嶺南地區(qū)歷史街區(qū)的生態(tài)改造研究

蔣濤　許浩生　吳晨晨

摘要：房屋老化、道路狹窄、規(guī)劃無序、采光和通風不良等是嶺南地區(qū)歷史街區(qū)普遍存在的問題。為改善嶺南歷史街區(qū)的建筑環(huán)境、功能以及資源利用形式，文中以東莞石龍鎮(zhèn)嶺南一號歷史街區(qū)為例，將廣場空間設計、自然通風系統(tǒng)的利用、自遮陽體系的構建、景觀綠化設計、可再生能耗的回收利用等生態(tài)建筑技術應用于該歷史街區(qū)的生態(tài)改造，并通過建筑環(huán)境計算機仿真，從定性和定量兩方面分析了這些生態(tài)建筑技術的運用對嶺南歷史街區(qū)生態(tài)性的影響，結果表明：通過生態(tài)建筑技術，能有效改善嶺南歷史街區(qū)的自然通風及街區(qū)微環(huán)境、減少太陽熱輻射對街區(qū)的影響、提高可再生能耗的使用率。

關鍵詞：嶺南地區(qū)；歷史街區(qū)；生態(tài)改造；生態(tài)建筑技術

中圖分類號： 文獻標志碼：A文章編號：1009-055X（2016）05-0000-00

嶺南地區(qū)歷史街區(qū)蘊含寶貴的物質(zhì)文化遺產(chǎn)，隨著城市的發(fā)展其房屋老化、道路狹窄、規(guī)劃無序、采光和通風不良等問題越發(fā)嚴峻，生態(tài)改造勢在必行。

“生態(tài)改造”是指應用（當代）生態(tài)建筑技術對原有建筑進行環(huán)境、功能和資源利用形式的改造。生態(tài)改造的基本原則是節(jié)約資源、降低能耗、減少污染、經(jīng)濟有效地改善建筑綜合環(huán)境。通過“生態(tài)改造”的街區(qū)將帶動周邊落后街區(qū)的發(fā)展，改善城市環(huán)境和形象，提升居民的生活品質(zhì)，激發(fā)市民的環(huán)境保護熱情。歐洲的許多國家自上世紀九十年代，先后開展了不同類型的生態(tài)街區(qū)建設實踐，出現(xiàn)了眾多頗具影響力的成功案例。例如，瑞典馬爾默的Bo01街區(qū)曾經(jīng)一度是衰敗的工業(yè)碼頭，依托“生態(tài)街區(qū)”項目成功轉(zhuǎn)型，為促進城市經(jīng)濟、恢復地區(qū)活力發(fā)揮了積極作用。1950年建成的馬爾默奧古斯登堡地區(qū)和建于1850年—1920年的哥本哈根韋斯特街區(qū)，都是傳統(tǒng)住宅區(qū)，一直存在著諸多環(huán)境和社會問題。依靠政府主導的生態(tài)改造計劃，通過生態(tài)建筑技術，改善了當?shù)氐纳瞽h(huán)境，激發(fā)了當?shù)鼐用窬G色生活的觀念，促進了地區(qū)的可持續(xù)發(fā)展[1-4]。通過以上案例可總結生態(tài)改造有以下兩大慣常策略與方法，一是通過產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)移及功能優(yōu)化，改善原有用地的工業(yè)污染，將工業(yè)廠區(qū)轉(zhuǎn)型為城市公共空間；二是通過生態(tài)建筑技術的應用，對街區(qū)的規(guī)劃及建筑進行生態(tài)改造。

本研究以東莞石龍嶺南一號項目為例，探討生態(tài)建筑技術的應用對嶺南地區(qū)歷史街區(qū)生態(tài)性的影響，總結適用于嶺南街區(qū)的生態(tài)改造策略。

一、項目概況

嶺南地區(qū)氣候具有夏熱冬暖、日照輻射強等特點。歷史街區(qū)在進行生態(tài)改造時，應以嶺南地區(qū)氣候特點為改造設計的基礎。本研究選取的案例位于東莞石龍鎮(zhèn)太平路西側（圖1），原址建筑類型為兩組廠房建筑和民居，建筑層數(shù)不超過5層。基地的北側及西側都是傳統(tǒng)民居，東南側有一公園，為舊城改造片區(qū)的一期啟動區(qū)，占地面積4982m2，總建筑面積5038m2，整體規(guī)劃布局由東邊入口的騎樓街，北邊的竹筒屋及西南邊的兩組院落建筑組成，入口廣場及中部核心廣場構成公共空間。（圖2）

