崔劍鋒，范 樂(lè)， 王燕語(yǔ)， 宋 寧， 盧湘蓉

(1. 中國(guó)建筑科學(xué)研究院有限公司西南分院， 四川成都 610041; 2. 四川中建研科技有限公司，四川成都 610041； 3. 哈爾濱工業(yè)大學(xué)建筑學(xué)院， 黑龍江哈爾濱 150006;4. 黑龍江省寒地建筑科學(xué)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室， 黑龍江哈爾濱 150006)

歷史文化街區(qū)是過(guò)去生活的載體，是活態(tài)的文化遺產(chǎn)，融合了一定的現(xiàn)今社會(huì)生活功能，是體現(xiàn)城市個(gè)性的資源。它包括了歷史真實(shí)性、生活真實(shí)性和風(fēng)貌完整性三方面的基本內(nèi)涵[1]，具有建筑價(jià)值、功能價(jià)值、商業(yè)價(jià)值、審美價(jià)值和資源價(jià)值[2]。對(duì)歷史文化街區(qū)的有效改造，以達(dá)到與城市經(jīng)濟(jì)的結(jié)合點(diǎn)，協(xié)調(diào)歷史文化街區(qū)傳統(tǒng)格局與現(xiàn)代化的矛盾，使街區(qū)與城市經(jīng)濟(jì)相互促進(jìn)、相互發(fā)展[3]。有學(xué)者將“有機(jī)更新”理論引入歷史文化街區(qū)空間改造和經(jīng)濟(jì)活化的設(shè)計(jì)實(shí)踐中，以實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)文化的可持續(xù)發(fā)展[4]。但特殊歷史時(shí)期下形成的街區(qū)在城市形態(tài)和居民生活模式的演變過(guò)程中，無(wú)論是空間功能還是使用體驗(yàn)，均同當(dāng)下需求展現(xiàn)出一定程度的不適應(yīng)與滯后性。有學(xué)者通過(guò)對(duì)SURBAN數(shù)據(jù)庫(kù)中歐洲街區(qū)生態(tài)改造技術(shù)案例進(jìn)行研究，探索了在街區(qū)大規(guī)模應(yīng)用生態(tài)技術(shù)的可行性[5]。Moughtin J C.在《街道與廣場(chǎng)》和《綠色尺度》[6-7]等著作中提出了城市環(huán)境下街區(qū)形態(tài)與綜合綠色效益的關(guān)系，探討了可持續(xù)的城市設(shè)計(jì)方法。有學(xué)者提出“綠色生命循環(huán)模式”的歷史街區(qū)改造更新模式，對(duì)天津的兩個(gè)歷史街區(qū)提出了具體的改造方案[8]。還有通過(guò)低影響開(kāi)發(fā)技術(shù)對(duì)北京某歷史街區(qū)進(jìn)行改造，從而實(shí)現(xiàn)歷史街區(qū)綠色生態(tài)改造[9]。上述學(xué)者研究對(duì)歷史街區(qū)綠色改造有一定的指導(dǎo)作用，但涉及到特定地域歷史文化街區(qū)改造的研究還相對(duì)較少。本文以成都市大慈寺歷史文化街區(qū)為案例，對(duì)適用于四川地區(qū)既有歷史文化街區(qū)的綠色改造技術(shù)措施進(jìn)行了探討，對(duì)歷史文化街區(qū)改造的同類問(wèn)題具有一定的指導(dǎo)意義。

1 歷史文化街區(qū)的特征分析及發(fā)展需求

1.1 歷史文化街區(qū)的現(xiàn)狀

大慈寺始建于魏晉時(shí)期，興盛于唐宋，歷朝各代屢有毀建，最后一次重建于 1446 年(明正統(tǒng)十一年)，是一座見(jiàn)證了歷史風(fēng)霜的千古歷史名剎。大慈寺歷史文化街區(qū)位于成都市市中心，核心保護(hù)范圍11.90 ha，建設(shè)控制地帶12.83 ha，建筑高度12～24 m(圖1)。區(qū)域內(nèi)以居住用地為主，沿街地段為商業(yè)用地，地塊外圍被商場(chǎng)、酒店、辦公樓包圍，地塊周邊條件十分復(fù)雜?，F(xiàn)狀以居住功能為主，街巷既有格局充滿了歷史韻味，但部分建筑年久失修，公共服務(wù)設(shè)施和基礎(chǔ)設(shè)施匱乏，因而生活條件亟待改善。街區(qū)整體風(fēng)貌保存較完整，但由于建筑改造和新建，新的建筑物與傳統(tǒng)建筑物混合在一起，區(qū)域內(nèi)建筑密度越來(lái)越高，空間形態(tài)受到破壞，空間尺度失調(diào)，影響了歷史文化街區(qū)的傳統(tǒng)風(fēng)貌特色。街區(qū)總體環(huán)境與使用條件相對(duì)較差，缺乏適老性技術(shù)措施，缺少對(duì)節(jié)能環(huán)保的深入考量，難以適應(yīng)現(xiàn)代生產(chǎn)、生活發(fā)展的需求。

