设备水平参差不齐、质量难以保障，建筑材料的选择由于缺乏规划而科学依据不足、可持续利用度低。目前我国乡村使用的建筑材料仍以黏土砖、瓦等经济廉价的传统建材为主，建材的选择缺乏绿色、环保、低碳意识。[24][25]

以江苏地区乡村民居更新改造为例，在实施过程中主要侧重于建筑整体风貌的把控，如地域特征、外观造型和场所环境方面的设计，严重缺乏室内环境舒适度提升和节能减排方面的技术措施，尤其是缺乏针对当地气候条件、现有建材资源方面的综合考虑，也没有对空间布局、室内物理环境、设备控制等方面进行系统设计。在指导实际操作层面，未考虑温度舒适标准、节能技术与建筑运营模式等[20][26]，造成在微观层面建设上无目的的技术缺失与乱用，导致建筑物达不到使用标准。[27]与城市建筑相比，乡村住宅建筑在节能技术运用上严重缺少，缺少科学的指导和系统的工程管理。[28]现存房屋成功实施的案例更少，大部分未达到国家建筑节能减排方面的强制性标准，迫切需要进行相应低碳化改造。

（三）营建方式较为粗放

乡村旅游开发对乡村人居环境有了新标准和新要求，乡村民宅在建设层面往往难以摆脱“粗放”二字，主要存在两个方面的不足：一方面是在建设或改造乡村住宅是更多地关注“面子工程”，如重视粉刷外墙面，确忽略了乡村本土生活价值和文化，未从地域文化特征和现有环境资源入手，缺乏解决实际使用需求又因地制宜节约建造成本的乡土建筑；另一方面不足反映在对乡村住宅建设和人居环境改造时，仅关注解决乡村居民的安全、生理需要等基本需求，并未关注农村居民深层次的需求，如乡村民宅建筑的舒适性、空气流通、健康卫生、光线充足等问题。[29]例如，在我国乡村民宅中普遍存在光线不足、通风不畅的问题，且常出现于核心功能房间中，如江南民居中的餐厅和厨房、皖南民居中的卧室、贵州民居中昏暗潮湿的二层空间等。因此在旅游开发背景下的乡村民居建设不光是解决外观形式表达问题，更需要改善内在功能和环境，满足乡村民宅室内环境高舒适性、低成本建造、节能减排的要求。

（四）管理导控易流于形式

一栋栋乡村建筑聚合形成的村落布局、建筑风貌、景观环境等共同营造出富有乡村地域特色的风土人情画卷。[2][30]以“美丽乡村”“实用规划”“文化传承与发展”“传统村落”为概念的项目，正是在此美好愿景的促动下，我国农办、建设部、文化和旅游部、财政部等主管单位分别实施各类乡村建设与环境整治项目，一定程度上迅速改变了我国许多乡村建筑外观过于简陋、景观环境缺失的现象，但也出现了仅注重表面文章的改善沿街建筑形式，且在实施过程中常出现重复建设、反复整改等问题。究其原因，主要是由管理混乱、建设周期长、投入资金有限这三个方面的原因造成。因而，乡村民宅建设很难实现走上环境友好、生态节能的低碳化发展之路。

乡村建筑施工过程中常受到地形复杂、交通不便等自然因素影响，临水、临电、临建设施的缺乏为施工人员起居带来不便；在施工协调管理方面，存在设计方案反复变更、扰民等情况。因此，零散而低效推进的施工模式，不利于施工过程中的节能减排。现实中，我国乡村建筑材料多以砖混结构为主，以砖块为主要建材的民居建筑施工效率和灵活度相对低下，不便于回收再利用[31]，因而在改造过程中不得不增加拆除重建的工程量。乡村民宅建筑的材料构件的选用与制造，应该考虑建材是否绿色环保，建筑构件是否易于装配，是否有利于回收和再利用，大部分建材在当地是否易获得等因素。同时，营造后的民宅效果需与地方风貌相呼应，成为能够反映地方特色的乡土建筑。[32]

三、旅游开发中乡村民宅建筑的低碳化设计对策

在乡村旅游开发过程中，需要将低碳意识渗透到整个乡村民宅建筑设计的全过程，从构思到深化、落地，从宏观概念到细部措施，各层级管控及各专业协调均应落实低碳化工作，并确保低碳化技术工作的协同到位。

