林波榮，吳一凡

1 背景

歷史建筑，是指經(jīng)政府確定并公布的具有一定保護(hù)價(jià)值、能夠反映歷史風(fēng)貌和地方特色、未公布為文物保護(hù)單位、也未登記為不可移動文物的建筑物和構(gòu)筑物[1]。歷史建筑文物資源豐富，保留著傳統(tǒng)格局和歷史風(fēng)貌，同時(shí)多數(shù)也曾作為政治、經(jīng)濟(jì)、文化等因素相關(guān)要地，或能夠集中反映本地區(qū)建筑的文化與民族特色，具備較好的建筑本體價(jià)值與其他相關(guān)價(jià)值[2]。

歷史建筑的本體價(jià)值主要體現(xiàn)在使用價(jià)值、美學(xué)價(jià)值及其自身所承載的歷史價(jià)值，而歷史建筑的其他相關(guān)價(jià)值則是一種有著獨(dú)特原真性歷史美感的建筑印記，是歷史給建筑留下的歲月印記[3]。與新建建筑相比，歷史建筑的修繕需要經(jīng)過充分調(diào)研，修繕方案需反復(fù)論證，以做到“精準(zhǔn)”設(shè)計(jì)。由于不少歷史建筑具有很高的歷史文化價(jià)值，所以還需要用“繡花工夫”進(jìn)行修繕，盡量不改變其原狀，體現(xiàn)真實(shí)性和完整性。為此需要使用恰當(dāng)?shù)谋Ｗo(hù)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)最低限度干預(yù)，為建筑物“延年益壽”，體現(xiàn)實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的理念。因此，有必要科學(xué)合理地對歷史建筑進(jìn)行綠色可持續(xù)保護(hù)并實(shí)現(xiàn)活化利用，在延續(xù)其價(jià)值的同時(shí)創(chuàng)造出新的經(jīng)濟(jì)、社會價(jià)值，使建筑迸發(fā)出新的生命力。有研究總結(jié)了在對歷史建筑保護(hù)與利用中普遍存在的幾個(gè)問題[4]：

（1）保護(hù)不當(dāng)、大拆大建，導(dǎo)致大批歷史建筑消失；

（2）缺乏適宜的綠色可持續(xù)保護(hù)手段與活化利用方式；

（3）缺乏針對歷史建筑的綠色功能評價(jià)方法。

其中，針對歷史建筑開展適宜的綠色可持續(xù)性保護(hù)與活化利用是歷史建筑保護(hù)過程的當(dāng)務(wù)之急。歷史建筑本就存在著基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)相對薄弱的普遍問題，如圍護(hù)結(jié)構(gòu)氣密性、防水防潮、防結(jié)露等。與此同時(shí)，由于歷史建筑的歷史痕跡保留著相關(guān)價(jià)值，無法像普通既有建筑通過修繕墻體結(jié)構(gòu)等基礎(chǔ)方式實(shí)現(xiàn)建筑優(yōu)化改造。因此，如何能夠在保留歷史建筑原真性基礎(chǔ)上，盡可能對歷史建筑“少動刀”，在兼顧歷史原真性的同時(shí)延續(xù)建筑生命、優(yōu)化建筑功能，成為歷史建筑保護(hù)的關(guān)鍵。

基于此，亟需開展針對歷史建筑的綠色可持續(xù)保護(hù)與活化利用工作。本文將分別對歷史建筑的綠色可持續(xù)保護(hù)與活化利用進(jìn)行綜述，并在此基礎(chǔ)上，針對現(xiàn)有問題并結(jié)合工程經(jīng)驗(yàn)，對歷史建筑綠色可持續(xù)保護(hù)與活化利用的關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行分析介紹，旨在為推動歷史建筑綠色發(fā)展提供參考。

2 歷史建筑的綠色可持續(xù)保護(hù)

