上海既有住宅低碳化改造中的健康設計研究

■ 李 品 Li Pin 陳 易 Chen Yi

1 既有住宅的低碳改造現狀

1.1 既有住宅低碳改造的必要性

2014年底，上海常住人口已達2 425萬，遠遠超過2020年的規劃目標1 800萬，已接近2040年的人口規劃目標2 500萬；建設用地總規模達3 124km2，新一輪上海2040年總體規劃將用地規模限定在3 200km2；2014年底建設用地已占到陸域面積的45%，遠高于大倫敦、大巴黎、東京圈等國際大都市（30%）[1][2]，上海的土地資源已近枯竭，再兼之中國經濟發展進入新常態，城市發展將從增量開發模式轉入存量改造模式，上海住宅改造必然成為城市未來發展的主要方式之一。

自十八大召開以來，全社會不斷強調低碳發展的重要性，并將生態文明建設和環境保護放在極為突出的戰略位置，低碳化建設與改造已經成為國家發展的戰略導向之一，住宅作為主要的建筑類型，在低碳化建設中占有重要地位。據江億院士統計，建筑非采暖部分的能耗中，城市住宅能耗占到了全國建筑總能耗的27%，住宅的節能潛力巨大[3]。而且隨著人們生活水平的提高，住宅用能還有可能進一步增加，因此，住宅的低碳化改造對于降低城市能源消耗、緩解能源危機意義重大。

1.2 中外低碳改造主要標準簡介

針對住宅改造，1990年，英國建筑研究所推出了《建筑環境評價方法》（BREEAM），它是世界上第一個也是全球最廣泛使用的綠色建筑評估方法之一，從全球問題、地區問題、室內問題和管理問題等4個方面來評價綠色建筑；其后，在1994年，美國綠色建筑委員會(USGBC)起草了《綠色能源與環境設計先鋒獎》（LEED），經過了一系列實踐與研究之后，USGBC在1998年8月推出了LEED 1.0版本的試驗性計劃（Pilot Program），LEED標準包括了可持續發展建筑場地、能源利用、材料與資源有效利用、節水、室內環境質量、創新和意識教育等6個方面。

中國大陸在2006年頒布了《綠色建筑評價標準》，此標準在借鑒美國、加拿大等國的綠色建筑評價模式的基礎之上，根據中國國情提出了相應的標準，可以較好地適應中國建筑的實際需求，主要包括了節地與室外環境、能源、材料資源、水資源、室內環境等內容（俗稱：四節一環保）。目前這一標準已經有了2014年的更新版本，即：《綠色建筑評價標準》（GB/T 50378—2014）。

《中國綠色低碳住區技術評估手冊》則是一本基于社區的評價標準，相對于《綠色建筑評價標準》，評估手冊的考察范圍更大，自2001年提出之后，便指導了國內首批“全國綠色生態住宅示范項目”的建設與評估，對中國低碳生態社區建設發揮了推動作用。該評估手冊包含了選址與住區環境、能源、材料有效利用、室內環境、住區水環境5個部分，從社區與建筑的互動層面進行考慮。表1是上述中外代表性評價標準的對比一覽表。

2 建筑與健康

2.1 建筑對健康性關注的缺失

建筑，究其本質是為人而建的，對建筑節能、建筑與環境的關系的研究固然十分重要，但不應該忽略人——這一最核心、最本質的要素。在前文提到的4個綠色建筑評價標準中，BREEAM對于使用者的健康舒適性有較多考慮，但BREEAM在中國的應用相對較少；在最主流使用的LEED與中國《綠色建筑評價標準》（GB/T 50378—2014）中，對于健康性的內容考慮較少，尚不夠全面。

2.2 建筑對健康的影響

健康是人類永恒不變的話題，2015年，國家衛計委發布了一份關于中國人當下身體狀況的調查報告《中國居民營養與慢性病狀況報告（2015年）》，報告顯示：造成不健康或疾病的諸多因素中，建筑環境是重要的影響因素。據統計，在人的一生中，平均有86.9%的時間是在室內環境中度過，僅有7.6%的時間在室外，而其余時間則處于兩者之間，因此，建筑室內環境質量的好壞對于人體健康影響巨大（圖1）[4]。

建筑環境對于人體健康的影響主要表現在以下幾個方面：建筑室內通風不暢、空氣質量不佳、污染物超標會影響人的心血管系統與呼吸系統；水質不佳、室內微生物滋生易導致人的消化系統及免疫系統疾病；設計不當、運動過少或錯誤會損害人的肌肉系統和骨骼系統。不舒適不健康的建筑環境不僅損害人的身體，同時在精神層面上，對人的神經系統、心理狀態等影響巨大，這又會反作用于人體，影響人的內分泌系統，損害人體健康。

