旅游開發中的鄉村民宅建筑低碳化設計對策

張穎璐

（1.南京林業大學 藝術設計學院，江蘇 南京 210037；2.江蘇省建筑科學研究院有限公司，江蘇 南京 210008）

隨著城市化進程的加快，建筑以及其相關行業的能耗和產生的溫室氣體量也呈現飛速增長的趨勢，約占據總排放量的三分之一。更值得關注的是近60%的農村建筑，相比城市而言鄉村民宅建筑材料簡陋，施工設備簡單，能源利用效率相對低下，幾乎未將節能和減排考慮在方案設計中。這樣的技術條件給鄉村生態民宅建設造成巨大阻力，不規范的建設模式導致碳排放量無限制，增加了溫室效應的可能性。因此，在鄉村民宅建筑建設過程中關注低碳化刻不容緩。[1][2]

為了彌補全面建成小康社會中鄉村發展的不足，習近平總書記在黨的十九大報告中提出“實施鄉村振興戰略”“舉全黨全社會之力推動鄉村振興”的重要戰略。[3]鄉村旅游的發展是實現鄉村產業振興的有力支撐和抓手，而生態振興則是鄉村旅游發展的重要基石。2019年，我國鄉村旅游人次達到30.9億，已成為我國鄉村經濟發展的重要增長點。鄉村旅游的發展助力于城鄉一體化進程[4]，還能促使更多的人才、資本、信息技術向鄉村轉移，在增加鄉村居民經濟收入，推動鄉村產業轉型，促進城鄉融合發展、鄉村地域特色發展等方面具有重要戰略意義。[5][6]

旅游開發帶動鄉村城市化進程，環境污染、資源枯竭等城市問題開始滲透到鄉村。在全球氣候環境危機不斷涌現的大背景下，因旅游開發而帶動的鄉村民宅建設顯著增量，應通過實施低碳化的設計策略以降低民宅建筑全生命周期范圍內的溫室氣體排放為目標，營造出環境友好型的鄉村民宅空間，建立適用于旅游開發中鄉村民宅建筑的低碳化評價體系和設計策略。

一、旅游開發中建設項目的低碳化設計要義

（一）鄉村民宅建筑的低碳評估階段劃分

對旅游開發中的鄉村民宅建筑實施低碳化研究，需將其建筑的碳排放納入全生命周期能耗統計范疇，并進行相應計算和評價，其中包含原材料開采、原材料粗加工、建材生產、建材運輸、建筑施工與安裝、建筑運行、維護更新、建筑拆除、廢棄物處置、建材或構件循環再利用等環節的測算。綜合考慮各環節所需時間的長短和前后工序銜接的緊密程度，并參照國家標準《建筑碳排放計算標準（GB／T 51366-2019）》中有關碳排放范圍的描述，將鄉村民宅建筑全生命周期碳排放劃分為四個階段：（1）建材生產運輸階段，（2）建筑施工階段，（3）建筑運行階段，（4）建筑拆除及回收利用階段。鄉村民宅的碳排放量應根據以上各階段的實際需求分別進行計算，然后將各階段的結果累計即為該建筑的碳排放總量。在設計或實施過程中根據各階段材料、部品、設備在運輸、生產、安裝、使用過程中用電及燃料消耗情況，分析各類別在各階段對建筑碳排放量所帶來的影響，提出有針對性的優化設計方案，從而滿足旅游開發中鄉村民宅建設低碳化發展的需求。[7]

（二）鄉村民宅建筑各階段的碳排放指標數據來源

本研究從全生命周期的視角，將建筑物劃分不同的階段，對現有文獻按照生命周期的階段進行分類，具體數據來源如表1所示。從中可知，全生命周的各種數據主要來源于各類數據庫、現場能耗實測、軟件模擬和物料往來統計。在數據庫方面，由于國內外各種材料能源由于取材和加工方式不同，會帶來同項指標數據的較大差異，高達約30%[8]，因此在具體項目計算時需有針對性地選擇相應數據庫。