二、嶺南地區(qū)歷史街區(qū)生態(tài)改造策略及其效果分析

（一）利用廣場開敞空間設計改善自然通風

嶺南地區(qū)南亞熱帶季風氣候顯著，具有天氣炎熱，潮濕多雨的特點。自然通風對于降溫去濕改善微氣候具有重要的作用。傳統(tǒng)歷史街區(qū)在不斷發(fā)展中由于用地局限、缺少規(guī)劃，原有的連續(xù)開放空間被不斷蠶食，通風不利的問題逐漸凸顯。在對嶺南地區(qū)歷史街區(qū)進行改造時，首先應該全面分析用地現(xiàn)有空間狀況，結合當?shù)氐闹鲗эL向與周邊環(huán)境條件，進行科學的規(guī)劃設計，利用交通組織與開敞空間的設計，在保護歷史風貌的同時改善街區(qū)的自然通風。

以嶺南一號項目為例，用地的東南側為西湖公園，具有良好綠化水體開放空間，有利于降溫與空氣凈化；而用地的南側則有一棟高度超過30m，面寬110m左右的商業(yè)綜合體建筑，不利于夏季6、7月份的南向風向進入街區(qū)。

考慮到當?shù)刂鲗эL向為東南風向，規(guī)劃設計首先將用地東南側沿街建筑拆除，在用地東南側形成一個狹長的梯形廣場空間，形成基地主入口，入口西側拆除后期加建的廠房并設置方形內(nèi)部共享空間，東側則通過街道聯(lián)系西湖公園，形成收放結合的城市連續(xù)開放空間，有利引入東南自然風進入街區(qū)內(nèi)部[5]。計算機模擬分析表明：由于基地東南側的公園水體與基地的溫差，空氣流動的作用更加明顯，東南側西湖公園涼爽的新鮮空氣借助東南風進入基地內(nèi)部，有利于改善街區(qū)風環(huán)境[6]。

針對南側受建筑物阻擋這一不利條件，規(guī)劃設計將大部分建筑物布置在用地的北側，使南側的空間更加寬松，將街區(qū)自然通風的不利因素降到最低。計算機模擬風向為東向風向，根據(jù)計算機模擬表明，街區(qū)改造前的通風效果比較差（圖3），街區(qū)內(nèi)的風速最高不超過03125m/s；街區(qū)改造后的通風效果有改善，入口廣場的風速可達28125m/s，從入口廣場到街區(qū)中心廣場的通風效果顯著（圖4），到達中心廣場最高風速可達到15625m/s。而中心廣場的建筑群體圍繞廣場布置，可利用開敞空間形成風壓效應，促進周邊建筑自然通風。

（二）疏通歷史街區(qū)肌理形成冷巷空間，加強自然通風

嶺南地區(qū)傳統(tǒng)街區(qū)由于城鎮(zhèn)用地十分緊張，建筑密度通常比較大。在長期對地域氣候和建筑環(huán)境的探索中，嶺南地區(qū)傳統(tǒng)街區(qū)發(fā)展出梳式建筑布局和“竹筒屋”建筑形制。梳式建筑布局疏通了街區(qū)的肌理和巷道，形成冷巷通風風道，季風可沿梳式布局的里巷向街區(qū)內(nèi)部深入，為街區(qū)提供良好的通風。“竹筒屋”建筑則采用建筑空間的設計來提高單體建筑自然通風的能力，形成街巷——廳堂——冷巷——天井的拔風通風系統(tǒng)。

在嶺南地區(qū)歷史街區(qū)的生態(tài)改造中，疏通歷史街區(qū)肌理形成貫通的冷巷空間的設計是生態(tài)改造的重點之一。首先，應該結合街區(qū)形成的歷史研究，梳理街區(qū)的建筑肌理，清除后期無序建設中破壞原有街區(qū)肌理的不利構筑物。其次，加建的新建筑應延續(xù)原有街區(qū)肌理與建筑尺度，將嶺南傳統(tǒng)建筑的冷巷、天井等空間植入新建建筑中，有效加強街區(qū)以致建筑單體的自然通風，改善街區(qū)氣候[7]。