另一方面，目前的主流醫學偏重于關注發病后對人的治療與康復，而如今社會上，糖尿病、心血管疾病和癌癥等慢性病的患病風險與治療成本不斷上升，如何通過日常生活中的預防性方法來保持身體與心理健康已經引起社會的廣泛關注與重視。因此，如何在建筑的建造或改造過程中避免不利因素，使之有利于住戶的健康狀況，減少由于建筑因素而導致的患病風險與醫療支出，提高在室內空間的舒適度與生活質量，使住戶在室內空間具有良好的精神狀態與心理狀態已是建筑師急需解決的問題。所以，在目前的既有建筑改造浪潮中，不僅僅需要注重低碳改造的要求，也同樣需要關注健康設計的要求。

表1 中外主要綠色建筑評價標準對比簡表

圖1 人群在不同場景中所處時長分布

3 WELL建筑標準

3.1 WELL建筑標準概況

健康是一個復雜的問題，涉及多學科的知識，因此，為了更好地解決建筑中的健康性問題，2013年，Delos組織成立了專門的公益型研究機構——國際WELL建筑研究所(IWBI)。2014年10月，IWBI正式發布了世界上第一部完善的健康建筑標準：WELL建筑標準1.0。2015年3月24日，WELL建筑標準正式引入中國。2017年上半年，IWBI宣布WELL建筑標準與LEED及BREEAM標準進行合作，簡化雙重認證流程，共同推進低碳健康建筑的發展。

不同于其他建筑標準，WELL建筑標準是一套將研究的對象集中在使用者身上，注重以人為本的系統。WELL建筑標準包括空氣(Air)、水(Water)、營養(Nourishment)、光(Light)、健身(Fitness)、舒適(Comfort)、精神(Mind)等七大類別(Concept)，以便更充分地考慮人的身體與精神需求（圖2）。一方面，健康可以體現在諸如空氣、水、光等直觀的可量化的指標上，這部分內容在建筑設計與建筑改造中雖常被提及，但不夠全面；另一方面，營養、舒適、精神等方面的內容是傳統的建筑設計所忽略或難以評價的內容，WELL建筑標準則填補了這一方面的不足。

3.2 健康和人體系統

WELL建筑標準從人體入手，將人體系統細分為11個子系統（圖3），即：心血管系統(Cardiovascular System)、消化系統(Digestive System)、內分泌系統(Endocrine System)、 免疫系統 (Immune System)、 皮膚系統(Integumentary System)、肌肉系統(Muscular System)、神經系統(Nervous System)、生殖系統(Reproductive System)、呼吸系統 (Respiratory System)、骨骼系統(Skeletal System)和泌尿系統(Urinary System)。針對不同的系統，WELL 標準提出了針對性的影響要素，并提出對應的解決方案。

圖2 WELL 認證體系的7大類別

圖3 WELL 建筑標準所針對的人體系統

以心血管系統為例，標準指出：“WELL建筑標準關注于對心血管健康有著重要影響的各個因素：壓力、營養、健身和環境污染物。舒適性特征能夠減輕壓力，并有助于保持人體內的激素平衡。健康飲食和積極的生活方式能夠控制體重并增強心肌力量。消除空氣中直接危害心臟和血管的環境污染物（如香煙煙氣和揮發性有機物）也有助于保持良好的心血管健康。”[5]WELL建筑標準正是通過針對身體各大系統細致深入的研究，將類別內的每一項標準均與人體系統相對應，以更科學的手段解決健康問題。

同時，WELL建筑標準也將七大研究類別與人體的身體指標相對應，進行研究考慮，他們將身體指標細分為心血管、表皮、呼吸道、情緒、新陳代謝、胃腸、讀寫能力、壽命、免疫力、睡眠、肌肉骨骼、認知能力等12條，然后與各大類別下的條款與指標一一對應，可以從圖4中看出七大類別與身體指標的對應關系。

3.3 WELL建筑標準內容

前文提到，WELL建筑標準的內容可分為7個類別，這7個類別的內容具體可細分為102條條款(Feature)，條款的分布情況見圖5，WELL建筑標準就是通過這些條款來最終實現其目標的。標準中的每一條條款都針對一個具體的健康問題；為解決所針對的健康問題，條款內再細分為一個或多個小項，針對實際情況，每個小項又可以分為不同的實現方式，具體可分為以下3種：