表1 建筑各階段碳排放主要原因及數據來源

（三）鄉村民宅建筑各階段碳排放計算方法

建筑物及建筑產業中碳排量計算所采用的方法主要涉及實測法、投入產出法、物料衡算法和碳排放系數法等[12]（見表2），而排放系數法是目前最常用的碳排放計算方法。[13][14]通過碳排放系數法中的能源種類法的分階段具體實施，得出全生命周期范圍內鄉村民宅各階段碳排放結果，對設計各層面加以分析，從而尋找設計中的關鍵因素并提出優化途徑。[15]

表2 建筑產業碳排量計算常用方法

二、鄉村民宅建筑現存的碳排放問題

鄉村民宅是旅游開發中的重要物質景觀，也是鄉村精神風貌和生活方式的具象表現形式。通過文化的可視性與居住體驗性將其整個鄉村建筑環境提檔升級，可以進一步促進鄉村旅游產業的繁榮。[2]另外，我國重大戰略決策“雙碳”目標的建立，體現了我國對環保、節能等生態文明建設方面的顯著重視和全面努力，顯然，需要貫徹至我國建設量占比較大的鄉村民宅建筑中，應著力落實到鄉村民宅建筑中新能源、新技術的深入開發和廣泛使用。[20]

（一）空間布局的合理度不足

鄉村民宅，作為人們朝夕與之相伴，承載生活日常的空間容器，集中體現了地域特征、當地人民的生活習慣、文化習俗、價值觀念等重要信息。[21]然而受時代背景、地域條件、認知不足等方面的限制，我國很多鄉村民宅局限于固有的建設模式，導致國內鄉村民宅普遍存在前期規劃不科學、功能分區繁雜、流線混亂、視線干擾等空間布局方面的問題。[22]然而，伴隨著城鎮化進程導致的鄉村房屋建設和改造增速，尤其是鄉村旅游大力發展后，鄉村游客及廣大村民對居住品質的要求提升，因而對鄉村民宅的建筑風貌、景觀環境及內部空間的舒適性均有了新標準，再也難以忍受固定僵化的布局、相互干擾又使用不便的功能，落后陳舊的家用設施，幽暗而衛生狀況欠佳的房間，溫度、濕度和通風均不佳的空間環境等傳統鄉村農宅的弊端。[23]例如，廣西客家土樓中有關衛生間設置遙遠引起老年人使用不便的問題，云南一顆印鄉村民居中臥室與樓梯相鄰太近，致使隔聲與采光均受影響。

（二）適宜技術的相對匱乏

在“雙碳”戰略目標全面實施的過程中，鄉村民宅建筑無論在施工建造過程、日常使用與維護、拆除及可循環再利用，還是綠色建材的生產與使用上，均出現缺少適宜低碳化技術應用的現狀。鄉村建筑材料市場秩序相對城市而言管理較為混亂，監管力度弱，建筑材料技術設備水平參差不齊、質量難以保障，建筑材料的選擇由于缺乏規劃而科學依據不足、可持續利用度低。目前我國鄉村使用的建筑材料仍以黏土磚、瓦等經濟廉價的傳統建材為主，建材的選擇缺乏綠色、環保、低碳意識。[24][25]

以江蘇地區鄉村民居更新改造為例，在實施過程中主要側重于建筑整體風貌的把控，如地域特征、外觀造型和場所環境方面的設計，嚴重缺乏室內環境舒適度提升和節能減排方面的技術措施，尤其是缺乏針對當地氣候條件、現有建材資源方面的綜合考慮，也沒有對空間布局、室內物理環境、設備控制等方面進行系統設計。在指導實際操作層面，未考慮溫度舒適標準、節能技術與建筑運營模式等[20][26]，造成在微觀層面建設上無目的的技術缺失與亂用，導致建筑物達不到使用標準。[27]與城市建筑相比，鄉村住宅建筑在節能技術運用上嚴重缺少，缺少科學的指導和系統的工程管理。[28]現存房屋成功實施的案例更少，大部分未達到國家建筑節能減排方面的強制性標準，迫切需要進行相應低碳化改造。