歷史建筑的保護(hù)與更新研究要早于綠色建筑技術(shù)的發(fā)展。1931 年的《雅典憲章》中就明確指出，歷史建筑應(yīng)當(dāng)予以保留[5]。我國也在1961 年出臺了《文物保護(hù)管理暫行條例》，并于1982 年正式頒布了《中華人民共和國文物保護(hù)法》，歷史建筑的保護(hù)包含其中[6]。

而對于歷史建筑開展綠色可持續(xù)保護(hù)則要追溯至1964 年提出的《威尼斯憲章》，其中提出了科學(xué)性修復(fù)的理念，指出可采用中性附加物使原有建筑得以完整體現(xiàn)。同時(shí)，生態(tài)建筑學(xué)的發(fā)展進(jìn)一步推動了綠色建筑技術(shù)在既有建筑改造中的應(yīng)用發(fā)展。1987 年，隨著聯(lián)合國環(huán)境署《我們共同的未來》報(bào)告的發(fā)表，綠色可持續(xù)發(fā)展的概念被普及推廣，《華盛頓憲章》中提出歷史建筑應(yīng)適應(yīng)現(xiàn)代化生活并發(fā)揮其傳統(tǒng)功能特色，自此，關(guān)于歷史建筑的綠色可持續(xù)保護(hù)工作被不斷提出并實(shí)踐，表1 總結(jié)了國內(nèi)外一些具備代表性的歷史建筑綠色可持續(xù)保護(hù)工作和關(guān)鍵技術(shù)應(yīng)用情況。

表1 國內(nèi)外代表性歷史建筑的綠色可持續(xù)保護(hù)

1 清華大學(xué)工字廳保護(hù)更新，圖片來源：清華大學(xué).清華大學(xué)-工字廳[EB/OL].[2020-03-20].https://www.tsinghua.edu.cn/zjqh/xyfg.htm；清華大學(xué)建筑設(shè)計(jì)研究院有限公司.清華大學(xué)工字廳保護(hù)修繕工程[EB/OL].[2021-04-15].http://www.thad.com.cn/front/page/roll_info?id=160543#

可見，國內(nèi)外已有一些歷史建筑開展了綠色可持續(xù)保護(hù)設(shè)計(jì)。由于歷史建筑普遍在光環(huán)境、風(fēng)環(huán)境方面表現(xiàn)較差，因此，多數(shù)歷史建筑采用了天窗引入天然采光、天窗及機(jī)械通風(fēng)強(qiáng)化空氣流動的方式。在此基礎(chǔ)上，也有以施塔德爾博物館、德國國會大廈為代表性的歷史建筑，通過對地?zé)崮?、太陽能等可再生能源的合理利用，為歷史建筑提供清潔、高效的能源供給，推動了歷史建筑保護(hù)與現(xiàn)代先進(jìn)技術(shù)的融合。此外，BIM 技術(shù)應(yīng)用也逐漸成為歷史建筑“繡花”式精細(xì)化設(shè)計(jì)的關(guān)鍵支撐技術(shù)，越來越多地得到利用。

在歷史建筑保護(hù)利用中，建筑設(shè)計(jì)和機(jī)電系統(tǒng)設(shè)計(jì)的融合是關(guān)鍵。2004 年，由清華大學(xué)建筑設(shè)計(jì)研究院主導(dǎo)設(shè)計(jì)的“清華大學(xué)工字廳保護(hù)項(xiàng)目”獲得了聯(lián)合國教科文組織亞太地區(qū)文化遺產(chǎn)保護(hù)提名獎。評委會的評價(jià)是：“工字廳項(xiàng)目作為北京的歷史建筑和園林的保護(hù)，清楚地反映了相關(guān)的保護(hù)策略、研究和最小干預(yù)的保護(hù)理念所形成的一個(gè)完整的保護(hù)理論與實(shí)踐的體系[7]。通過對傳統(tǒng)材料和工藝的運(yùn)用，這一建筑群和周圍環(huán)境得到了完好的保護(hù)，工字廳的歷史面貌和重要的文化價(jià)值得到了完好的體現(xiàn)?！盵8]這個(gè)項(xiàng)目體現(xiàn)了建筑設(shè)計(jì)主導(dǎo)下的跨專業(yè)合作創(chuàng)新，應(yīng)用于歷史建筑的可持續(xù)保護(hù)與更新。