嶺南一號項目的規(guī)劃設計中，首先拆除用地內(nèi)部破壞原有街區(qū)尺度與肌理的加建廠房建筑，恢復歷史街區(qū)原有城市肌理；其次，項目的北部與舊街區(qū)相鄰部分順應舊城肌理，新建建筑借鑒傳統(tǒng)竹筒屋建筑形式，將大體量商業(yè)建筑分割成長條狀的竹筒屋建筑形式（圖5）。控制建筑的尺度與周邊原有建筑尺度的和諧統(tǒng)一，使建筑實體和街巷與周邊建筑形成良好的銜接關系，保證冷巷風道的順暢。項目西南部的院落式建筑群體形成中等尺度的建筑形體，作為北部“竹筒屋”建筑到場地南邊大型商場的過渡尺度。院落式建筑與周邊形成通風巷道，保證自然通風的通暢。在建筑單體的生態(tài)改造設計方面，北部的建筑群體以嶺南傳統(tǒng)建筑竹筒屋為原型進行創(chuàng)作設計，設計構成廣場/街道——冷巷——天井的自然通風系統(tǒng)，冷巷與舊街區(qū)的道路銜接，形成通風風道，自然風從外部空間進入這些冷巷空間，降溫后進入周邊建筑。

根據(jù)計算機模擬分析（圖6）表明，嶺南一號項目在進行生態(tài)改造后，場地北部建筑的巷道風速最高為1250m/s，最低為03125m/s。場地西南部的巷道風速最高為1250m/s，風速最低為03125m/s。同時，可以觀察得出周邊的巷道也改善了自然通風，自然風可以穿透到周邊的建筑。通風條件的改善，有利于降溫與帶走濕氣，保持人體在自然環(huán)境中的舒適度，改善街區(qū)的氣候，為居民提供宜人的居住生活街區(qū)。

（三）利用互遮陽體系加強冷巷通風

針對嶺南地區(qū)太陽輻射大，平均日照時間長的氣候特點，傳統(tǒng)的嶺南建筑群體在規(guī)劃設計時多采用形體相互錯落的方法進行規(guī)劃布置，在東西向形成建筑單體相互遮陽，有效減少太陽的熱輻射及太陽眩光。

嶺南地區(qū)歷史街區(qū)的建筑密度比較大，在生態(tài)改造設計中首先要利用周邊的建筑為街區(qū)形成遮陽遮擋物。其次，在改造規(guī)劃中，宜把建筑形體通過切分組合，建筑形體互相遮擋，建筑物之間的巷道處于陰影區(qū)，使巷道保持在低溫環(huán)境中，通過熱壓效應，可以加強冷巷的通風作用[8]。

嶺南一號項目的規(guī)劃設計中，把建筑群體分為三個部分，分別為入口北側的騎樓街、項目用地西南側的院落建筑及用地北側的竹筒屋建筑。其中用地北側布置五組5m*10m的竹筒屋形式建筑，每個建筑之間形成2m～3m寬的巷道。根據(jù)計算機模擬一年四季建筑在9：00-17：00時間段內(nèi)陰影的大致范圍表明（圖7），由于建筑群體的錯落布置，相互之間形成遮擋，可以有效地遮檔東西向的陽光。其中用地北側的竹筒屋形式建筑群組中，建筑之間的巷道基本處于建筑互相遮擋形成的陰影中。利用計算機模擬夏至15點巷道的溫度分布（圖8），可以看到由于巷道受到的太陽輻射很低，巷道能保持在較低的溫度，大部分巷道的溫度保持在開氏315eK—319eK之間。根據(jù)熱壓通風原理，風進入冷巷后將向氣溫更高的天井流通，保持冷巷的低溫能加強巷道的通風效果。因此，形體互遮陽的生態(tài)改造設計減少了太陽熱輻射對于街區(qū)的影響，能有效加強街區(qū)的冷巷通風，改善街區(qū)微氣候。

（四）首層架空及加建連廊形成遮陽空間

嶺南地區(qū)傳統(tǒng)騎樓建筑是適應嶺南地區(qū)氣候特點而產(chǎn)生的建筑類型，騎樓建筑首層架空的設計對氣候有良好的適應性。首層架空形成的騎樓街能有效緩解南向日照的影響，同時還是遮風擋雨的空間[9]。

嶺南地區(qū)歷史街區(qū)的生態(tài)改造可以借鑒騎樓建筑遮陽交通空間的設計，應考慮嶺南地區(qū)的氣候特點，在街區(qū)規(guī)劃與建筑設計中，利用首層架空的騎樓空間與風雨廊等形成的遮陽，在人流密集的活動空間形成良好的微氣候[9]。

