整合设计与可持续性的路径：由主动走向被动
——以新加坡Green Mark绿色建筑评价标准为例

蒋博雅 刘少瑜 陶伊奇

试从新加坡的发展及挑战视角出发综合审视GM NRB v4.1、GM RB 2016与GM NRB 2015三个版本的绿色建筑评价体系，比较分析具体分项与分值的变化，总结得出GM的发展四要点，即气候响应、生态保护、资源管理与健康幸福，聚焦于整合设计与可持续性的路径——由主动走向被动，具体包含建筑表皮、引领、内部空间组织、通风性能、城市和谐、健康、资源管理与自然采光八个部分。本文选取新加坡国立大学大学城（GM超金奖）和滨海盛景（GM白金奖）两项典型案例来定量评价以验证该路径，为国内《绿色校园标准》、《绿色生态城区评价标准》的制定提供一些建设性建议。

1 新加坡的发展

新加坡都市重建发展局的宗旨是使城市更适合生活、工作与娱乐。为应对未来复杂的城市化挑战和环境挑战，需要不断地寻找可行的新想法、新技术和更智能化的解决方案。新加坡将自己看作是生活的试验场，近几年，许多公司、研究机构与政府展开一系列的合作，研发了一些新技术，试验所设想的新的城市发展策略，使其商业化并且可在其他地方重复采用。譬如，新加坡近几年在大力发展智能化技术，利用无线技术和电力输送实现智能化实时交互来有效帮助控制成本、节能降耗（图1），交互应用对象集中在消费者与技术供应商或电力供应商之间，其中消费者包括居家人群、办公人群、工厂工人等。

图1 智能化实时交互网络

2 新加坡的挑战

2.1 评级工具的版本变化

新加坡绿色建筑评级工具在十年间经历了五个版本的制定与修订（图2）。在2007年第二个版本中引入了能耗模型，在版本3中引入了CFD模型，之后不断地细化绿标评级工具内的基本条件和先决条件，引导建筑向可持续发展。近几年随着智能建筑、健康建筑以及何为绿色建筑等议题的深入探讨，评级工具中新建筑的可持续性走向何方，有待重新定义与设想。

图2 新加坡GM标准的10年发展

2.2 分项与分值的变化

绿色建筑标准帮助有效地刺激和推进新加坡绿色建筑项目的快速发展，并引导建筑向节能化、环境效能优化发展。GM 2015形成强有力的内驱力，强化与可持续性的对话，以应对气候变化，较NRB v4.1版本在分数和内容上有所变更（图3），“节水”与“环境保护”合并至“资源管理”，另外增加了“气候响应设计”这一新类别；将“室内环境质量”类别名称更名为“智能与健康建筑”，室内环境质量为该类别构成部分；能源效率类别的名称变更为建筑能源绩效，由可再生能源、节能效果和能源效率三部分构成。分值方面，能源分项得分从较高的60%分值比重减少至21%。先进的绿色努力分项得分有所提高，约占总分值的14%，智能与健康建筑所占比例达到21%。

图3 GM NRB 2015与NRB v4.1 版本的总体分项比较

为进一步推动可持续发展，新加坡政府着重审视了GM NRB 2015，并于2016年进行修订与改进，GM RB 2016相继修订生效，确保得到GM认证的住宅拥有突出的、杰出的被动式设计、气候响应设计、表皮性能设计以及有效的自然通风设计，使用者和居住者有较高的健康满意度。GM RB 2016与NRB 2015分值相比对，RB中“气候响应设计”与“资源管理”比NRB的同一类别高出5分，“节能”、“智能与健康建筑”类别比NRB分别低5分（图4）。

图4 GM RB 2016与 NRB 2015的总体分值比较

GM RB 2016与 NRB 2015共由五个部分组成（图5），其中第一部分（气候响应设计）与第四部分（智能与健康建筑）是新增加项，分别强调可持续建筑发展的领导者地位，重视用户的健康体验，强调“以人为本”，推动建筑智能化控制和室内环境质量调控。