圖1 大慈寺歷史文化街區(qū)延續(xù)著四川傳統(tǒng)民居的院落風(fēng)貌

1.2 歷史文化街區(qū)的發(fā)展需求

1.2.1 居住環(huán)境改善的需求

歷史文化街區(qū)的建筑普遍年久失修，經(jīng)鑒定平均60 %以上的房屋為D級(jí)危房。亟需線路改造、增設(shè)合適的環(huán)衛(wèi)設(shè)施，解決居住安全隱患和改善居民生活環(huán)境。通常歷史街區(qū)內(nèi)院落還需設(shè)計(jì)排水口、提高道路滲透率、解決雨污河流堵塞管道問(wèn)題，杜絕內(nèi)澇。此外停車不便、交通堵塞、火災(zāi)隱患、綠地較少等問(wèn)題也比較突出，尤其因歷史年代久遠(yuǎn)，還需考慮適老性需求。

1.2.2 物理性能提升的需求

首先，通過(guò)噪音控制、建筑隔聲、吸聲材料運(yùn)用等方法，改善噪音對(duì)居民生活的影響；其次，理利用自然光和人造光，解決光污染和炫光問(wèn)題，提升生活質(zhì)量和建筑美感；再次，通過(guò)合理的圍護(hù)措施改善建筑保溫、隔熱、防潮性能，提高結(jié)構(gòu)耐久性。此外還需營(yíng)造良好街區(qū)風(fēng)環(huán)境，提高室內(nèi)外空氣質(zhì)量和人體舒適度。

1.2.3 文脈適宜性表達(dá)的需求

四川地區(qū)存在著一批歷史文化街區(qū)，伴隨著城市化進(jìn)程，部分既有歷史街區(qū)逐漸被“改造”成高樓大廈，出現(xiàn)了過(guò)于嚴(yán)重的商業(yè)化、同質(zhì)化。對(duì)于具有歷史文化價(jià)值的建筑物需有機(jī)更新和改善，需要采用傳統(tǒng)的街區(qū)肌理和語(yǔ)言，保持街道原有的風(fēng)貌、空間比例、空間層次，優(yōu)化原有路網(wǎng)，建立良好的空間尺度，提升街區(qū)活力。

2 綠色改造再利用的理論基礎(chǔ)

2.1 性能驅(qū)動(dòng)式設(shè)計(jì)

性能驅(qū)動(dòng)設(shè)計(jì)指以產(chǎn)品的性能需求作為驅(qū)動(dòng)要素而引發(fā)性能分析和引導(dǎo)設(shè)計(jì)。在歷史街區(qū)改造中將街區(qū)的性能作為設(shè)計(jì)的驅(qū)動(dòng)要素，從而引導(dǎo)街區(qū)能源、資源、生態(tài)、功能等進(jìn)行改造。通過(guò)可再生能源利用，節(jié)約能耗建立適宜的照明、通風(fēng)、采暖環(huán)境；通過(guò)雨水收集、廢水再利用、材料再利用等節(jié)約資源；通過(guò)提升綠化率、減少照明污染、構(gòu)建良好的生態(tài)系統(tǒng)等生態(tài)技術(shù)進(jìn)行綠色改造；通過(guò)增加土地使用功能的多樣性、合適的功能置換、改善建筑密度與綠化的比例等進(jìn)行功能驅(qū)動(dòng)改造(圖2)。

圖2 性能驅(qū)動(dòng)設(shè)計(jì)理論架構(gòu)示意

2.2 有機(jī)更新理論

有機(jī)更新指順應(yīng)街區(qū)發(fā)展的規(guī)律，在可持續(xù)發(fā)展基礎(chǔ)上，采用適當(dāng)?shù)囊?guī)模和合適的尺度，保證歷史信息的完整性的條件下對(duì)歷史文化街區(qū)賦予新的功能，達(dá)到歷史文化街區(qū)與城市發(fā)展和諧共生的目的。有機(jī)更新包括街區(qū)整體的有機(jī)性、細(xì)胞和組織更新的有機(jī)性、更新過(guò)程的有機(jī)性。歷史文化街區(qū)的有機(jī)更新可以通過(guò)保留具有歷史價(jià)值的空間增強(qiáng)居民歸屬感，延續(xù)特色風(fēng)貌；強(qiáng)化整體肌理形態(tài)結(jié)構(gòu)，提升道路暢通性；嚴(yán)格控制街區(qū)的修補(bǔ)和建筑替換新建，使其融入原有的肌理組織中，到達(dá)新舊共存、古今交融。