（三）營建方式較為粗放

鄉村旅游開發對鄉村人居環境有了新標準和新要求，鄉村民宅在建設層面往往難以擺脫“粗放”二字，主要存在兩個方面的不足：一方面是在建設或改造鄉村住宅是更多地關注“面子工程”，如重視粉刷外墻面，確忽略了鄉村本土生活價值和文化，未從地域文化特征和現有環境資源入手，缺乏解決實際使用需求又因地制宜節約建造成本的鄉土建筑；另一方面不足反映在對鄉村住宅建設和人居環境改造時，僅關注解決鄉村居民的安全、生理需要等基本需求，并未關注農村居民深層次的需求，如鄉村民宅建筑的舒適性、空氣流通、健康衛生、光線充足等問題。[29]例如，在我國鄉村民宅中普遍存在光線不足、通風不暢的問題，且常出現于核心功能房間中，如江南民居中的餐廳和廚房、皖南民居中的臥室、貴州民居中昏暗潮濕的二層空間等。因此在旅游開發背景下的鄉村民居建設不光是解決外觀形式表達問題，更需要改善內在功能和環境，滿足鄉村民宅室內環境高舒適性、低成本建造、節能減排的要求。

（四）管理導控易流于形式

一棟棟鄉村建筑聚合形成的村落布局、建筑風貌、景觀環境等共同營造出富有鄉村地域特色的風土人情畫卷。[2][30]以“美麗鄉村”“實用規劃”“文化傳承與發展”“傳統村落”為概念的項目，正是在此美好愿景的促動下，我國農辦、建設部、文化和旅游部、財政部等主管單位分別實施各類鄉村建設與環境整治項目，一定程度上迅速改變了我國許多鄉村建筑外觀過于簡陋、景觀環境缺失的現象，但也出現了僅注重表面文章的改善沿街建筑形式，且在實施過程中常出現重復建設、反復整改等問題。究其原因，主要是由管理混亂、建設周期長、投入資金有限這三個方面的原因造成。因而，鄉村民宅建設很難實現走上環境友好、生態節能的低碳化發展之路。

鄉村建筑施工過程中常受到地形復雜、交通不便等自然因素影響，臨水、臨電、臨建設施的缺乏為施工人員起居帶來不便；在施工協調管理方面，存在設計方案反復變更、擾民等情況。因此，零散而低效推進的施工模式，不利于施工過程中的節能減排。現實中，我國鄉村建筑材料多以磚混結構為主，以磚塊為主要建材的民居建筑施工效率和靈活度相對低下，不便于回收再利用[31]，因而在改造過程中不得不增加拆除重建的工程量。鄉村民宅建筑的材料構件的選用與制造，應該考慮建材是否綠色環保，建筑構件是否易于裝配，是否有利于回收和再利用，大部分建材在當地是否易獲得等因素。同時，營造后的民宅效果需與地方風貌相呼應，成為能夠反映地方特色的鄉土建筑。[32]

三、旅游開發中鄉村民宅建筑的低碳化設計對策

在鄉村旅游開發過程中，需要將低碳意識滲透到整個鄉村民宅建筑設計的全過程，從構思到深化、落地，從宏觀概念到細部措施，各層級管控及各專業協調均應落實低碳化工作，并確保低碳化技術工作的協同到位。

參照各階段民宅建筑碳排量的計算結果，對擬設計的鄉村民宅建筑采用實時計算各階段碳排放量的方式，建立設計因素與建筑碳排放量的聯動關系，分析各因素對碳排放結果的影響差異，結合旅游開發對鄉村民宅建筑設計的相關要求，明確關鍵影響因素，再從規劃設計、建筑方案、設備專業、可再生能源這幾個層面提出有針對性的解決方案，提出實現鄉村民住宅建筑低碳化的具體途徑（見表3）。

表3 各層級鄉村民宅建筑低碳化設計優化措施

（一）策劃設計低碳鄉村民宅建筑項目

鄉村民宅建筑的低碳化方向的策劃階段是為項目后續的建設明確發展方向，該階段主要工作包括概念策劃、方案設計、深化設計。從鄉村民宅建設的全生命周期上看，其屬于前期總戰略部署階段，決定了建筑項目的全生命周期總碳排放量的定位和各階段權重占比概況。另外，設計階段是通過建筑物朝向、空間體塊組成、周邊環境的綠量、材料構件的選擇、建筑設備系統、可再生能源利用方式的確定，完成建筑的整體架構[33]，并對民宅建筑的全生命周期進行管理。全生命周期的低碳化設計理念需要從策劃定位環節到材料構件加工生產，再到建筑運營使用到拆除報廢以及后續回收再利用的整個生命周期考慮，實施“從搖籃到搖籃”（Cradle to Cradle）的CTC理念，以期尋求最佳組合方案。

