低碳视角下皖北乡村建筑风貌改造研究

曹 稳 ，张琴义 ，梁鑫斌

（1.安徽科技学院建筑学院，安徽 蚌埠 233100；2.安徽科技学院管理学院，安徽 蚌埠 233100）

0 引言

随着乡村振兴战略规划的提出，国家对乡村的发展更加重视。习近平总书记在讲话中多次提到乡村建设的问题，指出乡村建设要留得住青山绿水，记得住乡愁。总书记的讲话为乡村建筑的建设指明了方向，即建筑在低碳环保的同时要继承传统建筑风貌。皖北乡村建筑目前面临两个问题，具体如下：①建筑缺少传统建筑文化特征，地域特色性较差。乡村建筑对传统建筑风貌的继承很少，很难留住人们的乡愁。②建筑在设计和建造阶段很少考虑节能问题，建筑的整体节能性很差，随着经济的发展，人们对居住条件的要求不断提高，建筑的能耗逐年增加，对环境的影响不断增大。建筑的寿命周期很长，既有建筑推倒重建的成本太高且不环保，改造是解决上述问题的最佳方法。对于乡村建筑的改造不仅要低碳可持续，还要继承传统建筑风貌特征，既要节能环保，又要留得住“乡愁”。

1 研究现状

目前，有学者对建筑风貌进行了研究，如杨少华[1]认为建筑风貌是城市风貌的核心，是人造景观的重要组成部分，应采用控规的管控指标引导村镇建筑风貌的方向。对传统民居风貌进行研究，分析建筑外部环境、建筑风格、材料和细部等问题。已有的研究仅考虑建筑风貌问题，对建筑的低碳可持续性研究很少。

有关建筑低碳化改造的研究很多。在国外，研究人员主要通过建筑构件的改造来实现低碳化目标，如Konstantog☆ou[2]研究了建筑遮阳的设置对建筑能耗的影响，通过软件模拟发现合理设置遮阳构件可有效节约建筑能耗。在我国，也有学者进行相关研究，如张宁[3]对陕南传统民居的现状进行研究，通过软件模拟得出适宜性的改造方法；张垚[4]研究了严寒地区既有居住建筑节能改造的适宜措施，分析建筑围护结构节能改造所产生的效益；张献梅[5]以豫西北居住建筑为研究对象，分析了屋面结构类型及热工性能，并提出既有居住建筑平屋顶节能改造的有效措施；有学者研究了湘西民居建筑的节能状况，并提出具体适宜的节能改造策略；有学者对夏热冬冷地区既有居住建筑的围护结构、照明系统、给排水系统改造等进行研究，以某居住建筑改造为例对提出的节能改造措施进行实践验证；有学者以天津地区为例，从外墙、屋面、门窗等方面具体分析了严寒地区既有建筑围护结构节能改造措施；有学者通过实测某栋公共建筑节能改造前后供暖能耗数据，分析了北方既有公共建筑的节能改造措施；有学者以上海为例通过实验研究了建筑物添加内遮阳设施后的节能效果，经实验和软件模拟后发现合理的设置建筑内遮阳可有效改善建筑节能效果。在现有的低碳化节能改造的研究中很少考虑地域文化的传承，对改造过程中如何继承传统建筑风貌的研究较少。因此，本文以皖北乡村建筑为研究对象，分析在低碳节能视角下建筑风貌的改造策略和方法，助力该地区的乡村振兴。

2 建筑改造评价指标构建

乡村建筑风貌的改造需要同时考虑低碳节能和建筑风貌继承的问题。在皖北乡村建筑改造研究过程中需要确立量化指标，以便对改造设计提供指导，对改造后的效果进行合理的评价。参照已有的研究成果，将建筑低碳化指标和建筑风貌指标构建进行分析。