3 大慈寺歷史文化街區(qū)綠色改造策略

3.1 場(chǎng)地規(guī)劃與利用

大慈寺歷史文化街區(qū)內(nèi)的道路格局、街巷格局是長(zhǎng)期以來(lái)歷史演變形成的，具有一定的空間特色和文化特色。但隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，原有的街道尺寸、道路材料等都無(wú)法滿足現(xiàn)在的交通需要。街區(qū)改造應(yīng)延續(xù)傳統(tǒng)風(fēng)貌，保持空間尺度、建筑色彩、風(fēng)格統(tǒng)一的同事，加大綠色交通系統(tǒng)的建設(shè)，加強(qiáng)靜態(tài)交通規(guī)劃，劃分慢行街區(qū)，實(shí)現(xiàn)人車分流、動(dòng)靜分離。

3.2 結(jié)構(gòu)加固及材料選用

歷史文化街區(qū)常年失修，又經(jīng)歷了“5·12汶川大地震”及“4·20雅安地震”。主體結(jié)構(gòu)的安全性與抗震性能需要重新評(píng)價(jià)，根據(jù)評(píng)價(jià)結(jié)果，選擇結(jié)構(gòu)整體性加固方案。材料選擇方面，更多的考慮高強(qiáng)建筑結(jié)構(gòu)材料和綠色建材。

3.3 圍護(hù)結(jié)構(gòu)及空調(diào)系統(tǒng)耗能分析

根據(jù)建筑的圍護(hù)結(jié)構(gòu)及做法，采用的空調(diào)系統(tǒng)，模擬分析建筑綜合能耗，這對(duì)認(rèn)知?dú)v史街區(qū)建筑是否節(jié)能提供了有力的依據(jù)。本課題以已完成的一個(gè)歷史文化街區(qū)中的一個(gè)單體建筑為例，展開(kāi)分析。

此次模擬分析采用的是TRNSYS軟件計(jì)算建筑物及空調(diào)系統(tǒng)能耗，TRNSYS軟件最早是由美國(guó)Wisconsin-Madison大學(xué)Solar Energy 實(shí)驗(yàn)室(SEL)開(kāi)發(fā)的，并在歐洲一些研究所的共同努力下逐步完善，迄今為止其最新版本為Ver.17。TRNSYS的全稱為Transient System Simulation Program，即瞬時(shí)系統(tǒng)模擬程序。TRNSYS軟件由一系列的軟件包組成。

3.3.1 項(xiàng)目圍護(hù)結(jié)構(gòu)做法

根據(jù)GB 50176-93《民用建筑熱工設(shè)計(jì)規(guī)范》，單體圍護(hù)結(jié)構(gòu)各建筑構(gòu)件節(jié)能做法如表1所示。

表1 建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)節(jié)能做法

單體建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)做法未能滿足節(jié)能提供10 %的要求，因此，采用了在Low-E中空玻璃設(shè)置中空百葉的措施，通過(guò)軟件模擬，分析節(jié)能率的提高率。

3.3.2 項(xiàng)目采用的空調(diào)系統(tǒng)

本項(xiàng)目空調(diào)系統(tǒng)采用螺桿式高溫水源熱泵機(jī)組,水冷機(jī)組的COP是5.5。

3.3.2.1 建立模型信息

比對(duì)建筑的形狀、大小、朝向、內(nèi)部空間劃分和使用功能以及室內(nèi)空氣設(shè)計(jì)計(jì)算參數(shù)與所設(shè)計(jì)建筑完全一致，建筑模型如圖3所示。但圍護(hù)結(jié)構(gòu)熱工參數(shù)和體形系數(shù)、窗墻比等重要參數(shù)應(yīng)符合GB 50189-2005《公共建筑節(jié)能設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》的硬性要求。