因此，在考慮建筑物的低碳性時，應首先根據鄉村旅游發展帶來民宅建設增量的預測，量化民宅建筑項目的低碳標準，然后由設計師在此標準的范圍下進行建筑物各層級各組成元素的設計。例如南京市浦口區橋林村旅游開發工程項目的策劃設計階段，就擬定避免大拆大建的方式，從源頭上減碳，盡量保護其原有山水格局、村莊格局、街巷格局、建筑風貌。對于環境中的老樹和現有河塘，在規劃設計層面就鎖定了充分利用現有資源的方式，實現了頂層構建的降碳。針對鄉村民宅建筑現狀特征，將現有建筑劃定出12處控制建筑和若干普通建筑，并根據建筑民宅質量現狀和外觀風貌協調情況，分別采利用維修、改善、整治這三種不同方式，這三種方式的減碳效果呈遞增趨勢，在建筑整治力度上就鎖定了不同的低碳標準。在民宅更新過程中，將一些消耗量大的建材和構件制作為標準化的模塊，如首層的磚材、二層的涂料、屋頂的瓦材，以及門楣、窗扇、格柵等構件，并計算出單位重量或面積下的碳排放量，當初步方案形成時，即可預估出碳排放量，從而能迅速便捷地優化碳排放量方案。在對旅游開發中的南京浦口區茶棚村民宅進行低碳化建設時，在策劃設計階段就對建筑各組成元素就進行了低碳化預演，為后續環節穩步高效地實現低碳化目標奠定了框架基礎。因此，在設計的過程中需對鄉村民居建筑全生命周期中各階段碳排放量進行計算，通過定量分析，權衡各部件各環節低碳化實施的優劣情況，才能對鄉村民宅低碳化實施情況加以判定和審核。

（二）鄉村民宅建筑實體的低碳化建設

建造階段是建筑的實施階段，也是確保建造低碳性建筑重要階段，主要包括按圖低碳施工和現場低碳施工兩個部分。

按圖低碳施工是鄉村民宅建筑按照設計階段完成的低碳性方案進行實施，這就意味著建造階段對設計階段提供的“鄉村民宅低碳方案”完全執行，要求現場施工建造人員對照圖紙，從材料的型號、構件的配置與銜接方式、設備部品的選擇均按指定的參數要求，貫徹落實各項指定工作。筆者在對宜興市白宕河沿岸鄉村民宅進行低碳建造時，將房屋的結構體系、構件特征、裝修標準、設備系統各分為幾類模塊：如結構體系分為鋼筋混凝土結構、砌體結構、輕鋼結構、木結構；構件特征分為雙層墻體、雙層樓板、斷熱門窗等；裝修標準分為是否整體衛浴、是否整體廚房、是否采用一體化儲藏空間等；設備部分可以添置的有太陽能一體化屋面光伏、地熱供暖、冷熱水循環、中央空調、分體空調等。模塊的定制劃分，強調了標準化制作的參數量化，既保證建造質量，又能實現結構、設備、裝修一體化，實現營造環節的碳排放最低化。另外，村民在為自家房屋營造時，按照家庭人數、房屋使用習慣和經濟狀況進行統籌考慮，根據自己的需求進行如菜單般選擇即可，既滿足差異化需求，又實現營造環節的高效精確。