嶺南一號項目設計中，將整個街區(qū)開敞空間面對城市打開，吸引人流進入，在內(nèi)部開敞空間的周邊采取建筑首層部分架空或加建連廊的設計手法，在聯(lián)系各個建筑的人流密集的公共交通區(qū)域形成連續(xù)的遮陽空間（圖9）：場地入口騎樓街以及用地北部的竹筒屋建筑群體將建筑的二層出挑形成垂直遮陽，下部走廊形成騎樓空間；沿南側院落建筑加建連廊，整個街區(qū)自入口開始連續(xù)到中心廣場區(qū)域，形成接近連續(xù)的遮陽空間。主要的人流交通活動及商業(yè)活動可以在遮陽空間中進行，保證了游客居民在購物休閑活動中人體的舒適度，強化了街區(qū)的生態(tài)性。

（五）利用遮陽構造設計增強遮陽效果

嶺南地區(qū)傳統(tǒng)建筑在建筑單體的設計上，還注重通過建筑構造的設計來增強遮陽效果，包括屋面遮陽，外墻遮陽，門窗遮陽等等，在保持建筑美觀的同時，又達到遮擋太陽輻射的效果[10]。

嶺南地區(qū)歷史街區(qū)在生態(tài)改造的單體設計中，可以延續(xù)嶺南傳統(tǒng)建筑的遮陽構造設計手法，采用現(xiàn)代環(huán)保材料對設計進行重新演繹，設計出適合歷史街區(qū)風貌的建筑單體（圖11）。以嶺南一號街區(qū)北部的竹筒屋建筑單體設計為例，考慮在建筑南立面設置鏤花墻建筑構件。每個建筑單體的鏤花墻的立面尺寸為寬4m，高25m，洞口尺寸120mm*60mm。整體鏤花墻在保證透光通風的同時又能減少太陽熱輻射對建筑的影響，降低空調(diào)等設備的能耗。另外，建筑單體的屋面遮陽隔熱采用多層次的屋面進行遮陽隔熱。屋頂結構采用鋼結構代替?zhèn)鹘y(tǒng)木結構，保證屋面更輕質(zhì)結構更加穩(wěn)定，鋼結構屋面出挑建筑立面形成遮陽屋檐。同時設置兩個層次的屋檐遮擋陽光，分別出挑12m及08m。

（六）利用景觀綠化設計改善自然環(huán)境

嶺南地區(qū)傳統(tǒng)建筑非常重視綠化景觀的生態(tài)作用，在歷史街區(qū)的生態(tài)化改造中盡量引入景觀綠化能有效改善街區(qū)的空氣質(zhì)量，減弱熱島效應，調(diào)節(jié)小氣候環(huán)境，尤其在降溫增濕方面有顯著的作用。

嶺南一號項目采用喬——灌——草多層次的立體綠化系統(tǒng)，結合功能需求具有更好的生態(tài)效應。其中喬木能形成較大的樹蔭，設計布置在中心廣場，入口廣場等開敞空間[11]。入口廣場的南側有一古樹，為高大喬木，設計予以保留。入口廣場處多為人流密集區(qū)域，大范圍的樹蔭能提供舒適的活動空間，降低廣場地面溫度。整個街區(qū)利用建筑的中庭、天井等空間栽種灌木及草坪，同時，利用街角等不規(guī)則用地設計街角綠地，最大限度的提高街區(qū)的綠化率（圖13）。

利用計算機對廣場表面溫度進行模擬（圖14）。發(fā)現(xiàn)綠地區(qū)域的表面溫度：328eK～333eK，要低于硬地鋪裝的表面溫度：335eK～337eK，而且由于植被的遮陽降溫作用，植被周圍的建筑物處于較為低溫的環(huán)境中。景觀綠化設計對廣場的自然環(huán)境起到了良好的調(diào)節(jié)作用，同時改善了周邊的建筑環(huán)境，創(chuàng)造了怡人的綠化景觀空間。

（七）利用主動節(jié)能技術改善嶺南地區(qū)歷史街區(qū)的生態(tài)性

主動式節(jié)能是指利用環(huán)境資源優(yōu)勢，充分利用太陽能、風能、水能、生物能等可再生能源，同時提高傳統(tǒng)能源的使用效率來降低建筑能耗。嶺南歷史街區(qū)的生態(tài)改造過程中，在節(jié)能技術的選擇中，應充分利用可再生能源與科學智能化的控制手段，進一步提升整個歷史街區(qū)的生態(tài)性。