清華大學(xué)工字廳的修繕主要體現(xiàn)在以下3 點(diǎn)：

（1）建筑去今還古：參考1950 年代工字廳的具體測繪資料，拆除部分后期改建的磚混結(jié)構(gòu)建筑，將工字廳內(nèi)建筑形式修繕回原有的傳統(tǒng)木結(jié)構(gòu)形式，并在此基礎(chǔ)上恢復(fù)臺明、屋頂、油漆彩繪等傳統(tǒng)做法；

（2）綠化景觀重置：工字廳中后期種植有一定的雪松、綠籬等綠化植被，這與傳統(tǒng)皇家園林的基本特征存在一定矛盾點(diǎn)，因此參照《清華園樹株冊》中所載樹種記錄，對不符合傳統(tǒng)園林特征的雪松、綠籬等綠化景觀進(jìn)行了替換；

（3）優(yōu)化使用功能：工字廳建筑群不僅是清華園歷史文脈的延續(xù)，也一直保持著校行政辦公建筑的基本功能。隨著辦公建筑中現(xiàn)代化需求的不斷提升，如何平衡增加必要的機(jī)電設(shè)備與歷史文脈保護(hù)變得十分重要。在工字廳改造過程中，經(jīng)綜合考慮，做到了既增加必要的機(jī)電設(shè)備，又使機(jī)電設(shè)備消隱于視角之外，較好地實(shí)現(xiàn)了技術(shù)與藝術(shù)的統(tǒng)一（圖1）。

另外值得一提的案例是北京故宮午門展廳的改造項(xiàng)目，該項(xiàng)目由清華同衡城市建筑環(huán)境與能源研究所主導(dǎo)完成。項(xiàng)目探索了如何在歷史建筑中實(shí)現(xiàn)現(xiàn)代展覽活動的可能性，以平衡文物保護(hù)與精品展示[9]。該項(xiàng)目的特色在于建筑設(shè)計(jì)與空調(diào)系統(tǒng)巧妙統(tǒng)一，實(shí)現(xiàn)了文物古建保護(hù)和展品保護(hù)兩方面的高度一致及科學(xué)與藝術(shù)的平衡。在對歷史建筑故宮午門的改造過程中，創(chuàng)新地將空調(diào)機(jī)房等機(jī)電設(shè)備設(shè)置于午門正樓內(nèi)，以此避免了大量的空調(diào)管路等穿越午門正樓的墻體和門窗等建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)，直接減少了設(shè)備改造對歷史建筑立面和關(guān)鍵部位構(gòu)造可能形成的損害。在此基礎(chǔ)上，項(xiàng)目巧妙地借助于傳統(tǒng)立面鏤花窗口進(jìn)行空調(diào)設(shè)備的熱濕空氣處理和交換，并通過在地梁結(jié)構(gòu)空間設(shè)計(jì)地板靜壓箱送風(fēng)和兩側(cè)風(fēng)管回風(fēng)的新型空調(diào)形式，將設(shè)備管路所需空間完全融于歷史建筑本體。這樣做的另外一個(gè)好處是，可以最大限度地規(guī)避頂部天花對觀展中觀眾的視線遮擋或干擾。此外，正樓內(nèi)的展廳被設(shè)計(jì)為兩層空間，以消除室外氣候條件通過圍護(hù)結(jié)構(gòu)對展區(qū)冷熱負(fù)荷的影響，如同形成了一個(gè)緩沖區(qū)。其中的過渡空間是展廳圍護(hù)結(jié)構(gòu)與原正樓圍護(hù)結(jié)構(gòu)之間的夾層，通過設(shè)置恒溫空調(diào)系統(tǒng)，消除了外部氣候條件形成的外圍護(hù)結(jié)構(gòu)冷熱負(fù)荷[10]。而在內(nèi)部玻璃展廳中，空調(diào)系統(tǒng)僅負(fù)擔(dān)消除室內(nèi)人員及設(shè)備的熱負(fù)荷，這一負(fù)荷相對穩(wěn)定，更容易實(shí)現(xiàn)恒溫恒濕的文物和展品微環(huán)境的可靠控制[11]。憑借巧妙的環(huán)境營造設(shè)計(jì)和對歷史建筑最大限度的保護(hù)，該項(xiàng)目榮獲了2005 年聯(lián)合國教科文組織亞太地區(qū)文化遺產(chǎn)保護(hù)評委會創(chuàng)新大獎（圖2）。

