历史文化街区绿色改造措施及要点——以成都市大慈寺历史文化街区为例

崔剑锋，范 乐， 王燕语， 宋 宁， 卢湘蓉

(1. 中国建筑科学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. 哈尔滨工业大学建筑学院， 黑龙江哈尔滨 150006;4. 黑龙江省寒地建筑科学重点实验室， 黑龙江哈尔滨 150006)

历史文化街区是过去生活的载体，是活态的文化遗产，融合了一定的现今社会生活功能，是体现城市个性的资源。它包括了历史真实性、生活真实性和风貌完整性三方面的基本内涵[1]，具有建筑价值、功能价值、商业价值、审美价值和资源价值[2]。对历史文化街区的有效改造，以达到与城市经济的结合点，协调历史文化街区传统格局与现代化的矛盾，使街区与城市经济相互促进、相互发展[3]。有学者将“有机更新”理论引入历史文化街区空间改造和经济活化的设计实践中，以实现经济文化的可持续发展[4]。但特殊历史时期下形成的街区在城市形态和居民生活模式的演变过程中，无论是空间功能还是使用体验，均同当下需求展现出一定程度的不适应与滞后性。有学者通过对SURBAN数据库中欧洲街区生态改造技术案例进行研究，探索了在街区大规模应用生态技术的可行性[5]。Moughtin J C.在《街道与广场》和《绿色尺度》[6-7]等著作中提出了城市环境下街区形态与综合绿色效益的关系，探讨了可持续的城市设计方法。有学者提出“绿色生命循环模式”的历史街区改造更新模式，对天津的两个历史街区提出了具体的改造方案[8]。还有通过低影响开发技术对北京某历史街区进行改造，从而实现历史街区绿色生态改造[9]。上述学者研究对历史街区绿色改造有一定的指导作用，但涉及到特定地域历史文化街区改造的研究还相对较少。本文以成都市大慈寺历史文化街区为案例，对适用于四川地区既有历史文化街区的绿色改造技术措施进行了探讨，对历史文化街区改造的同类问题具有一定的指导意义。

1 历史文化街区的特征分析及发展需求

1.1 历史文化街区的现状

大慈寺始建于魏晋时期，兴盛于唐宋，历朝各代屡有毁建，最后一次重建于 1446 年(明正统十一年)，是一座见证了历史风霜的千古历史名刹。大慈寺历史文化街区位于成都市市中心，核心保护范围11.90 ha，建设控制地带12.83 ha，建筑高度12～24 m(图1)。区域内以居住用地为主，沿街地段为商业用地，地块外围被商场、酒店、办公楼包围，地块周边条件十分复杂。现状以居住功能为主，街巷既有格局充满了历史韵味，但部分建筑年久失修，公共服务设施和基础设施匮乏，因而生活条件亟待改善。街区整体风貌保存较完整，但由于建筑改造和新建，新的建筑物与传统建筑物混合在一起，区域内建筑密度越来越高，空间形态受到破坏，空间尺度失调，影响了历史文化街区的传统风貌特色。街区总体环境与使用条件相对较差，缺乏适老性技术措施，缺少对节能环保的深入考量，难以适应现代生产、生活发展的需求。

图1 大慈寺历史文化街区延续着四川传统民居的院落风貌

1.2 历史文化街区的发展需求

1.2.1 居住环境改善的需求

历史文化街区的建筑普遍年久失修，经鉴定平均60 %以上的房屋为D级危房。亟需线路改造、增设合适的环卫设施，解决居住安全隐患和改善居民生活环境。通常历史街区内院落还需设计排水口、提高道路渗透率、解决雨污河流堵塞管道问题，杜绝内涝。此外停车不便、交通堵塞、火灾隐患、绿地较少等问题也比较突出，尤其因历史年代久远，还需考虑适老性需求。

1.2.2 物理性能提升的需求

首先，通过噪音控制、建筑隔声、吸声材料运用等方法，改善噪音对居民生活的影响；其次，理利用自然光和人造光，解决光污染和炫光问题，提升生活质量和建筑美感；再次，通过合理的围护措施改善建筑保温、隔热、防潮性能，提高结构耐久性。此外还需营造良好街区风环境，提高室内外空气质量和人体舒适度。

1.2.3 文脉适宜性表达的需求

四川地区存在着一批历史文化街区，伴随着城市化进程，部分既有历史街区逐渐被“改造”成高楼大厦，出现了过于严重的商业化、同质化。对于具有历史文化价值的建筑物需有机更新和改善，需要采用传统的街区肌理和语言，保持街道原有的风貌、空间比例、空间层次，优化原有路网，建立良好的空间尺度，提升街区活力。

2 绿色改造再利用的理论基础

2.1 性能驱动式设计

性能驱动设计指以产品的性能需求作为驱动要素而引发性能分析和引导设计。在历史街区改造中将街区的性能作为设计的驱动要素，从而引导街区能源、资源、生态、功能等进行改造。通过可再生能源利用，节约能耗建立适宜的照明、通风、采暖环境；通过雨水收集、废水再利用、材料再利用等节约资源；通过提升绿化率、减少照明污染、构建良好的生态系统等生态技术进行绿色改造；通过增加土地使用功能的多样性、合适的功能置换、改善建筑密度与绿化的比例等进行功能驱动改造(图2)。

图2 性能驱动设计理论架构示意

2.2 有机更新理论

有机更新指顺应街区发展的规律，在可持续发展基础上，采用适当的规模和合适的尺度，保证历史信息的完整性的条件下对历史文化街区赋予新的功能，达到历史文化街区与城市发展和谐共生的目的。有机更新包括街区整体的有机性、细胞和组织更新的有机性、更新过程的有机性。历史文化街区的有机更新可以通过保留具有历史价值的空间增强居民归属感，延续特色风貌；强化整体肌理形态结构，提升道路畅通性；严格控制街区的修补和建筑替换新建，使其融入原有的肌理组织中，到达新旧共存、古今交融。