嶺南一號項目利用雨水收集技術及屋面太陽能光伏發(fā)電技術來提高對可再生能源的利用率。在雨水收集方面，嶺南一號項目將采用建筑屋面和部分地面的雨水回收技術。本文研究項目的屋面及地面雨水匯流面積為1558m2，依據(jù)東莞氣象局的資料，東莞年降雨量為18025mm。雨水收集計算公式：V=ψHAK，ψ為徑流系數(shù)（取09），H為降雨量，A為匯流面積，K為初期雨水棄流系數(shù)（取085）[12]。根據(jù)雨水收集計算公式，得出年均可收集雨水總量達214954m3。雨水收集后可由市政中水廠抽取和收集進行集中處理，達標后的中水送至街區(qū)使用。這種同時利用雨水和生活污水，規(guī)模化進行中水處理的技術提高了水資源的利用效率。街區(qū)的室外雜用水和40%的沖廁用水采用市政中水，有效節(jié)約了水資源，實現(xiàn)了水資源的循環(huán)利用 [13]。在太陽能光伏發(fā)電方面，嶺南一號項目利用街區(qū)的屋面安裝太陽能發(fā)電系統(tǒng)。項目計劃采用多晶太陽能板，多晶太陽能板具有制作成本低，材料制作簡便，節(jié)約電耗等優(yōu)點，可以節(jié)約生態(tài)改造成本。本文研究項目的屋面面積為1058m2，計劃選用990*1010*35mm的多晶太陽能板進行配置安裝，根據(jù)深圳市新陽新能源技術有限公司提供的數(shù)據(jù)，990*1010*35尺寸的多晶太陽能電池板輸出功率為130W，系統(tǒng)的轉(zhuǎn)換率為65%。 計算可得出每年太陽能光伏板理論發(fā)電量為174707kw·h，可滿足街區(qū)地上商業(yè)建筑的每天至少6個小時照明用電需求[14]。通過設置雨水收集系統(tǒng)及屋面太陽光伏發(fā)電，整個街區(qū)構建出自然資源回收利用的系統(tǒng)，對自然資源的利用達到最大化，減少了不可再生能源的消耗。有利于嶺南歷史街區(qū)更加長遠的發(fā)展。

三、結語

東莞石龍嶺南一號項目在整體生態(tài)改造中，將廣場空間設計、自然通風系統(tǒng)的利用、自遮陽體系的構建、景觀綠化設計、可再生能耗的回收利用等生態(tài)建筑技術應用于歷史街區(qū)的生態(tài)改造。計算機模擬結果及相關科學計算表明，這些生態(tài)建筑技術的應用首先能改善街區(qū)的自然通風系統(tǒng)，自然通風的加強使街區(qū)能保持舒適的建筑微環(huán)境；其次，通過加強遮陽系統(tǒng)和景觀設計抵御太陽輻射，創(chuàng)造怡人的活動空間，同時能相應減少空調(diào)設備的能耗；最后，加強對可再生能耗的回收利用為街區(qū)的可持續(xù)生態(tài)發(fā)展創(chuàng)造了有利條件。

東莞石龍嶺南一號項目對于嶺南地區(qū)的歷史街區(qū)生態(tài)改造有一定的借鑒意義。嶺南地區(qū)的歷史街區(qū)生態(tài)改造應該充分考慮嶺南地區(qū)氣候特點、用地周邊的環(huán)境、規(guī)劃及建筑使用要求等綜合因素，結合傳統(tǒng)嶺南建筑在遮陽，冷巷通風，騎樓空間等方面的經(jīng)驗與現(xiàn)代生態(tài)建筑技術，借助計算機模擬進行評估與優(yōu)化，將傳統(tǒng)建筑技藝與現(xiàn)代建筑節(jié)能技術緊密結合，才能科學有效地改善嶺南歷史街區(qū)的建筑環(huán)境。通過生態(tài)改造，嶺南歷史街區(qū)將延續(xù)嶺南傳統(tǒng)文化，煥發(fā)都市現(xiàn)代活力，從而帶動周邊落后街區(qū)的生態(tài)發(fā)展，構建更加美好的城市空間。

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