整合設計與可持續性的路徑：由主動走向被動
——以新加坡Green Mark綠色建筑評價標準為例

蔣博雅 劉少瑜 陶伊奇

試從新加坡的發展及挑戰視角出發綜合審視GM NRB v4.1、GM RB 2016與GM NRB 2015三個版本的綠色建筑評價體系，比較分析具體分項與分值的變化，總結得出GM的發展四要點，即氣候響應、生態保護、資源管理與健康幸福，聚焦于整合設計與可持續性的路徑——由主動走向被動，具體包含建筑表皮、引領、內部空間組織、通風性能、城市和諧、健康、資源管理與自然采光八個部分。本文選取新加坡國立大學大學城（GM超金獎）和濱海盛景（GM白金獎）兩項典型案例來定量評價以驗證該路徑，為國內《綠色校園標準》、《綠色生態城區評價標準》的制定提供一些建設性建議。

1 新加坡的發展

新加坡都市重建發展局的宗旨是使城市更適合生活、工作與娛樂。為應對未來復雜的城市化挑戰和環境挑戰，需要不斷地尋找可行的新想法、新技術和更智能化的解決方案。新加坡將自己看作是生活的試驗場，近幾年，許多公司、研究機構與政府展開一系列的合作，研發了一些新技術，試驗所設想的新的城市發展策略，使其商業化并且可在其他地方重復采用。譬如，新加坡近幾年在大力發展智能化技術，利用無線技術和電力輸送實現智能化實時交互來有效幫助控制成本、節能降耗（圖1），交互應用對象集中在消費者與技術供應商或電力供應商之間，其中消費者包括居家人群、辦公人群、工廠工人等。

圖1 智能化實時交互網絡

2 新加坡的挑戰

2.1 評級工具的版本變化

新加坡綠色建筑評級工具在十年間經歷了五個版本的制定與修訂（圖2）。在2007年第二個版本中引入了能耗模型，在版本3中引入了CFD模型，之后不斷地細化綠標評級工具內的基本條件和先決條件，引導建筑向可持續發展。近幾年隨著智能建筑、健康建筑以及何為綠色建筑等議題的深入探討，評級工具中新建筑的可持續性走向何方，有待重新定義與設想。

圖2 新加坡GM標準的10年發展

2.2 分項與分值的變化

綠色建筑標準幫助有效地刺激和推進新加坡綠色建筑項目的快速發展，并引導建筑向節能化、環境效能優化發展。GM 2015形成強有力的內驅力，強化與可持續性的對話，以應對氣候變化，較NRB v4.1版本在分數和內容上有所變更（圖3），“節水”與“環境保護”合并至“資源管理”，另外增加了“氣候響應設計”這一新類別；將“室內環境質量”類別名稱更名為“智能與健康建筑”，室內環境質量為該類別構成部分；能源效率類別的名稱變更為建筑能源績效，由可再生能源、節能效果和能源效率三部分構成。分值方面，能源分項得分從較高的60%分值比重減少至21%。先進的綠色努力分項得分有所提高，約占總分值的14%，智能與健康建筑所占比例達到21%。

圖3 GM NRB 2015與NRB v4.1 版本的總體分項比較

為進一步推動可持續發展，新加坡政府著重審視了GM NRB 2015，并于2016年進行修訂與改進，GM RB 2016相繼修訂生效，確保得到GM認證的住宅擁有突出的、杰出的被動式設計、氣候響應設計、表皮性能設計以及有效的自然通風設計，使用者和居住者有較高的健康滿意度。GM RB 2016與NRB 2015分值相比對，RB中“氣候響應設計”與“資源管理”比NRB的同一類別高出5分，“節能”、“智能與健康建筑”類別比NRB分別低5分（圖4）。

圖4 GM RB 2016與 NRB 2015的總體分值比較

GM RB 2016與 NRB 2015共由五個部分組成（圖5），其中第一部分（氣候響應設計）與第四部分（智能與健康建筑）是新增加項，分別強調可持續建筑發展的領導者地位，重視用戶的健康體驗，強調“以人為本”，推動建筑智能化控制和室內環境質量調控。