圖4 WELL 七大類別所對應的身體指標

第一種：表現(Performance)，此類小項即為針對某一問題的某些強制性的指標要求，這是必須滿足的指標。

第二種：設計(Design)，此類小項要求設計中包含某項特殊設計或者技術手段。

第三種：規章(Protocols)，此類小項要求通過采用某項專門的運行制度，來實現建成環境的健康標準，比如管理政策、時間表等。

同時，條款還分為先決條件(Precondition)與優選項(Optimization)兩種。先決條件(P)是實現WELL建筑標準的必要條件，要獲得WELL認證，必須首先滿足所有的先決條件；優選項(O)是在先決條件的基礎上展開的更高標準的優化要求，要獲得更高級別的認證等級，必須滿足一定數量的優選項。

4 WELL建筑標準與低碳建筑標準的對比

目前，在中國住宅設計中使用的主流低碳建筑標準（綠色建筑標準）是LEED及《綠色建筑評價標準》，這也是上海，乃至中國各地進行住宅低碳化設計（很多時候也運用于改造）的主要依據。通過對比可以發現這兩部標準與WELL建筑標準的不同，了解目前在既有住宅低碳化改造中對健康設計關注的不足，為未來的改進提供參考（表2）。

圖5 WELL 條款的分布情況

通過表2的比較可以看出：LEED及《綠色建筑評價標準》的考察內容較為相似，均以建筑為出發點，包含了建筑場址、水資源、建筑節能、資源與材料、室內環境等建筑內外的考察要點；而WELL則以使用者為出發點，考察范圍集中在室內環境，包括了空氣、水、營養、光、舒適、健身及精神等方面，其中，空氣、舒適、水及光的內容與LEED、《綠色建筑評價標準》中的室內環境和水資源的部分內容相對應（圖6）。

經過對比3個建筑標準條款后，可以將條款分為3類：

第一類：共有評價項目，且研究方向相似，此類包括了空氣、光環境及舒適。

第二類：共有評價項目，但研究方向不同，此類包括水環境。

表2 LEED、綠色建筑評價標準與WELL建筑標準對比

圖6 WELL 與 LEED、綠色建筑評價標準的比較

第三類：特有評價項目，WELL建筑標準有對營養、健身和精神的評價，而缺乏另外兩個低碳建筑標準對室外環境、場地及節能的評價。

下面，以WELL建筑標準為基礎，對比其與LEED、《綠色建筑評價標準》中相對應的內容。

4.1 研究方向相似的共有評價項目

（1）空氣：從表3中可以看到，關于室內空氣質量，《綠色建筑評價標準》的規定相對簡單，主要是集中控制與檢測室內空氣中的氨、甲醛、苯、總揮發性有機物、氡等污染物的濃度，以保證人體健康。LEED標準內容相對于《綠色建筑評價標準》更加豐富，增加了如：環境煙控、施工期室內空氣質量管理等管控型內容，對于自然通風以及新風系統也提出了更高的要求。

WELL建筑標準則對室內空氣質量有了更為全面的評價范圍，它不僅僅局限于傳統的空氣污染物，還將微生物、霉菌、殺蟲劑等也納入了考查范圍；同時，WELL也對人體可接觸的材料表面的潔凈與清潔設備提出了要求，全力保證人在建筑中的健康；另外，即使WELL與LEED或《綠色建筑評價標準》重疊的部分，WELL也常常會提出更高的要求，比如在WELL中要求臭氧濃度需低于51PPb，在LEED中則是75 PPb；WELL中要求甲醛含量低于27 PPb，在《綠色建筑評價標準》中則是約50 PPb。

表3 WELL與LEED、綠色建筑評價標準關于空氣條款的比較

（2）光：WELL建筑標準、LEED和《綠色建筑評價標準》均包含自然采光、照明燈具及景觀視野等要求，且指標要求都比較相似。WELL和LEED對于表面設計有著更多要求，因為人在建筑內接觸到的光線多是反射光，表面反射率對于人最終所接收到的光線影響很大。WELL在此基礎上更進一步，對眩光的控制更為精細，對工作站或辦公桌的布置也有考慮，尤其特別的是：其對身體晝夜節律系統的考慮，通過黑視素的照度來衡量光線對人體的影響，可以有效地改善住戶體驗并促進住戶睡眠（表4）。

（3）舒適：WELL建筑標準、LEED和《綠色建筑評價標準》都考慮了熱學和聲學可控性及策略實施。在聲學方面，《綠色建筑評價標準》主要考慮噪音的控制與隔絕，WELL與LEED則增加了聲掩蔽的內容。因為室內尤其是工作環境，過于安靜的環境反而會放大干擾，適當的聲掩蔽措施可以減輕令人感到不舒服的聽覺干擾（表5）。