图5 GM RB 2016与 NRB 2015 的五个分项

2.3 GM的发展趋势——四项要点

新加坡绿色建筑评价体系的核心内容集中在四个方面，即气候响应设计、生态系统保护、资源管理、健康与幸福。

场地的气候条件构成了独特的设计语境，环境可持续性的约束机制来帮助设定设计目标，建筑的绿色设计应注重对气候条件的分析，基于气候适应性考虑进行方案的创作，形成气候响应设计。为项目设定可达成的可持续发展目标，除了项目的绿标评级目标外，还应包括具体的可持续成果和量化指标，重点考虑降低排放量、建筑表皮柔性应对气候变化、自然通风设计、情境设计、低碳技术和环境的领导作用，所有这些指标饱含了客户对项目可持续发展的期望，以及与同类项目相比对其绿色潜力的认同。

其二，新加坡政府强调完善实施生态保护举措，一方面降低构筑物对生物圈的影响，旨在减少其生命周期对自然系统的破坏；另一方面设计集成自然，体现在城市建筑群集成景观环境的设计思考中，重塑建筑与自然的关系，促进和谐发展。

其三，在资源管理方面，尽可能减少生态足迹（设计及建造），使其所排放的CO2总量可以转换成吸收这些CO2所需要的森林、绿地面积，因此要从建筑全生命周期来评估建筑材料的隐含碳，尽可能采用减排措施，比如通过对建造材料、建造方法的选择和有效的能源、水、废弃物的管理来降低对环境的影响。

最后，随着日本建筑家内井昭藏在20世纪80年代首先提出“健康建筑”的理念[1]，强调住宅建设应首先考虑健康因素，新加坡政府在GM新版本中增加了健康建筑的评分项[2]，聚焦于视觉、听觉舒适；热舒适度；以使用者感受为核心的设计；健康的空气；适用于多种用途的、具备普适性的设计；宜居的与充满活力的设计。

总的来说，新加坡绿色建筑评价体系在不断地整合设计与可持续性，发展路径是从“主动”走向“被动”。

3 整合设计与可持续性——从主动到被动

通过分析得出，被动性设计策略相关的GM指标约占据总指标的55%。主要包含在气候响应设计、资源管理、智能与健康建筑和先进绿色努力四个类别中。其中前三类别的部分分值涉及先进绿色努力，因此不再重复列出（表1）。

表1 GM NRB 2015 中的“被动”指标

新加坡GM中所包含的被动式设计策略主要分布在不同类别的八个指标中，分别为建筑表皮设计、引领、内部空间组织、通风性能、城市和谐、健康、资源管理和自然采光（图6）。

图6 从主动到被动——GM NRB 2015权重计算

3.1 从主动到被动：GM NRB 2015中的建筑表皮

建筑物表皮充当保护住户免受外部气候变化影响的建筑构成要素。应最大程度地响应当地热带气候，并建立起当代热带设计语言。建筑设计师可以利用自然环境，并量化建筑参数，最大限度地优化气候响应式表皮设计。

将建筑表皮和屋顶围护体的太阳得热最小化、空气渗透率最小化、东西立面垂直绿化覆盖率适当增加，可增强室内热舒适度，改善室内热环境、降低夏季空调降温能耗。GM标准明确了空调调控区域的建筑面积大小以及建筑表皮的传热系数范围。

3.2 从主动到被动：GM NRB 2015 中的引领

适当考虑建筑物本体与周围环境的同步性，将气候适应性的设计理念融入到建筑设计的早期思想中，而这要在上游端通过有效的领导才能实现，并在相关利益相关者的合作下通过设计协作加以支持。

领导力主要体现在气候变化与文化背景响应的建筑设计方面，基于环境可持续性的约束机制来设定设计目标。在建筑项目起步阶段采取有效措施以确保更全面、更整体性的建筑性能。其次，领导力体现在高度集成化的设计过程中，对于有资质的工程队伍，也设置了相应的得分项。此外，BIM可用于协调和集成设计、优化资源配置和模拟优化下游端建筑性能，是被动式设计与主动式设计的支撑手段。三个等级的智能BIM，即4D时间BIM、5D成本BIM和6D设施管理BIM的应用可以在先进的绿色努力中得到额外的加分。当然，“以人为本”的建筑设计强化用户体验和参与感，体现在他们参与建筑使用者指南、绿色装修指南和绿色租约活动，为建筑物的使用者或访客提供有关的资料和指引性建议，提高他们对建筑物绿色特征的认知，以及引导他们思考“如何做能够进一步减少建筑物对环境的影响”。