圖5 GM RB 2016與 NRB 2015 的五個分項

2.3 GM的發展趨勢——四項要點

新加坡綠色建筑評價體系的核心內容集中在四個方面，即氣候響應設計、生態系統保護、資源管理、健康與幸福。

場地的氣候條件構成了獨特的設計語境，環境可持續性的約束機制來幫助設定設計目標，建筑的綠色設計應注重對氣候條件的分析，基于氣候適應性考慮進行方案的創作，形成氣候響應設計。為項目設定可達成的可持續發展目標，除了項目的綠標評級目標外，還應包括具體的可持續成果和量化指標，重點考慮降低排放量、建筑表皮柔性應對氣候變化、自然通風設計、情境設計、低碳技術和環境的領導作用，所有這些指標飽含了客戶對項目可持續發展的期望，以及與同類項目相比對其綠色潛力的認同。

其二，新加坡政府強調完善實施生態保護舉措，一方面降低構筑物對生物圈的影響，旨在減少其生命周期對自然系統的破壞；另一方面設計集成自然，體現在城市建筑群集成景觀環境的設計思考中，重塑建筑與自然的關系，促進和諧發展。

其三，在資源管理方面，盡可能減少生態足跡（設計及建造），使其所排放的CO2總量可以轉換成吸收這些CO2所需要的森林、綠地面積，因此要從建筑全生命周期來評估建筑材料的隱含碳，盡可能采用減排措施，比如通過對建造材料、建造方法的選擇和有效的能源、水、廢棄物的管理來降低對環境的影響。

最后，隨著日本建筑家內井昭藏在20世紀80年代首先提出“健康建筑”的理念[1]，強調住宅建設應首先考慮健康因素，新加坡政府在GM新版本中增加了健康建筑的評分項[2]，聚焦于視覺、聽覺舒適；熱舒適度；以使用者感受為核心的設計；健康的空氣；適用于多種用途的、具備普適性的設計；宜居的與充滿活力的設計。

總的來說，新加坡綠色建筑評價體系在不斷地整合設計與可持續性，發展路徑是從“主動”走向“被動”。

3 整合設計與可持續性——從主動到被動

通過分析得出，被動性設計策略相關的GM指標約占據總指標的55%。主要包含在氣候響應設計、資源管理、智能與健康建筑和先進綠色努力四個類別中。其中前三類別的部分分值涉及先進綠色努力，因此不再重復列出（表1）。

表1 GM NRB 2015 中的“被動”指標

新加坡GM中所包含的被動式設計策略主要分布在不同類別的八個指標中，分別為建筑表皮設計、引領、內部空間組織、通風性能、城市和諧、健康、資源管理和自然采光（圖6）。

圖6 從主動到被動——GM NRB 2015權重計算

3.1 從主動到被動：GM NRB 2015中的建筑表皮

建筑物表皮充當保護住戶免受外部氣候變化影響的建筑構成要素。應最大程度地響應當地熱帶氣候，并建立起當代熱帶設計語言。建筑設計師可以利用自然環境，并量化建筑參數，最大限度地優化氣候響應式表皮設計。

將建筑表皮和屋頂圍護體的太陽得熱最小化、空氣滲透率最小化、東西立面垂直綠化覆蓋率適當增加，可增強室內熱舒適度，改善室內熱環境、降低夏季空調降溫能耗。GM標準明確了空調調控區域的建筑面積大小以及建筑表皮的傳熱系數范圍。

3.2 從主動到被動：GM NRB 2015 中的引領

適當考慮建筑物本體與周圍環境的同步性，將氣候適應性的設計理念融入到建筑設計的早期思想中，而這要在上游端通過有效的領導才能實現，并在相關利益相關者的合作下通過設計協作加以支持。

領導力主要體現在氣候變化與文化背景響應的建筑設計方面，基于環境可持續性的約束機制來設定設計目標。在建筑項目起步階段采取有效措施以確保更全面、更整體性的建筑性能。其次，領導力體現在高度集成化的設計過程中，對于有資質的工程隊伍，也設置了相應的得分項。此外，BIM可用于協調和集成設計、優化資源配置和模擬優化下游端建筑性能，是被動式設計與主動式設計的支撐手段。三個等級的智能BIM，即4D時間BIM、5D成本BIM和6D設施管理BIM的應用可以在先進的綠色努力中得到額外的加分。當然，“以人為本”的建筑設計強化用戶體驗和參與感，體現在他們參與建筑使用者指南、綠色裝修指南和綠色租約活動，為建筑物的使用者或訪客提供有關的資料和指引性建議，提高他們對建筑物綠色特征的認知，以及引導他們思考“如何做能夠進一步減少建筑物對環境的影響”。