現場低碳施工包括兩個方面：一方面是管理現場，控制碳排放；另一方面是建設過程中不斷優化技術，進而產生節能效應。前者要求通過現場科學的施工組織和規范化的作業管理，降低冗余浪費，從施工現場物品的二次搬運、施工機械設備運行、工地照明、部品現場加工過程中形成的各項碳排放實時監測，在建設過程中充分考慮以上各項因素帶來的能耗變化，從而實現在原有基礎上對碳排放量減少的進一步優化管理。另外，在建設過程中通過改良工藝技術、提高施工機械設備使用效能等方式實現工地現場碳排放量最小化的目標。筆者通過全過程參與的南京浦口區橋林村鄉村民宅建設和宜興市白宕河沿岸鄉村民宅建設項目實踐發現，輕鋼結構和木結構一體化建造裝飾的民宅建筑，無論是造價還是碳排放量，以及村民的接受使用情況，都呈現出顯著優勢。究其原因，這兩類結構體系建筑，外觀美觀，造價成本較低，且施工現場前期只需做好地基和地坪，大部分構件均由工廠生產制造完成，品質有保障，在施工過程中只需簡單安裝，極大地提高了施工效率，有效降低了施工過程的碳排放。

（三）建筑空間的低碳化運營管理

建筑運營低碳化是指以生態價值觀為導向，在日常生活中通過對建筑空間環境科學的管理，從而實現建筑使用過程中節能減排。從原始社會建筑僅要求躲避野獸襲擊，保障人身安全，抵抗惡劣的自然環境，提供遮風擋雨場所[34]，到現今房屋需具備適宜的光線、溫度、濕度以及空氣質量，以達到各種智能舒適的現代化生活環境的要求，為實現持續可靠的運營，需確保使用過程能耗不能太高[35]。民宅建筑的設計使用年限常為50年，因而建筑的運營階段屬于建筑全生命周期內用時最長的階段，是其碳排放的最大構成，一般占比建筑全生命周期的90%以上。為實現建筑使用階段低碳化運營，筆者認為可以從材料構件選擇、電氣設備、智能化控制系統、可再生能源的使用這幾個方面著手。要實現這一切，首先需要對建筑自身的圍護構件如墻體、屋頂、門窗等有較高的節能要求，實現源頭上減碳；再次日常使用的電氣設備需要達到節能設備標準，才能保證達到同等舒適條件的情況，日常能源的消耗量不會過大；然后在使用過程中可考慮配以智能化系統，以期根據人流量和室內外環境狀況，實時動態地按需調節，實現民宅運營階段的碳排放量最低。

南京江浦區橋林村民居改造建設過程中，在材料構件選擇上，注重墻體、屋面、樓地面的熱工性能，選擇傳熱系數低的屋頂、墻體、樓地面等圍護構件，同時結合南京地區夏熱冬冷的氣候環境，在建筑構件上適當增加保溫材料，實現建筑自身的節能減碳。在門窗的選擇上，統籌窗墻面積比，最大限度地引進自然光線，改善室內通風環境，同時考慮氣密性和遮陽等參數指標，從而有效分隔室內外物理環境，避免不必要的能量流失。在電氣設備的選擇上，主要從日常的節電、節水、節能入手，如所有房間使用節能燈具，對于局部光線昏暗的房間使用自然光線導光管輔助系統；在廚房和衛生間使用節水器具，同時給水排水管網系統，增加雨水收集的中水網管，從而最大程度地節省日常水資源的消耗；空調方面選擇低溫輻射空調設備，實現分室調溫，按需條件。在智能化控制系統方面，采用與家居聯動的智能控制設備，實時判別空間內因人員數量的變化、不同場景模式切換對空間環境的不同要求，從而自動控制各種家電設備的開啟和運行模式，起到減少浪費、降低碳排放的作用。

（四）合理拆除與充分回收再利用

建筑物生命的消亡，是以建筑物的拆除而畫上句號。在拆除階段，合理地組織現場，采用科學的拆除方式，能夠有效減少施工機械設備能耗，實現拆除階段的低碳化，圓滿完成一棟建筑全生命周期的所有工作。采用科學的拆除方式是指對原有建筑上的材料構件盡可能保存其完整，使其在別的建筑上繼續使用，既可減少不必要的建筑垃圾，也可以作為在另一個建筑體上的生命延續或自我重生。