2.1 建筑低碳化指标

建筑改造过程中低碳化的评价从全生命周期的角度分析由低碳总体规划、低碳建筑设计、低碳施工、低碳运营以及低碳资源化五类指标构成，具体建筑低碳化指标体系见表1。在建筑改造过程中首先要考虑周围环境，使改造后的建筑从规划的视角下低碳节能。在建筑设计阶段，通过对既有建筑的再次设计实现建筑低碳化，具体措施主要是建筑外围护结构的处理，如增加外墙和屋面保温层，改造外窗的位置和大小，更换更节能保温外窗等。在施工阶段依据建筑设计图纸选择合理低碳的施工方式完成建筑改造。建筑改造完成后，需要评估建筑运营的效果，利用仪器测试和实际计量碳排量进行后评估。

表1 建筑低碳化指标体系

单体建筑的低碳的控制指标包括建筑密度、容积率、建筑能耗、建筑室内舒适度、建筑风格、建筑舒适度等，上述指标主要是在城市设计范围内对建筑控制。查阅文献总结更为具体的低碳指标是材料色彩、建筑形态、体量、外窗和外立面构件设施以及屋面设计5 个管控要素。体量的控制包括建筑高度、平面尺寸和平面形太的设计；立面控制包括建筑材料色彩以及屋顶的形式设计。另外，在构造设计过程中确定窗墙比的指标和建筑外墙体的材料构造层次。施工建造阶段是对整个建筑改造低碳化实现的最重要环节。在生命周期的运营阶段涉及各种设备的碳排放，采用高效能低排放的仪器设备进行调节室内环境。最后拆除阶段涉及旧材料、废弃建筑构件的再利用，这与设计阶段建筑材料的选择有着密切的关系，尽量采用可重复利用的环保材料进行建造。

2.2 建筑风貌指标

建筑风貌是反映建筑的整体视觉效果，主要包括色彩、建筑高度、建筑材料、立面构件、风格，屋顶样式和平面布局等要素，这些要素之间相互影响、相互制约共同决定建筑风貌特点。在研究中建筑风貌改造时可以将建筑体量、立面、局部构件、屋顶样式作为主要指标要素进行评价分析（表2）。首先体量对村庄肌理影响很大，与整体环境协调的体量可使的视觉效果更舒适[6]。高度也对人的视觉舒适性有显著的影响。平面布局构成了群体村落的肌理，不同时期的肌理特点不同。乡村建筑的风格的随意性造成传统村落肌理的杂乱无章，人们对家乡的记忆被剪断，乡愁自然留不住。建筑的外表皮从功能的角度分析包括结构性和非结构性，可以设置结构性混凝土表皮（粗野的肌理感），可以设置为砖块（有逻辑的堆砌感），可以设置为钢木材料（强烈的线型感）；非结构表皮包含饰面装饰，外涂料表皮，及不同的贴面。建筑色彩最直观的体现出村落特色，在一定程度上影响着村镇主导色彩[7]。有些建筑构件起装饰作用又有功能作用，如外遮阳，不仅可以装饰立面，又能调节太阳光线对室内环境的影响。外遮阳构件通过其色彩、材质、样式等为建筑立面构成美妙的节奏感和动静结合的韵律感[8]。窗框色彩和材质也是建筑风貌组成部分，可为立面带来多样的视觉效果。屋顶作为建筑第五立面，其风格、样式、材料和色彩都影响着建筑风貌。

表2 建筑风貌指标体系

3 建筑改造整体思路

建筑可以承载人们对故乡的记忆，是文化和艺术的载体，应该体现地域文化特征。皖北地区有独特的地域文化，但现有建筑对传统文化的承载较少，留不住“乡愁”。在美丽乡村建设过程中进行了大量的建筑改造，改造后的建筑坚固、节能、美观，但是缺少传统文化的印迹，缺少回忆。如果建筑风貌没有对传统文化的继承，那么建筑的文脉就断了，人们对故乡的回忆也就断了。因此，在进行乡村建筑改造时，应该以传统建筑风貌为导向，延续传统建筑的文脉，留住人们的记忆。