3.3 從主動到被動：GM NRB 2015 中的內部空間組織

建筑朝向、建筑表皮以及建筑室內空間布局的優化，可以有效減少建筑物的熱負荷，降低能源消耗，并為居住者提供有效的熱舒適感。在建筑的內部空間組織中采用被動設計策略有利于提高建筑性能。比如非空調空間（電梯井、樓梯、廁所、電力機房等）的設置盡可能占據較大面積的東西墻體圍合空間，以減少通過墻體對使用空間產生的熱量傳遞。依照通風模式，相對于使用空間的總數而言，按比例合理分配過渡空間（廁所、樓梯、走廊、電梯及中庭等）的數量。

3.4 從主動到被動：GM NRB 2015 中的通風性能

從性能的角度來看，熱帶地區建筑物在自然通風區域應具有高滲透性，同時應隔離熱源。應有效地設計自然通風區域，提高人們的熱舒適性，保證他們的健康。在GM中，窗口最好朝向主導風向。此外，有效通風進深和地板到天花板的高度的比值應滿足相應的標準，同時應進行通風模擬，建立熱舒適和空氣質量模型，因為風速的大小直接影響人體的熱舒適性感知。

風驅動雨模擬可以幫助確定最有效的建筑設計和平面布局，最大限度地減少風驅動雨對自然通風使用空間的影響。

3.5 從主動到被動：GM NRB 2015 中的城市和諧

鼓勵騎自行車作為另一種交通方式，可以減少機動車帶來的能源消耗。不同類型建筑開發時應根據建筑面積大小達到所需的停車場最低數量要求。

通過分析場地、采用緩沖措施、強化場地可達性、積極回應工程開發對環境的影響，幫助提升整體城市品質，縮小建筑對周邊環境造成的不適性影響。具體內容有：①環境分析：確定設計對氣候變化、動植物、土壤和水的預期影響。在“先進的綠色努力”類別中，如果項目能在環評中詳細說明完成的項目如何“治愈土地”，可得1分。除了采用緩沖措施之外，還應強化場地生態來改善現有狀況，進而對環境產生積極影響。相對于未被建造的建筑和保留在當前環境中的場地，就整體改善而言，可再生資源應被量化；②回應場地環境：城市環境、場地地形和水文、場地微氣候、場地入口與場地連通性能夠影響城市形態和場地布局的設計；③城市熱島：通過對硬景觀、軟景觀和建筑表面材料的選擇，緩解城市熱島效應，最高可得1分；④綠色交通：鼓勵使用自行車。比如關于電動汽車充電、停靠的基礎設施，每100停車位至少保證1個停車位有充電設施；停車場供應減少為普遍停車場標準的20%等。

3.6 從主動到被動：GM NRB 2015 中的健康

項目鼓勵將綠色景觀和水景融入到建筑設計中，以增強周圍的生物多樣性，并為建筑使用者和鄰里居住者實現視覺感受上的放松。①綠地的提供可通過綠色容積率加以量化。②可持續景觀管理：1.5分計入NParks LEAF 認證項目。對于無該認證的，0.5分分別計入：a 本地綠色植物的種植需大于植物區的50%，以當地的生態系統為主，b 環境影響評估得到滿分的項目和；c 景觀管理計劃；③雨水可持續管理：已經獲得PUB ABC WATER認證的項目可計1分；在排放入公共排水渠之前，通過滲透措施或排水設計應對來自整個場域的雨水徑流。④幸福是指舒適、健康或快樂的狀態。提供治愈和包容的空間可強化建筑使用者整體的健康感受。這些空間包括在建筑內可近距離接觸自然的空間、建筑與自然相互聯系的過渡空間，引入親生物設計概念，即建筑可以通過強化自然的屬性和自然的體驗來培養人與自然的關系；a 提供可達的空中花園、空中露臺、內部庭院和屋頂花園作為休息區域；b 預留至少5%的公用地方或功能空間，提供固定的室內植物；c 采用仿生設計的建筑設計；d 建筑設計遵循任何自然的形狀和形式，或創造一個有自然生態的空間；e 為5%的公眾區域提供大自然的美境。

3.7 從主動到被動：GM NRB 2015 中的資源管理

節水：使用替代水源可以減少飲用水的消耗量。替代水源可用于一般用途，如景觀灌溉、沖廁水、冷卻塔補充水或清洗室外區域/停車場地區，根據水循環系統的種類以及飲用水使用量降低的程度最多可計3分。