拆除以后的回收和再利用是兩個不同的范疇，回收是指將舊材料分類收集、經粉碎融化后，作為原材料用于其他產品部品、構件的生產。材料的再利用是指在拆除過程中采用科學合理的手段，保證材料的完整，不必進行二次加工即可直接運用到房屋建設中。雖然從建筑材料構件本身來說回收和再利用發揮的效果類似，但從能量層面來說，后者要優于前者。后者僅需要拆除、加工，前者還需要將材料重新制造，程序繁多，還產生資源的浪費。比如宜興白宕河鄉村民居改造過程中，外立面采用稻草漆涂料，充分利用鄉村可再生材料稻草作材料，通過現代科技加工技術，比普通涂料成本低，既實現環保、無毒、耐污，同時在外觀上有展現了復古、自然、淳樸的風貌。再如貴州黔東南地區傳統民居改良示范項目中，充分利用山上傳統民居的舊建筑構件，組裝至山下新民居建筑項目中，既實現了構件最大化的循環利用，又有了傳統民居的文化記憶符號，使鄉村民居舊址情懷延續到當前環境設施良好的新建民宅中，實現文化與先進技術的有效結合。

在資源有限的背景下，這種資源回收利用或再利用的方式均有利于減輕資源開采的壓力。再利用更是保障建筑材料完整性，甚至可以說可擺脫對自然資源的過度依賴。筆者建議在鄉村民宅建設過程中提高其構件工業裝配化率，從而促進其可循環利用的比率，不僅降低對自然資源的消耗量，且有利于實現低碳鄉村建設的目標。

（五）提高可再生能源利用率

在對鄉村民宅建筑的能源選擇上，既要滿足建筑日常使用的良好運用，又要實現減少碳排放的目標，文章建議降低使用傳統化石能源，積極拓展太陽能、風能、沼氣、地熱能等可再生能源的應用。[38][39]但當前由于村民生態觀念的認知普遍不足，以及可再生能源在鄉村建筑實踐應用推廣方面的缺失，導致現有民宅很少使用可再生能源，造成大量不必要的碳排放。[40]

因發電過程不產生碳排放，可再生能源中的太陽能、風能被稱為“零碳能源”，在我國地廣人稀的鄉村資源豐沛。沼氣因植物、動物的排泄物、生活垃圾、污水經過微生物發酵產生，也是鄉村地區容易大量產生的生物質能源。可以在鄉村適宜的地區積極推廣太陽能和風能在發電、制熱、供水等方面的應用，用于日常照明、炊事烹飪、升溫育秧、供熱孵化等鄉村生活，這些可再生能源結合先進設備的廣泛應用，將降低傳統能源的使用比例，達到建筑及其設施環境低碳化運營的效果。例如，南京市浦口區橋林村民宅新建項目中，采用光伏發電和風力發電系統，不僅解決了建筑的日常耗能需求，還產生富余電力反哺給供電管網，實現建筑使用的零消耗。又如宜興白宕河沿岸鄉村低碳民宅建造時，安裝太能燈、太陽能集熱器、太陽能灶臺，同時在鄉村中按社區規模配以生物質氣化設備，實現集中供氣，然后再傳輸到每戶村民家，實現太陽能和生物質能的高效利用，從而降低對傳統能源的依賴和消耗。

要實現鄉村民宅建筑低碳化可持續發展，還要求在設計過程中實現建筑、結構、水電暖設備設計能協同工作、不斷優化，并配合施工現場管理人員，結合鄉村自身環境與經濟因素的統籌考慮，提出有針對性的低碳優化設計策略，才能達到減少鄉村民宅建筑全生命周期碳排放量的預期目標。

四、結語

鄉村旅游是鄉村產業振興的有效途徑，而鄉村生態可持續發展則是鄉村良性發展的重要基石。因此，對鄉村民宅實施建設全過程低碳化管理具有必要性。針對旅游開發過程中的鄉村民宅低碳化設計策略使“雙碳”目標的實施路徑更科學、更清晰。現階段，低碳技術的困境主要是使用者與建設者認知理念的缺失，且常認為高技術伴隨高成本。因此，實現鄉村低碳目標的技術路徑可以采用“低碳技術+集成應用”的方式，即結合鄉村民宅特征的因地制宜創新路線。通過廣泛的集成創新，將各類低碳技術加以綜合運用，達到高效節能的效果，提高其在鄉村民宅中建筑的適應性，從而起到良好的推廣作用。