皖北建筑缺少传统建筑风貌特征，主要原因是有关皖北传统建筑风格的研究很少，人们对该地区典型的传统建筑风貌特征缺乏认识。建筑风貌改造前应该进行大量的实地调研，对皖北传统建筑风格进行系统研究，为该地区乡村建筑的改造提供参考。已有的研究中大多是从建筑低碳化或建筑风貌单一的角度进行的，很少有人将两者结合起来研究。因此，应以传统建筑风貌为导向对皖北乡村建筑进行低碳化改造研究。

皖北建筑风貌改造研究的基本思路如下：首先应通过实地调研分析皖北传统建筑风貌，并总结乡村建筑的整体节能现状；其次，查阅国内外研究成果得到建筑低碳化指标，筛选耦合出传统建筑风貌引导下的低碳化改造指标体系，确定可行的节能改造措施；再次利用软件对不同改造方案进行模拟，分析改造措施的最优参数值；最后结合皖北地区具体环境条件和改造成本，总结得到适合该地区的建筑改造措施。研究的整体逻辑关系应为“发现问题—分析问题—解决问题”（图1）。

图1 总体思路框架

4 建筑改造的步骤

以皖北乡村建筑为研究主体，对现存传统建筑进行调研，总结皖北地区的传统建筑风貌特征。通过调研了解乡村建筑节能现状，分析其存在的问题；对传统建筑风貌引导的低碳化改造指标（建筑材料、功能构件、屋顶和建筑色彩）进行模拟；结合当地具体气候条件和成本因素提出适宜的建筑改造措施。具体的研究内容可包括以下4 个方面。

（1）调查皖北地区传统建筑风貌特征：对皖北现存的传统建筑（如临涣古镇）进行调研，从建筑风貌指标体系角度分析总结出传统建筑风貌的具体特征。确定风貌指标的具体参数范围，如外墙材料、外窗类型、屋面构造和建筑色彩等，为建筑改造提供指导。

（2）评估建筑节能整体现状及存在问题：对皖北不同地区乡村建筑进行抽样调查，从外墙构造、屋顶类型、建造材料、围护结构构造层次、窗墙比等方面全面评估该地区建筑节能的整体状况，并总结其存在的问题，为进一步的研究提供依据。

（3）分析建筑改造可能的措施：依据实际调研结果，并参考相关的研究成果，提出皖北地区乡村建筑可能的节能改造措施。对提出的改造措施进行定性的研究，分析并筛选出适合低碳化改造措施，同时对这些改造措施进行分类，以便于更深入的定量模拟分析。

（4）提出适宜的建筑改造措施：利用软件对可能的改造措施进行模拟，得到每类改造措施的最优参数值，对比不同类别措施的效果，得到改造措施类别的优先次序。结合当地具体的气候条件、材料成本等因素，提出适合皖北地区乡村建筑改造的适宜措施。

5 结语

皖北传统建筑有着厚重的色彩、古朴的造型、丰富的空间、精美的雕刻以及科学的结构体系与构造措施，形成了具有地域特色的传统建筑群体。但是，随着乡村建设的快速发展，建筑的风貌变化很大，传统风貌渐渐消失，人们的乡愁也很难找到。本文以低碳可持续的视角对皖北乡村建筑风貌改造方法进行研究。将传统建筑风貌要素与建筑低碳化指标进行筛选耦合，得到基于传统建筑风貌引导的低碳化改造指标体系，利用软件模拟不同指标参数下的改造方案，最后优化分析得到适宜的建筑改造措施，这是一套完整的理论方法，为其他地区的乡村建筑改造提供参考。

在低碳节能的基础上对建筑风貌进行改造，改造后建筑不仅低碳可持续，而且承载更多的传统文化特征，更好的留住人们的乡愁。本研究可以为皖北乡村建筑改造提供方向性的指导，为美好乡村建设管理和政策的制定提供参考。