3.3 从主动到被动：GM NRB 2015 中的内部空间组织

建筑朝向、建筑表皮以及建筑室内空间布局的优化，可以有效减少建筑物的热负荷，降低能源消耗，并为居住者提供有效的热舒适感。在建筑的内部空间组织中采用被动设计策略有利于提高建筑性能。比如非空调空间（电梯井、楼梯、厕所、电力机房等）的设置尽可能占据较大面积的东西墙体围合空间，以减少通过墙体对使用空间产生的热量传递。依照通风模式，相对于使用空间的总数而言，按比例合理分配过渡空间（厕所、楼梯、走廊、电梯及中庭等）的数量。

3.4 从主动到被动：GM NRB 2015 中的通风性能

从性能的角度来看，热带地区建筑物在自然通风区域应具有高渗透性，同时应隔离热源。应有效地设计自然通风区域，提高人们的热舒适性，保证他们的健康。在GM中，窗口最好朝向主导风向。此外，有效通风进深和地板到天花板的高度的比值应满足相应的标准，同时应进行通风模拟，建立热舒适和空气质量模型，因为风速的大小直接影响人体的热舒适性感知。

风驱动雨模拟可以帮助确定最有效的建筑设计和平面布局，最大限度地减少风驱动雨对自然通风使用空间的影响。

3.5 从主动到被动：GM NRB 2015 中的城市和谐

鼓励骑自行车作为另一种交通方式，可以减少机动车带来的能源消耗。不同类型建筑开发时应根据建筑面积大小达到所需的停车场最低数量要求。

通过分析场地、采用缓冲措施、强化场地可达性、积极回应工程开发对环境的影响，帮助提升整体城市品质，缩小建筑对周边环境造成的不适性影响。具体内容有：①环境分析：确定设计对气候变化、动植物、土壤和水的预期影响。在“先进的绿色努力”类别中，如果项目能在环评中详细说明完成的项目如何“治愈土地”，可得1分。除了采用缓冲措施之外，还应强化场地生态来改善现有状况，进而对环境产生积极影响。相对于未被建造的建筑和保留在当前环境中的场地，就整体改善而言，可再生资源应被量化；②回应场地环境：城市环境、场地地形和水文、场地微气候、场地入口与场地连通性能够影响城市形态和场地布局的设计；③城市热岛：通过对硬景观、软景观和建筑表面材料的选择，缓解城市热岛效应，最高可得1分；④绿色交通：鼓励使用自行车。比如关于电动汽车充电、停靠的基础设施，每100停车位至少保证1个停车位有充电设施；停车场供应减少为普遍停车场标准的20%等。

3.6 从主动到被动：GM NRB 2015 中的健康

项目鼓励将绿色景观和水景融入到建筑设计中，以增强周围的生物多样性，并为建筑使用者和邻里居住者实现视觉感受上的放松。①绿地的提供可通过绿色容积率加以量化。②可持续景观管理：1.5分计入NParks LEAF 认证项目。对于无该认证的，0.5分分别计入：a 本地绿色植物的种植需大于植物区的50%，以当地的生态系统为主，b 环境影响评估得到满分的项目和；c 景观管理计划；③雨水可持续管理：已经获得PUB ABC WATER认证的项目可计1分；在排放入公共排水渠之前，通过渗透措施或排水设计应对来自整个场域的雨水径流。④幸福是指舒适、健康或快乐的状态。提供治愈和包容的空间可强化建筑使用者整体的健康感受。这些空间包括在建筑内可近距离接触自然的空间、建筑与自然相互联系的过渡空间，引入亲生物设计概念，即建筑可以通过强化自然的属性和自然的体验来培养人与自然的关系；a 提供可达的空中花园、空中露台、内部庭院和屋顶花园作为休息区域；b 预留至少5%的公用地方或功能空间，提供固定的室内植物；c 采用仿生设计的建筑设计；d 建筑设计遵循任何自然的形状和形式，或创造一个有自然生态的空间；e 为5%的公众区域提供大自然的美境。

3.7 从主动到被动：GM NRB 2015 中的资源管理

节水：使用替代水源可以减少饮用水的消耗量。替代水源可用于一般用途，如景观灌溉、冲厕水、冷却塔补充水或清洗室外区域/停车场地区，根据水循环系统的种类以及饮用水使用量降低的程度最多可计3分。