3 歷史建筑可持續(xù)保護(hù)科技創(chuàng)新分析

發(fā)達(dá)國家對歷史建筑活化利用中的科技創(chuàng)新給予了高度關(guān)注，其中，歐洲可作為重要代表。歐盟通過“地平線2020 計(jì)劃”，投入約6.8 億歐元用于該領(lǐng)域的研究，主要體現(xiàn)在：

（1）歷史建筑或文物建筑的性能監(jiān)測與評估方法及系統(tǒng)，以及相關(guān)技術(shù)裝備。如基于高分辨率氣候模型的文物氣候變化風(fēng)險(xiǎn)預(yù)測工具，基于無線傳感器的野火和暴風(fēng)雨集成預(yù)警系統(tǒng)，基于空間技術(shù)的歷史建筑災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)與景觀監(jiān)測技術(shù)，文物環(huán)境監(jiān)測傳感器，文物保存環(huán)境控制材料，歷史建筑穩(wěn)定性評估、結(jié)構(gòu)加固和節(jié)能技術(shù)等。

（2）適用于歷史建筑的文物和藝術(shù)品保存、保護(hù)和修復(fù)的先進(jìn)材料和未來技術(shù)。如滿足原真性要求的自清潔抗菌環(huán)保加固材料，歷史材料耐久性、抗性增強(qiáng)納米鈣醇鹽固結(jié)劑，文物脫酸、清潔、加固納米顆粒分散體和復(fù)雜納米結(jié)構(gòu)流體，文物表面清潔涂層常壓等離子體沉積技術(shù)，自診斷保護(hù)涂層和識別標(biāo)記涂層，基于碳納米管材料的藝術(shù)品修復(fù)精密加熱技術(shù)，以及水下遺產(chǎn)保護(hù)專有技術(shù)與裝備等。

2 北京故宮午門展廳改造前后對比，圖片來源：清華同衡.北京故宮午門展廳空調(diào)設(shè)計(jì)[EB/OL].[2013-10-14].http://www.thupdi.com/project/view?id=1630

（3）歷史建筑活化技術(shù)平臺與系統(tǒng)解決方案。重點(diǎn)進(jìn)展包括建立歷史建筑數(shù)字平臺和解決方案，開展專題資源建設(shè)、知識挖掘和展示，開發(fā)文化重建、再創(chuàng)造、共同創(chuàng)造和沉浸式體驗(yàn)的數(shù)字化工具和技術(shù)，探索功能活化的新模式和解決方案等。

我國在上述領(lǐng)域的科技發(fā)展與以歐盟為代表的發(fā)達(dá)國家基本保持一致，對東亞地區(qū)特有的歷史建筑及其文物，在技術(shù)上已處于領(lǐng)先地位。但由于起步晚、基礎(chǔ)薄，歷史建筑的活化技術(shù)創(chuàng)新還面臨許多問題，主要體現(xiàn)在3 個(gè)方面：