關于熱舒適性，3個建筑標準的規定是類似的，但WELL更注重個人熱舒適度，如在開放的辦公室空間需預留至少50%的自由辦公點，以允許人們選擇溫度最合適的工作站。另外，WELL還對嗅覺的舒適度、人體工程學的舒適度及無障礙設計提出了要求，內容更為全面。

4.2 研究方向不同的共有評價項目

同樣針對水資源，WELL建筑標準與LEED及《綠色建筑評價標準》采取了不同的研究方向。

WELL建筑標準主要是針對用水的安全性問題，關注保障用水的安全和清潔，通過實施適當的過濾技術和定期檢測來盡可能消除各類污染物，讓建筑住戶能夠獲得適合各種用途的優質用水，爭取達到飲用水標準。LEED與《綠色建筑評價標準》均是針對節水問題，通過合理規劃給排水系統，采用節水器具、節水灌溉、回收利用雨水及其他非傳統水源等手段，減少建筑及住區的用水量（表6）。

4.3 特有研究項目

LEED和《綠色建筑評價標準》更偏重于建筑節能，WELL建筑標準更偏重于住戶健康，特有研究項目更明顯地體現了這方向的區別。

表4 WELL與LEED、綠色建筑評價標準關于光條款的比較

表5 WELL與LEED、綠色建筑評價標準關于舒適條款的比較

LEED和《綠色建筑評價標準》在社區選址與交通、場地雨水管理、降低熱島效應、能源效率優化、減低建筑能耗、可再生能源生產與利用等方面著墨不少，這說明：降低建筑能耗是這兩部低碳建筑標準的重點所在，這也確實是既有住宅低碳化改造的主要內容。

表6 WELL與LEED、綠色建筑評價標準關于水條款的比較

WELL建筑標準則含有營養、健身和精神等特有部分，其中“營養”對于人們保持身體健康勻稱、控制體重、預防心血管疾病等慢性病意義重大，WELL建筑標準通過為住戶提供更健康的食品選擇，鼓勵與引導更好的衛生習慣與健康的飲食習慣來實現這一要求；“健身”主要致力于引導住戶更多地參與體育鍛煉，反對久坐，形成更為積極健康的生活方式；“精神”則通過一系列能影響人們情緒、睡眠、壓力水平和心理狀態的設計與標準來提升人們的精神狀態，使住戶精神輕松、愉悅。

5 結語

上海既有住宅改造首先經歷了“改善設施、增加面積、力爭達到每戶一套獨用設備”等以改善居民生活條件為目的的改造工程，然后經歷了“平改坡”以城市美化為主要目標的改造工程，目前已經進入了需要同時注重低碳與健康要求的改造時期。

圖7 WELL建筑標準與LEED條款關系

通過本文的分析可以知道：如果僅采用LEED或《綠色建筑評價標準》等低碳建筑標準（綠色建筑標準），建筑的健康性方面可能存在不足，引入WELL建筑標準將很好地彌補這一短板。以WELL與LEED為例（圖7），WELL建筑標準有13條與LEED標準內容直接相關，有27條與LEED標準內容相似，有62條與LEED標準內容不同[6]。在既有住宅改造中，可以首先采用WELL與LEED相同的條款，盡量采用二者相似部分中的適合條款，條件允許時再采用二者所特有的一些條款，最終達到兼顧“低碳”和“健康”的目標。

總之，未來的既有住宅改造中，應該同時考慮低碳要求和健康要求，最終營造既有利于“自然健康”，也有利于“人體健康”的人居環境。真正做到：“低碳，讓城市更美好；健康，讓生活更美好。”

參考文獻：

[1]莊少勤．“新常態”下的上海土地節約集約利用[J]．上海國土資源 ,2015(09)：1．

[2]上海市城市總體規劃編制工作領導小組．上海市城市總體規劃 2016 ～ 2040[EB/OL]． http：//www．supdri．com/2040/public/images/gongshi/3．pdf ,[2017-08-27]．

[3]江億．我國建筑耗能狀況及有效的節能途徑[J]．暖通空調 ,200(05)：31．

[4]Neil E Klepeis etc．．The National Human Activity Pattern Survey (NHAPS)：A Resource for Assessing Exposure to Environmental Pollutants [J]．Journal of Exposure Analysis and Environmental Epidemiology,2001(11)：239．

[5]IWBI． The WELL Building Standard - Chinese_v1 with September 2015 addenda [EB/OL]． http：//www．wellcertified．com ,[2017-08-27]．

[6]John Cribbs． A Compl iment to LEED：WELL-A New Building Standard Focused On Health & Wellness[EB/OL]．http：//www．egreenideas．com/resources/blog/well/ ,[2017-08-27]．