节材：建筑在建造和装修阶段都是资源密集型的，会产生大量的碳足迹。因此，建议进行可持续建造和实践，从生命周期的角度考虑隐含能源，并优先考虑可持续的装修体系，减少建筑对环境的影响，包含：①可持续建造：鼓励采用环境友好型的、可持续的建筑设计、建筑结构和建造方法；②隐含碳：碳计量可帮助明确碳债务，量化环境影响及隐含能源，允许项目间进行标杆学习；③可持续产品：材料的环保性能包括其可回收成分以及在资源开采和生产过程中对环境的影响，鼓励在建筑装修时使用资源高效和环境友好的产品。

废弃物：近年来，新加坡的固体废物产量显著增加，从1970年的每天1260吨增加到2002年的每天8402吨。浪费是一个过剩的指标，因为它意味着使用的比需要的更多，我们正在消耗宝贵的原材料。为了减少废物产生，应制定：①环境建设管理计划：通过设定具体目标、监测能源及水的使用情况、以及提出减少建筑废物的措施，可有效获得建造过程更好的环境绩效；②废物处理管理：适当地收集及回收规定便于将源头可回收利用的消费废物分类，促进带有景观的建筑物中的园艺或木材废物的再利用和再循环。

3.8 从主动到被动：GM NRB 2015 中的自然采光

自然采光与建筑居住者的积极心理健康有关。它连接了封闭的室内环境和外部自然环境。在热带地区，最大限度地获得有效日光的同时，尽量减少日光照射引起的视觉不适，保持表皮的热效率。这是在设计过程的开始嵌入有效的日光设计策略思考而实现的。①公共区的有效采光：相对于使用空间的总数而言，按比例分配采用自然光控制系统的过渡临时空间的数量。这些空间包括厕所、楼梯、廊道、电梯、中庭和停车场；②使用空间的有效采光：简化标准设计方法，通过模拟指导概念阶段设计，确定自然采光优化设计策略。

4 案例分析——NUS校园的被动式策略评价

4.1 新加坡国立大学大学城（NUS University Town，UTown）——生活+工作+娱乐

UTown 建设完成于2012年，占地19hm2，建筑面积240，000m2，2009年获片区BCA绿标的超金奖。2010年，大学城的组成部分：①教育资源中心获非居住类建筑BCA绿标铂金奖；②研究生宿舍楼获非居住类建筑BCA绿标超金奖；③寄宿制学院获非居住类建筑BCA绿标金奖[3]。

UTown集“生活—工作—娱乐”于一体（图7），有着卓越的设计理念，是杰出校园规划的典型案例，体现在：①以人为本、响应气候变化的生态规划；②将多功能设施嵌入一体化设计中；③它是一个教育中心，并规划有居住空间和学习设施。整个基地有四个住宿学院、两个研究生宿舍、一个教育资源中心、斯蒂芬·瑞中心、大学城引进的杰出科研企业和科技企业、大学城城市广场和城市绿地（图8）。

图7 生活+工作+娱乐

图8 NUS大学城（Utown）的被动式设计实景（2012年建成）

根据新加坡GM规定的标准对校园进行试打分，结果发现24.3%的分值是被动式设计策略，接近GM中55%的被动式设计策略比例，但材料部分，尤其是对预制建造技术的考虑以及可持续材料的考虑相对欠缺（表2）。

表2 NUS校园的被动式策略评价

4.2 滨海盛景（Marina One）——创新性、高度可持续发展的、高密度建筑群

Marina One于2017年建成，坐落在新加坡滨海湾核心地段（图9），由四幢高层大厦组成，包括办公、住宅及零售，并已获绿标白金级（绿标最高级别）及能源与环境建筑大奖白金级。两栋办公大楼各使用面积17.5万m2，两座住宅楼提供了1042套城市公寓，为约3000名居民提供了顶层公寓。

