上海既有住宅低碳化改造中的健康设计研究

■ 李 品 Li Pin 陈 易 Chen Yi

1 既有住宅的低碳改造现状

1.1 既有住宅低碳改造的必要性

2014年底，上海常住人口已达2 425万，远远超过2020年的规划目标1 800万，已接近2040年的人口规划目标2 500万；建设用地总规模达3 124km2，新一轮上海2040年总体规划将用地规模限定在3 200km2；2014年底建设用地已占到陆域面积的45%，远高于大伦敦、大巴黎、东京圈等国际大都市（30%）[1][2]，上海的土地资源已近枯竭，再兼之中国经济发展进入新常态，城市发展将从增量开发模式转入存量改造模式，上海住宅改造必然成为城市未来发展的主要方式之一。

自十八大召开以来，全社会不断强调低碳发展的重要性，并将生态文明建设和环境保护放在极为突出的战略位置，低碳化建设与改造已经成为国家发展的战略导向之一，住宅作为主要的建筑类型，在低碳化建设中占有重要地位。据江亿院士统计，建筑非采暖部分的能耗中，城市住宅能耗占到了全国建筑总能耗的27%，住宅的节能潜力巨大[3]。而且随着人们生活水平的提高，住宅用能还有可能进一步增加，因此，住宅的低碳化改造对于降低城市能源消耗、缓解能源危机意义重大。

1.2 中外低碳改造主要标准简介

针对住宅改造，1990年，英国建筑研究所推出了《建筑环境评价方法》（BREEAM），它是世界上第一个也是全球最广泛使用的绿色建筑评估方法之一，从全球问题、地区问题、室内问题和管理问题等4个方面来评价绿色建筑；其后，在1994年，美国绿色建筑委员会(USGBC)起草了《绿色能源与环境设计先锋奖》（LEED），经过了一系列实践与研究之后，USGBC在1998年8月推出了LEED 1.0版本的试验性计划（Pilot Program），LEED标准包括了可持续发展建筑场地、能源利用、材料与资源有效利用、节水、室内环境质量、创新和意识教育等6个方面。

中国大陆在2006年颁布了《绿色建筑评价标准》，此标准在借鉴美国、加拿大等国的绿色建筑评价模式的基础之上，根据中国国情提出了相应的标准，可以较好地适应中国建筑的实际需求，主要包括了节地与室外环境、能源、材料资源、水资源、室内环境等内容（俗称：四节一环保）。目前这一标准已经有了2014年的更新版本，即：《绿色建筑评价标准》（GB/T 50378—2014）。

《中国绿色低碳住区技术评估手册》则是一本基于社区的评价标准，相对于《绿色建筑评价标准》，评估手册的考察范围更大，自2001年提出之后，便指导了国内首批“全国绿色生态住宅示范项目”的建设与评估，对中国低碳生态社区建设发挥了推动作用。该评估手册包含了选址与住区环境、能源、材料有效利用、室内环境、住区水环境5个部分，从社区与建筑的互动层面进行考虑。表1是上述中外代表性评价标准的对比一览表。

2 建筑与健康

2.1 建筑对健康性关注的缺失

建筑，究其本质是为人而建的，对建筑节能、建筑与环境的关系的研究固然十分重要，但不应该忽略人——这一最核心、最本质的要素。在前文提到的4个绿色建筑评价标准中，BREEAM对于使用者的健康舒适性有较多考虑，但BREEAM在中国的应用相对较少；在最主流使用的LEED与中国《绿色建筑评价标准》（GB/T 50378—2014）中，对于健康性的内容考虑较少，尚不够全面。

2.2 建筑对健康的影响

健康是人类永恒不变的话题，2015年，国家卫计委发布了一份关于中国人当下身体状况的调查报告《中国居民营养与慢性病状况报告（2015年）》，报告显示：造成不健康或疾病的诸多因素中，建筑环境是重要的影响因素。据统计，在人的一生中，平均有86.9%的时间是在室内环境中度过，仅有7.6%的时间在室外，而其余时间则处于两者之间，因此，建筑室内环境质量的好坏对于人体健康影响巨大（图1）[4]。

建筑环境对于人体健康的影响主要表现在以下几个方面：建筑室内通风不畅、空气质量不佳、污染物超标会影响人的心血管系统与呼吸系统；水质不佳、室内微生物滋生易导致人的消化系统及免疫系统疾病；设计不当、运动过少或错误会损害人的肌肉系统和骨骼系统。不舒适不健康的建筑环境不仅损害人的身体，同时在精神层面上，对人的神经系统、心理状态等影响巨大，这又会反作用于人体，影响人的内分泌系统，损害人体健康。

另一方面，目前的主流医学偏重于关注发病后对人的治疗与康复，而如今社会上，糖尿病、心血管疾病和癌症等慢性病的患病风险与治疗成本不断上升，如何通过日常生活中的预防性方法来保持身体与心理健康已经引起社会的广泛关注与重视。因此，如何在建筑的建造或改造过程中避免不利因素，使之有利于住户的健康状况，减少由于建筑因素而导致的患病风险与医疗支出，提高在室内空间的舒适度与生活质量，使住户在室内空间具有良好的精神状态与心理状态已是建筑师急需解决的问题。所以，在目前的既有建筑改造浪潮中，不仅仅需要注重低碳改造的要求，也同样需要关注健康设计的要求。