圖3 建筑模型

3.3.2.2 模擬分析

根據(jù)JGJ/T 288-2012《建筑能效標(biāo)識(shí)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》的要求，進(jìn)行建筑全年能耗計(jì)算。以GB 50189-2005《公共建筑節(jié)能設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》為依據(jù)，建立滿足該標(biāo)準(zhǔn)的比對(duì)建筑模型，同時(shí)建立設(shè)計(jì)建筑模型，分別計(jì)算設(shè)計(jì)建筑和比對(duì)建筑全年能耗(表2)，得到該建筑的相對(duì)節(jié)能率。

設(shè)計(jì)建筑空調(diào)峰值負(fù)荷、空調(diào)全年動(dòng)態(tài)能耗及空調(diào)具體峰值負(fù)荷、全年動(dòng)態(tài)能耗如圖4、圖5所示。

設(shè)計(jì)建筑相對(duì)于比對(duì)建筑的節(jié)能率應(yīng)按下式計(jì)算：

圖4 設(shè)計(jì)建筑冬季空調(diào)的峰值負(fù)荷

圖5 設(shè)計(jì)建筑冬季空調(diào)的全年動(dòng)態(tài)能耗模擬

對(duì)比全年建筑空調(diào)區(qū)域總能耗/(kWh·m-2)設(shè)計(jì)建筑71.68比對(duì)建筑81.42

式中：

η為設(shè)計(jì)建筑相對(duì)節(jié)能率；

B0為滿足GB 50189-2005《公共建筑節(jié)能設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》要求的節(jié)能率為50 %的比對(duì)建筑的空調(diào)全年總能耗；

B1為設(shè)計(jì)建筑的空調(diào)全年總能耗。

將表4-4的數(shù)據(jù)帶入上式可得：

η=11.96%

通過(guò)軟件模擬，采暖空調(diào)全年負(fù)荷進(jìn)行計(jì)算分析得出，采用了在Low-E中空玻璃設(shè)置中空百葉的措施后，該建筑空調(diào)項(xiàng)相對(duì)節(jié)能率達(dá)到11.96 %，改造后，相對(duì)于參照建筑可提高10 %。

3.4 給水排水

對(duì)歷史文化街區(qū)內(nèi)原有的供水、排水管道系統(tǒng)進(jìn)行更換和改造，合理布置區(qū)塊內(nèi)供水管網(wǎng)系統(tǒng)；采用雨污分流的排水體制，增加必要的污水管和雨水管，并對(duì)雨水、污水管道進(jìn)行合理布置，有條件的話，建立中水、雨水收集利用系統(tǒng)。此外，還應(yīng)對(duì)水箱、水表等設(shè)施進(jìn)行改造，取消原有水箱，實(shí)行一戶一表制。更換室內(nèi)舊的衛(wèi)生潔具，以節(jié)水型潔具替代。結(jié)合四川歷史建筑的坡屋頂和多雨的氣候特征，從屋檐收集并儲(chǔ)存雨水，回用于道路和綠化用水。

3.5 生活垃圾收運(yùn)與管理

街區(qū)內(nèi)的固廢管理應(yīng)從有害垃圾和其他垃圾的源頭分類開(kāi)始，進(jìn)行分類收集和運(yùn)輸，進(jìn)行合理的處理或回收利用。

3.6 公共空間與綠化

提高歷史文化街區(qū)內(nèi)的綠地率，輔以人工濕地等生態(tài)景觀系統(tǒng)，充足綠地資源和公共空間系統(tǒng)，改善街區(qū)的人居環(huán)境品質(zhì)，增加街區(qū)的碳匯能力。

3.7 改造的施工管理

注意做好街區(qū)的綠色施工管理，控制揚(yáng)塵污染，及時(shí)清運(yùn)建筑垃圾。對(duì)于拆除建筑的磚石、瓦礫等建筑材料，進(jìn)行收集、再利用。

4 結(jié)束語(yǔ)

本研究試圖跟據(jù)四川省的實(shí)際情況，結(jié)合四川地區(qū)歷史文化街區(qū)的空間和風(fēng)貌特征，對(duì)街區(qū)的建筑綠色改造方式進(jìn)行研究，強(qiáng)化空間利用、建筑材料再利用、功能優(yōu)化利用等，通過(guò)多方面改造實(shí)現(xiàn)街區(qū)的綠色生命循環(huán)，使其煥發(fā)新的活力、生機(jī)。未來(lái)，將結(jié)合實(shí)踐案例，對(duì)歷史文化街區(qū)綠色改造的推廣機(jī)制展開(kāi)工作，研究適用于不同類型歷史文化街區(qū)既有建筑綠色改造推廣模式及與綠色化運(yùn)作模式相匹配的推廣機(jī)制。