图9 Marina One的被动式设计实景（2017年建成）

与新加坡的6条大众快速运输线中的4条运输线、巴士站、自行车停放设施和电动充电站的直接连接可减少私家车使用造成的废气排放。带顶棚的人行道在热带阳光直射和间歇性大雨、暴雨的时候为行人提供庇护所，并与地下通道相连。另人性化地提供了自行车停靠点淋浴室、储物柜和一个汽车充电站。人们可以从地下车站通过零售地下通道到达办公室楼层和住宅单元，从而鼓励公共交通和绿色出行。

餐馆、咖啡馆、零售区、健身俱乐部、游泳池、超市、美食广场和活动区分设在不同的开放式露台上，不仅为居民、办公室工作人员和访客提供了产品和服务，还提供了友好的社交场所。

新加坡滨海湾中央商务区最大面积的公共园林提供了亲近自然的居住空间，其可用面积为原始场地表面积的125%。古斯塔夫森·波特和鲍曼设计的中央“绿色之心”将建筑物雕塑艺术和植物元素汇聚统一。这个“绿色之心”由超350种不同类型的树木和植物构成，其中有700棵树，占地37000m2。不同种类的植物成为生物多样性中的一部分。因为热带雨林气候区垂直高度不同，自然气候也会不同，景观建筑的设计模仿了这一绿色山谷的气候变化，营造了不同类型开放空间微气候意境。

在外遮阳系统设置方面，为90%的工作空间安装了1.5m宽的遮阳百叶，通过使用多孔网状材料保持较高的太阳系数。微气候方面，基于空气动力学原理对百叶形状进行研究，使其利于空气流通改善，形成舒适的小气候环境。热带气候区的建筑立面不仅创造了个人隐私空间，间接允许舒适气流通过网格幕墙传到室内空间。

滨海盛景是由绿标认证的专业顾问团队负责完成的，使用了环保产品、低VOC涂料和紫外线发射器。运动传感器和LED灯安装在办公区域的楼梯和卫生间中，CO2传感器用以调节室内空气质量，打造高节能办公空间。收集雨水并灌溉多个屋顶、露台和外墙植物。通过以上节能措施，项目可节约35%的能源消耗（表3）。

表3 Marina One的被动式策略评价

结语

通过实际案例对比分析，发现绿色建筑逐步在材料及可持续产品等被动式设计要素上实现了主动式向被动式节能转换，整合了设计与可持续性的路径。具体结论如下：

①新加坡绿色建筑评价标准的侧重点逐渐从能源效率向智能、健康转变。GM NRB 2015较NRB v4.1版本在分值上有所变更，智能与健康建筑所占比例达到21%。健康建筑的评分项聚焦于视觉、听觉舒适；热舒适度；以使用者感受为核心的设计；健康的空气；适用于多种用途的、具备普适性的设计；宜居的与充满活力的设计。

②新加坡绿色建筑评价标准聚焦整合设计与可持续性的路径——由主动走向被动。新加坡绿色建筑评价体系的核心内容集中在四个方面，即气候响应设计、生态系统保护、资源管理、健康与幸福。被动性设计策略相关的GM指标约占据总指标的55%。

③新加坡绿色建筑评价标准中被动性设计指标侧重强调通过有效的能源、水、废弃物的管理来降低对环境的影响，尽可能减少全生命周期生态足迹。

④绿色建筑评价标准白金奖工程在气候响应设计与资源管理方面有突出表现。用GM NRB 2015被动设计指标评价新加坡国立大学大学城（GM超金奖）与滨海盛景（GM白金奖），分析得出后者在引领子类别中的“工程团队的环境资质认证”、“建筑信息模型”、“用户参与”与资源管理类别中的“材料”、“废弃物”子类别均具较大优势。

新加坡绿色建筑标准推行较早，已有诸多世界认可的经典高品质工程案例，为可持续发展作出近乎完美的诠释，因此作为“取经者”，建议结合中国国情及中国不同地区气候条件，基于“以人为本”的设计理念，稳步促进绿色可持续建筑设计由主动向被动过渡，并适时推行对工程气候响应设计、资源管理方面的奖励机制，重点突出气候响应设计、生态系统保护、资源管理、健康与幸福四项要点，研究结果有利于我国绿色校园评价体系的建立，推动绿色校园、绿色生态城区建设的发展。

（致谢：新加坡国立大学设计与环境学院学生宋易凡提供了一些资料，为本文的最终成文给予了帮助）

资料来源：

文中图表均为作者自绘。