3 大慈寺历史文化街区绿色改造策略

3.1 场地规划与利用

大慈寺历史文化街区内的道路格局、街巷格局是长期以来历史演变形成的，具有一定的空间特色和文化特色。但随着社会经济的发展，原有的街道尺寸、道路材料等都无法满足现在的交通需要。街区改造应延续传统风貌，保持空间尺度、建筑色彩、风格统一的同事，加大绿色交通系统的建设，加强静态交通规划，划分慢行街区，实现人车分流、动静分离。

3.2 结构加固及材料选用

历史文化街区常年失修，又经历了“5·12汶川大地震”及“4·20雅安地震”。主体结构的安全性与抗震性能需要重新评价，根据评价结果，选择结构整体性加固方案。材料选择方面，更多的考虑高强建筑结构材料和绿色建材。

3.3 围护结构及空调系统耗能分析

根据建筑的围护结构及做法，采用的空调系统，模拟分析建筑综合能耗，这对认知历史街区建筑是否节能提供了有力的依据。本课题以已完成的一个历史文化街区中的一个单体建筑为例，展开分析。

此次模拟分析采用的是TRNSYS软件计算建筑物及空调系统能耗，TRNSYS软件最早是由美国Wisconsin-Madison大学Solar Energy 实验室(SEL)开发的，并在欧洲一些研究所的共同努力下逐步完善，迄今为止其最新版本为Ver.17。TRNSYS的全称为Transient System Simulation Program，即瞬时系统模拟程序。TRNSYS软件由一系列的软件包组成。

3.3.1 项目围护结构做法

根据GB 50176-93《民用建筑热工设计规范》，单体围护结构各建筑构件节能做法如表1所示。

表1 建筑围护结构节能做法

单体建筑围护结构做法未能满足节能提供10 %的要求，因此，采用了在Low-E中空玻璃设置中空百叶的措施，通过软件模拟，分析节能率的提高率。

3.3.2 项目采用的空调系统

本项目空调系统采用螺杆式高温水源热泵机组,水冷机组的COP是5.5。

3.3.2.1 建立模型信息

比对建筑的形状、大小、朝向、内部空间划分和使用功能以及室内空气设计计算参数与所设计建筑完全一致，建筑模型如图3所示。但围护结构热工参数和体形系数、窗墙比等重要参数应符合GB 50189-2005《公共建筑节能设计标准》的硬性要求。

图3 建筑模型

3.3.2.2 模拟分析

根据JGJ/T 288-2012《建筑能效标识技术标准》的要求，进行建筑全年能耗计算。以GB 50189-2005《公共建筑节能设计标准》为依据，建立满足该标准的比对建筑模型，同时建立设计建筑模型，分别计算设计建筑和比对建筑全年能耗(表2)，得到该建筑的相对节能率。

设计建筑空调峰值负荷、空调全年动态能耗及空调具体峰值负荷、全年动态能耗如图4、图5所示。

设计建筑相对于比对建筑的节能率应按下式计算：

图4 设计建筑冬季空调的峰值负荷

图5 设计建筑冬季空调的全年动态能耗模拟

对比全年建筑空调区域总能耗/(kWh·m-2)设计建筑71.68比对建筑81.42

式中：

η为设计建筑相对节能率；

B0为满足GB 50189-2005《公共建筑节能设计标准》要求的节能率为50 %的比对建筑的空调全年总能耗；

B1为设计建筑的空调全年总能耗。

将表4-4的数据带入上式可得：

η=11.96%

通过软件模拟，采暖空调全年负荷进行计算分析得出，采用了在Low-E中空玻璃设置中空百叶的措施后，该建筑空调项相对节能率达到11.96 %，改造后，相对于参照建筑可提高10 %。

3.4 给水排水

对历史文化街区内原有的供水、排水管道系统进行更换和改造，合理布置区块内供水管网系统；采用雨污分流的排水体制，增加必要的污水管和雨水管，并对雨水、污水管道进行合理布置，有条件的话，建立中水、雨水收集利用系统。此外，还应对水箱、水表等设施进行改造，取消原有水箱，实行一户一表制。更换室内旧的卫生洁具，以节水型洁具替代。结合四川历史建筑的坡屋顶和多雨的气候特征，从屋檐收集并储存雨水，回用于道路和绿化用水。

3.5 生活垃圾收运与管理

街区内的固废管理应从有害垃圾和其他垃圾的源头分类开始，进行分类收集和运输，进行合理的处理或回收利用。

3.6 公共空间与绿化

提高历史文化街区内的绿地率，辅以人工湿地等生态景观系统，充足绿地资源和公共空间系统，改善街区的人居环境品质，增加街区的碳汇能力。

3.7 改造的施工管理

注意做好街区的绿色施工管理，控制扬尘污染，及时清运建筑垃圾。对于拆除建筑的砖石、瓦砾等建筑材料，进行收集、再利用。

4 结束语

本研究试图跟据四川省的实际情况，结合四川地区历史文化街区的空间和风貌特征，对街区的建筑绿色改造方式进行研究，强化空间利用、建筑材料再利用、功能优化利用等，通过多方面改造实现街区的绿色生命循环，使其焕发新的活力、生机。未来，将结合实践案例，对历史文化街区绿色改造的推广机制展开工作，研究适用于不同类型历史文化街区既有建筑绿色改造推广模式及与绿色化运作模式相匹配的推广机制。