節材：建筑在建造和裝修階段都是資源密集型的，會產生大量的碳足跡。因此，建議進行可持續建造和實踐，從生命周期的角度考慮隱含能源，并優先考慮可持續的裝修體系，減少建筑對環境的影響，包含：①可持續建造：鼓勵采用環境友好型的、可持續的建筑設計、建筑結構和建造方法；②隱含碳：碳計量可幫助明確碳債務，量化環境影響及隱含能源，允許項目間進行標桿學習；③可持續產品：材料的環保性能包括其可回收成分以及在資源開采和生產過程中對環境的影響，鼓勵在建筑裝修時使用資源高效和環境友好的產品。

廢棄物：近年來，新加坡的固體廢物產量顯著增加，從1970年的每天1260噸增加到2002年的每天8402噸。浪費是一個過剩的指標，因為它意味著使用的比需要的更多，我們正在消耗寶貴的原材料。為了減少廢物產生，應制定：①環境建設管理計劃：通過設定具體目標、監測能源及水的使用情況、以及提出減少建筑廢物的措施，可有效獲得建造過程更好的環境績效；②廢物處理管理：適當地收集及回收規定便于將源頭可回收利用的消費廢物分類，促進帶有景觀的建筑物中的園藝或木材廢物的再利用和再循環。

3.8 從主動到被動：GM NRB 2015 中的自然采光

自然采光與建筑居住者的積極心理健康有關。它連接了封閉的室內環境和外部自然環境。在熱帶地區，最大限度地獲得有效日光的同時，盡量減少日光照射引起的視覺不適，保持表皮的熱效率。這是在設計過程的開始嵌入有效的日光設計策略思考而實現的。①公共區的有效采光：相對于使用空間的總數而言，按比例分配采用自然光控制系統的過渡臨時空間的數量。這些空間包括廁所、樓梯、廊道、電梯、中庭和停車場；②使用空間的有效采光：簡化標準設計方法，通過模擬指導概念階段設計，確定自然采光優化設計策略。

4 案例分析——NUS校園的被動式策略評價

4.1 新加坡國立大學大學城（NUS University Town，UTown）——生活+工作+娛樂

UTown 建設完成于2012年，占地19hm2，建筑面積240，000m2，2009年獲片區BCA綠標的超金獎。2010年，大學城的組成部分：①教育資源中心獲非居住類建筑BCA綠標鉑金獎；②研究生宿舍樓獲非居住類建筑BCA綠標超金獎；③寄宿制學院獲非居住類建筑BCA綠標金獎[3]。

UTown集“生活—工作—娛樂”于一體（圖7），有著卓越的設計理念，是杰出校園規劃的典型案例，體現在：①以人為本、響應氣候變化的生態規劃；②將多功能設施嵌入一體化設計中；③它是一個教育中心，并規劃有居住空間和學習設施。整個基地有四個住宿學院、兩個研究生宿舍、一個教育資源中心、斯蒂芬·瑞中心、大學城引進的杰出科研企業和科技企業、大學城城市廣場和城市綠地（圖8）。

圖7 生活+工作+娛樂

圖8 NUS大學城（Utown）的被動式設計實景（2012年建成）

根據新加坡GM規定的標準對校園進行試打分，結果發現24.3%的分值是被動式設計策略，接近GM中55%的被動式設計策略比例，但材料部分，尤其是對預制建造技術的考慮以及可持續材料的考慮相對欠缺（表2）。

表2 NUS校園的被動式策略評價

4.2 濱海盛景（Marina One）——創新性、高度可持續發展的、高密度建筑群

Marina One于2017年建成，坐落在新加坡濱海灣核心地段（圖9），由四幢高層大廈組成，包括辦公、住宅及零售，并已獲綠標白金級（綠標最高級別）及能源與環境建筑大獎白金級。兩棟辦公大樓各使用面積17.5萬m2，兩座住宅樓提供了1042套城市公寓，為約3000名居民提供了頂層公寓。