参照各阶段民宅建筑碳排量的计算结果，对拟设计的乡村民宅建筑采用实时计算各阶段碳排放量的方式，建立设计因素与建筑碳排放量的联动关系，分析各因素对碳排放结果的影响差异，结合旅游开发对乡村民宅建筑设计的相关要求，明确关键影响因素，再从规划设计、建筑方案、设备专业、可再生能源这几个层面提出有针对性的解决方案，提出实现乡村民住宅建筑低碳化的具体途径（见表3）。

表3 各层级乡村民宅建筑低碳化设计优化措施

（一）策划设计低碳乡村民宅建筑项目

乡村民宅建筑的低碳化方向的策划阶段是为项目后续的建设明确发展方向，该阶段主要工作包括概念策划、方案设计、深化设计。从乡村民宅建设的全生命周期上看，其属于前期总战略部署阶段，决定了建筑项目的全生命周期总碳排放量的定位和各阶段权重占比概况。另外，设计阶段是通过建筑物朝向、空间体块组成、周边环境的绿量、材料构件的选择、建筑设备系统、可再生能源利用方式的确定，完成建筑的整体架构[33]，并对民宅建筑的全生命周期进行管理。全生命周期的低碳化设计理念需要从策划定位环节到材料构件加工生产，再到建筑运营使用到拆除报废以及后续回收再利用的整个生命周期考虑，实施“从摇篮到摇篮”（Cradle to Cradle）的CTC理念，以期寻求最佳组合方案。

因此，在考虑建筑物的低碳性时，应首先根据乡村旅游发展带来民宅建设增量的预测，量化民宅建筑项目的低碳标准，然后由设计师在此标准的范围下进行建筑物各层级各组成元素的设计。例如南京市浦口区桥林村旅游开发工程项目的策划设计阶段，就拟定避免大拆大建的方式，从源头上减碳，尽量保护其原有山水格局、村庄格局、街巷格局、建筑风貌。对于环境中的老树和现有河塘，在规划设计层面就锁定了充分利用现有资源的方式，实现了顶层构建的降碳。针对乡村民宅建筑现状特征，将现有建筑划定出12处控制建筑和若干普通建筑，并根据建筑民宅质量现状和外观风貌协调情况，分别采利用维修、改善、整治这三种不同方式，这三种方式的减碳效果呈递增趋势，在建筑整治力度上就锁定了不同的低碳标准。在民宅更新过程中，将一些消耗量大的建材和构件制作为标准化的模块，如首层的砖材、二层的涂料、屋顶的瓦材，以及门楣、窗扇、格栅等构件，并计算出单位重量或面积下的碳排放量，当初步方案形成时，即可预估出碳排放量，从而能迅速便捷地优化碳排放量方案。在对旅游开发中的南京浦口区茶棚村民宅进行低碳化建设时，在策划设计阶段就对建筑各组成元素就进行了低碳化预演，为后续环节稳步高效地实现低碳化目标奠定了框架基础。因此，在设计的过程中需对乡村民居建筑全生命周期中各阶段碳排放量进行计算，通过定量分析，权衡各部件各环节低碳化实施的优劣情况，才能对乡村民宅低碳化实施情况加以判定和审核。

（二）乡村民宅建筑实体的低碳化建设

建造阶段是建筑的实施阶段，也是确保建造低碳性建筑重要阶段，主要包括按图低碳施工和现场低碳施工两个部分。

按图低碳施工是乡村民宅建筑按照设计阶段完成的低碳性方案进行实施，这就意味着建造阶段对设计阶段提供的“乡村民宅低碳方案”完全执行，要求现场施工建造人员对照图纸，从材料的型号、构件的配置与衔接方式、设备部品的选择均按指定的参数要求，贯彻落实各项指定工作。笔者在对宜兴市白宕河沿岸乡村民宅进行低碳建造时，将房屋的结构体系、构件特征、装修标准、设备系统各分为几类模块：如结构体系分为钢筋混凝土结构、砌体结构、轻钢结构、木结构；构件特征分为双层墙体、双层楼板、断热门窗等；装修标准分为是否整体卫浴、是否整体厨房、是否采用一体化储藏空间等；设备部分可以添置的有太阳能一体化屋面光伏、地热供暖、冷热水循环、中央空调、分体空调等。模块的定制划分，强调了标准化制作的参数量化，既保证建造质量，又能实现结构、设备、装修一体化，实现营造环节的碳排放最低化。另外，村民在为自家房屋营造时，按照家庭人数、房屋使用习惯和经济状况进行统筹考虑，根据自己的需求进行如菜单般选择即可，既满足差异化需求，又实现营造环节的高效精确。