（1）基礎(chǔ)理論薄弱，科學(xué)數(shù)據(jù)積累不足；

（2）歷史建筑保護(hù)的共性關(guān)鍵技術(shù)供給不足，阻礙了重要?dú)v史建筑保護(hù)難題的解決和核心技術(shù)的創(chuàng)新性突破；

（3）人文與自然學(xué)科之間的學(xué)科壁壘依然存在，成為影響歷史建筑“科學(xué)認(rèn)知—人文解讀—價(jià)值傳播”完整鏈條的屏障。此外，盡管我國已建立了綠色建筑設(shè)計(jì)和評價(jià)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)體系，存在若干優(yōu)秀的綠色歷史建筑亮點(diǎn)工程，但對歷史建筑的應(yīng)用仍在探索中，相關(guān)技術(shù)尚未完全融入和落實(shí)到歷史建筑保護(hù)的各專業(yè)完整技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)體系中。

未來本領(lǐng)域可以關(guān)注的科技創(chuàng)新包括：

（1）歷史建筑的體檢評估、動態(tài)監(jiān)控信息化技術(shù)及綜合防災(zāi)減災(zāi)安全保障技術(shù)，歷史建筑（街區(qū)）的市政公用設(shè)施及公共服務(wù)設(shè)施集成化改造提升技術(shù)，歷史文化建筑低影響檢測評價(jià)、安全提升與延壽技術(shù)，建筑修繕與風(fēng)貌保護(hù)提升技術(shù)，歷史文化街區(qū)文化展示、活化利用及風(fēng)貌長效管控技術(shù)。

（2）歷史建筑文物及藝術(shù)品的工藝原理與復(fù)原方法，動態(tài)監(jiān)管、展示、教育和文化傳播系統(tǒng)解決方案，文化遺產(chǎn)處理與保護(hù)傳承新方法、新材料、新工藝研發(fā)；智慧歷史建筑文化設(shè)施建設(shè)，數(shù)字文化產(chǎn)品展示體驗(yàn)與裝備體系等。

4 總結(jié)和展望

隨著可持續(xù)理念的普及，以及城市化進(jìn)程的不斷推進(jìn)，歷史建筑的綠色節(jié)能改造需求量越來越大，極大地促進(jìn)了相關(guān)技術(shù)的更新升級和集成應(yīng)用。本文通過對綠色建筑可持續(xù)保護(hù)理論發(fā)展和國內(nèi)外代表性案例整理，總結(jié)了其中的關(guān)鍵技術(shù)。針對現(xiàn)有歷史建筑保護(hù)不當(dāng)、大拆大建的問題，筆者認(rèn)為，需要用政策、規(guī)范、標(biāo)準(zhǔn)加以約束。而針對缺乏適宜的綠色可持續(xù)保護(hù)手段與活化利用方式，需要通過精細(xì)化的“繡花針”設(shè)計(jì)和建造，跨學(xué)科專業(yè)和知識的融會貫通，破除阻礙“科學(xué)認(rèn)知—人文解讀—價(jià)值傳播”完整鏈條的屏障，并在此基礎(chǔ)上以活化場景為目標(biāo)來驅(qū)動技術(shù)集成與創(chuàng)新。此外，還需要加強(qiáng)基礎(chǔ)理論創(chuàng)新，積累更多、更好的科學(xué)數(shù)據(jù)平臺，構(gòu)建共享機(jī)制。

未來的科技創(chuàng)新可以聚焦于歷史建筑的體檢評估、動態(tài)監(jiān)控信息化及綜合防災(zāi)減災(zāi)安全保障，歷史文化建筑低影響檢測評價(jià)、安全提升與延壽，建筑修繕與風(fēng)貌保護(hù)提升技術(shù)，歷史文化街區(qū)文化展示、活化利用及風(fēng)貌長效管控技術(shù)。此外，還要關(guān)注歷史建筑中的文物及藝術(shù)品的工藝原理與復(fù)原方法創(chuàng)新等，構(gòu)建智慧綠色的歷史建筑展示體驗(yàn)與裝備體系。