圖9 Marina One的被動式設計實景（2017年建成）

與新加坡的6條大眾快速運輸線中的4條運輸線、巴士站、自行車停放設施和電動充電站的直接連接可減少私家車使用造成的廢氣排放。帶頂棚的人行道在熱帶陽光直射和間歇性大雨、暴雨的時候為行人提供庇護所，并與地下通道相連。另人性化地提供了自行車停靠點淋浴室、儲物柜和一個汽車充電站。人們可以從地下車站通過零售地下通道到達辦公室樓層和住宅單元，從而鼓勵公共交通和綠色出行。

餐館、咖啡館、零售區、健身俱樂部、游泳池、超市、美食廣場和活動區分設在不同的開放式露臺上，不僅為居民、辦公室工作人員和訪客提供了產品和服務，還提供了友好的社交場所。

新加坡濱海灣中央商務區最大面積的公共園林提供了親近自然的居住空間，其可用面積為原始場地表面積的125%。古斯塔夫森·波特和鮑曼設計的中央“綠色之心”將建筑物雕塑藝術和植物元素匯聚統一。這個“綠色之心”由超350種不同類型的樹木和植物構成，其中有700棵樹，占地37000m2。不同種類的植物成為生物多樣性中的一部分。因為熱帶雨林氣候區垂直高度不同，自然氣候也會不同，景觀建筑的設計模仿了這一綠色山谷的氣候變化，營造了不同類型開放空間微氣候意境。

在外遮陽系統設置方面，為90%的工作空間安裝了1.5m寬的遮陽百葉，通過使用多孔網狀材料保持較高的太陽系數。微氣候方面，基于空氣動力學原理對百葉形狀進行研究，使其利于空氣流通改善，形成舒適的小氣候環境。熱帶氣候區的建筑立面不僅創造了個人隱私空間，間接允許舒適氣流通過網格幕墻傳到室內空間。

濱海盛景是由綠標認證的專業顧問團隊負責完成的，使用了環保產品、低VOC涂料和紫外線發射器。運動傳感器和LED燈安裝在辦公區域的樓梯和衛生間中，CO2傳感器用以調節室內空氣質量，打造高節能辦公空間。收集雨水并灌溉多個屋頂、露臺和外墻植物。通過以上節能措施，項目可節約35%的能源消耗（表3）。

表3 Marina One的被動式策略評價

結語

通過實際案例對比分析，發現綠色建筑逐步在材料及可持續產品等被動式設計要素上實現了主動式向被動式節能轉換，整合了設計與可持續性的路徑。具體結論如下：

①新加坡綠色建筑評價標準的側重點逐漸從能源效率向智能、健康轉變。GM NRB 2015較NRB v4.1版本在分值上有所變更，智能與健康建筑所占比例達到21%。健康建筑的評分項聚焦于視覺、聽覺舒適；熱舒適度；以使用者感受為核心的設計；健康的空氣；適用于多種用途的、具備普適性的設計；宜居的與充滿活力的設計。

②新加坡綠色建筑評價標準聚焦整合設計與可持續性的路徑——由主動走向被動。新加坡綠色建筑評價體系的核心內容集中在四個方面，即氣候響應設計、生態系統保護、資源管理、健康與幸福。被動性設計策略相關的GM指標約占據總指標的55%。

③新加坡綠色建筑評價標準中被動性設計指標側重強調通過有效的能源、水、廢棄物的管理來降低對環境的影響，盡可能減少全生命周期生態足跡。

④綠色建筑評價標準白金獎工程在氣候響應設計與資源管理方面有突出表現。用GM NRB 2015被動設計指標評價新加坡國立大學大學城（GM超金獎）與濱海盛景（GM白金獎），分析得出后者在引領子類別中的“工程團隊的環境資質認證”、“建筑信息模型”、“用戶參與”與資源管理類別中的“材料”、“廢棄物”子類別均具較大優勢。

新加坡綠色建筑標準推行較早，已有諸多世界認可的經典高品質工程案例，為可持續發展作出近乎完美的詮釋，因此作為“取經者”，建議結合中國國情及中國不同地區氣候條件，基于“以人為本”的設計理念，穩步促進綠色可持續建筑設計由主動向被動過渡，并適時推行對工程氣候響應設計、資源管理方面的獎勵機制，重點突出氣候響應設計、生態系統保護、資源管理、健康與幸福四項要點，研究結果有利于我國綠色校園評價體系的建立，推動綠色校園、綠色生態城區建設的發展。

（致謝：新加坡國立大學設計與環境學院學生宋易凡提供了一些資料，為本文的最終成文給予了幫助）

資料來源：

文中圖表均為作者自繪。