现场低碳施工包括两个方面：一方面是管理现场，控制碳排放；另一方面是建设过程中不断优化技术，进而产生节能效应。前者要求通过现场科学的施工组织和规范化的作业管理，降低冗余浪费，从施工现场物品的二次搬运、施工机械设备运行、工地照明、部品现场加工过程中形成的各项碳排放实时监测，在建设过程中充分考虑以上各项因素带来的能耗变化，从而实现在原有基础上对碳排放量减少的进一步优化管理。另外，在建设过程中通过改良工艺技术、提高施工机械设备使用效能等方式实现工地现场碳排放量最小化的目标。笔者通过全过程参与的南京浦口区桥林村乡村民宅建设和宜兴市白宕河沿岸乡村民宅建设项目实践发现，轻钢结构和木结构一体化建造装饰的民宅建筑，无论是造价还是碳排放量，以及村民的接受使用情况，都呈现出显著优势。究其原因，这两类结构体系建筑，外观美观，造价成本较低，且施工现场前期只需做好地基和地坪，大部分构件均由工厂生产制造完成，品质有保障，在施工过程中只需简单安装，极大地提高了施工效率，有效降低了施工过程的碳排放。

（三）建筑空间的低碳化运营管理

建筑运营低碳化是指以生态价值观为导向，在日常生活中通过对建筑空间环境科学的管理，从而实现建筑使用过程中节能减排。从原始社会建筑仅要求躲避野兽袭击，保障人身安全，抵抗恶劣的自然环境，提供遮风挡雨场所[34]，到现今房屋需具备适宜的光线、温度、湿度以及空气质量，以达到各种智能舒适的现代化生活环境的要求，为实现持续可靠的运营，需确保使用过程能耗不能太高[35]。民宅建筑的设计使用年限常为50年，因而建筑的运营阶段属于建筑全生命周期内用时最长的阶段，是其碳排放的最大构成，一般占比建筑全生命周期的90%以上。为实现建筑使用阶段低碳化运营，笔者认为可以从材料构件选择、电气设备、智能化控制系统、可再生能源的使用这几个方面着手。要实现这一切，首先需要对建筑自身的围护构件如墙体、屋顶、门窗等有较高的节能要求，实现源头上减碳；再次日常使用的电气设备需要达到节能设备标准，才能保证达到同等舒适条件的情况，日常能源的消耗量不会过大；然后在使用过程中可考虑配以智能化系统，以期根据人流量和室内外环境状况，实时动态地按需调节，实现民宅运营阶段的碳排放量最低。

南京江浦区桥林村民居改造建设过程中，在材料构件选择上，注重墙体、屋面、楼地面的热工性能，选择传热系数低的屋顶、墙体、楼地面等围护构件，同时结合南京地区夏热冬冷的气候环境，在建筑构件上适当增加保温材料，实现建筑自身的节能减碳。在门窗的选择上，统筹窗墙面积比，最大限度地引进自然光线，改善室内通风环境，同时考虑气密性和遮阳等参数指标，从而有效分隔室内外物理环境，避免不必要的能量流失。在电气设备的选择上，主要从日常的节电、节水、节能入手，如所有房间使用节能灯具，对于局部光线昏暗的房间使用自然光线导光管辅助系统；在厨房和卫生间使用节水器具，同时给水排水管网系统，增加雨水收集的中水网管，从而最大程度地节省日常水资源的消耗；空调方面选择低温辐射空调设备，实现分室调温，按需条件。在智能化控制系统方面，采用与家居联动的智能控制设备，实时判别空间内因人员数量的变化、不同场景模式切换对空间环境的不同要求，从而自动控制各种家电设备的开启和运行模式，起到减少浪费、降低碳排放的作用。

（四）合理拆除与充分回收再利用

建筑物生命的消亡，是以建筑物的拆除而画上句号。在拆除阶段，合理地组织现场，采用科学的拆除方式，能够有效减少施工机械设备能耗，实现拆除阶段的低碳化，圆满完成一栋建筑全生命周期的所有工作。采用科学的拆除方式是指对原有建筑上的材料构件尽可能保存其完整，使其在别的建筑上继续使用，既可减少不必要的建筑垃圾，也可以作为在另一个建筑体上的生命延续或自我重生。

拆除以后的回收和再利用是两个不同的范畴，回收是指将旧材料分类收集、经粉碎融化后，作为原材料用于其他产品部品、构件的生产。材料的再利用是指在拆除过程中采用科学合理的手段，保证材料的完整，不必进行二次加工即可直接运用到房屋建设中。虽然从建筑材料构件本身来说回收和再利用发挥的效果类似，但从能量层面来说，后者要优于前者。后者仅需要拆除、加工，前者还需要将材料重新制造，程序繁多，还产生资源的浪费。比如宜兴白宕河乡村民居改造过程中，外立面采用稻草漆涂料，充分利用乡村可再生材料稻草作材料，通过现代科技加工技术，比普通涂料成本低，既实现环保、无毒、耐污，同时在外观上有展现了复古、自然、淳朴的风貌。再如贵州黔东南地区传统民居改良示范项目中，充分利用山上传统民居的旧建筑构件，组装至山下新民居建筑项目中，既实现了构件最大化的循环利用，又有了传统民居的文化记忆符号，使乡村民居旧址情怀延续到当前环境设施良好的新建民宅中，实现文化与先进技术的有效结合。

在资源有限的背景下，这种资源回收利用或再利用的方式均有利于减轻资源开采的压力。再利用更是保障建筑材料完整性，甚至可以说可摆脱对自然资源的过度依赖。笔者建议在乡村民宅建设过程中提高其构件工业装配化率，从而促进其可循环利用的比率，不仅降低对自然资源的消耗量，且有利于实现低碳乡村建设的目标。

（五）提高可再生能源利用率

在对乡村民宅建筑的能源选择上，既要满足建筑日常使用的良好运用，又要实现减少碳排放的目标，文章建议降低使用传统化石能源，积极拓展太阳能、风能、沼气、地热能等可再生能源的应用。[38][39]但当前由于村民生态观念的认知普遍不足，以及可再生能源在乡村建筑实践应用推广方面的缺失，导致现有民宅很少使用可再生能源，造成大量不必要的碳排放。[40]

因发电过程不产生碳排放，可再生能源中的太阳能、风能被称为“零碳能源”，在我国地广人稀的乡村资源丰沛。沼气因植物、动物的排泄物、生活垃圾、污水经过微生物发酵产生，也是乡村地区容易大量产生的生物质能源。可以在乡村适宜的地区积极推广太阳能和风能在发电、制热、供水等方面的应用，用于日常照明、炊事烹饪、升温育秧、供热孵化等乡村生活，这些可再生能源结合先进设备的广泛应用，将降低传统能源的使用比例，达到建筑及其设施环境低碳化运营的效果。例如，南京市浦口区桥林村民宅新建项目中，采用光伏发电和风力发电系统，不仅解决了建筑的日常耗能需求，还产生富余电力反哺给供电管网，实现建筑使用的零消耗。又如宜兴白宕河沿岸乡村低碳民宅建造时，安装太能灯、太阳能集热器、太阳能灶台，同时在乡村中按社区规模配以生物质气化设备，实现集中供气，然后再传输到每户村民家，实现太阳能和生物质能的高效利用，从而降低对传统能源的依赖和消耗。

要实现乡村民宅建筑低碳化可持续发展，还要求在设计过程中实现建筑、结构、水电暖设备设计能协同工作、不断优化，并配合施工现场管理人员，结合乡村自身环境与经济因素的统筹考虑，提出有针对性的低碳优化设计策略，才能达到减少乡村民宅建筑全生命周期碳排放量的预期目标。

四、结语

乡村旅游是乡村产业振兴的有效途径，而乡村生态可持续发展则是乡村良性发展的重要基石。因此，对乡村民宅实施建设全过程低碳化管理具有必要性。针对旅游开发过程中的乡村民宅低碳化设计策略使“双碳”目标的实施路径更科学、更清晰。现阶段，低碳技术的困境主要是使用者与建设者认知理念的缺失，且常认为高技术伴随高成本。因此，实现乡村低碳目标的技术路径可以采用“低碳技术+集成应用”的方式，即结合乡村民宅特征的因地制宜创新路线。通过广泛的集成创新，将各类低碳技术加以综合运用，达到高效节能的效果，提高其在乡村民宅中建筑的适应性，从而起到良好的推广作用。