表1 中外主要绿色建筑评价标准对比简表

图1 人群在不同场景中所处时长分布

3 WELL建筑标准

3.1 WELL建筑标准概况

健康是一个复杂的问题，涉及多学科的知识，因此，为了更好地解决建筑中的健康性问题，2013年，Delos组织成立了专门的公益型研究机构——国际WELL建筑研究所(IWBI)。2014年10月，IWBI正式发布了世界上第一部完善的健康建筑标准：WELL建筑标准1.0。2015年3月24日，WELL建筑标准正式引入中国。2017年上半年，IWBI宣布WELL建筑标准与LEED及BREEAM标准进行合作，简化双重认证流程，共同推进低碳健康建筑的发展。

不同于其他建筑标准，WELL建筑标准是一套将研究的对象集中在使用者身上，注重以人为本的系统。WELL建筑标准包括空气(Air)、水(Water)、营养(Nourishment)、光(Light)、健身(Fitness)、舒适(Comfort)、精神(Mind)等七大类别(Concept)，以便更充分地考虑人的身体与精神需求（图2）。一方面，健康可以体现在诸如空气、水、光等直观的可量化的指标上，这部分内容在建筑设计与建筑改造中虽常被提及，但不够全面；另一方面，营养、舒适、精神等方面的内容是传统的建筑设计所忽略或难以评价的内容，WELL建筑标准则填补了这一方面的不足。

3.2 健康和人体系统

WELL建筑标准从人体入手，将人体系统细分为11个子系统（图3），即：心血管系统(Cardiovascular System)、消化系统(Digestive System)、内分泌系统(Endocrine System)、 免疫系统 (Immune System)、 皮肤系统(Integumentary System)、肌肉系统(Muscular System)、神经系统(Nervous System)、生殖系统(Reproductive System)、呼吸系统 (Respiratory System)、骨骼系统(Skeletal System)和泌尿系统(Urinary System)。针对不同的系统，WELL 标准提出了针对性的影响要素，并提出对应的解决方案。

图2 WELL 认证体系的7大类别

图3 WELL 建筑标准所针对的人体系统

以心血管系统为例，标准指出：“WELL建筑标准关注于对心血管健康有着重要影响的各个因素：压力、营养、健身和环境污染物。舒适性特征能够减轻压力，并有助于保持人体内的激素平衡。健康饮食和积极的生活方式能够控制体重并增强心肌力量。消除空气中直接危害心脏和血管的环境污染物（如香烟烟气和挥发性有机物）也有助于保持良好的心血管健康。”[5]WELL建筑标准正是通过针对身体各大系统细致深入的研究，将类别内的每一项标准均与人体系统相对应，以更科学的手段解决健康问题。

同时，WELL建筑标准也将七大研究类别与人体的身体指标相对应，进行研究考虑，他们将身体指标细分为心血管、表皮、呼吸道、情绪、新陈代谢、胃肠、读写能力、寿命、免疫力、睡眠、肌肉骨骼、认知能力等12条，然后与各大类别下的条款与指标一一对应，可以从图4中看出七大类别与身体指标的对应关系。

3.3 WELL建筑标准内容

前文提到，WELL建筑标准的内容可分为7个类别，这7个类别的内容具体可细分为102条条款(Feature)，条款的分布情况见图5，WELL建筑标准就是通过这些条款来最终实现其目标的。标准中的每一条条款都针对一个具体的健康问题；为解决所针对的健康问题，条款内再细分为一个或多个小项，针对实际情况，每个小项又可以分为不同的实现方式，具体可分为以下3种：

图4 WELL 七大类别所对应的身体指标

第一种：表现(Performance)，此类小项即为针对某一问题的某些强制性的指标要求，这是必须满足的指标。

第二种：设计(Design)，此类小项要求设计中包含某项特殊设计或者技术手段。

第三种：规章(Protocols)，此类小项要求通过采用某项专门的运行制度，来实现建成环境的健康标准，比如管理政策、时间表等。

同时，条款还分为先决条件(Precondition)与优选项(Optimization)两种。先决条件(P)是实现WELL建筑标准的必要条件，要获得WELL认证，必须首先满足所有的先决条件；优选项(O)是在先决条件的基础上展开的更高标准的优化要求，要获得更高级别的认证等级，必须满足一定数量的优选项。

4 WELL建筑标准与低碳建筑标准的对比

目前，在中国住宅设计中使用的主流低碳建筑标准（绿色建筑标准）是LEED及《绿色建筑评价标准》，这也是上海，乃至中国各地进行住宅低碳化设计（很多时候也运用于改造）的主要依据。通过对比可以发现这两部标准与WELL建筑标准的不同，了解目前在既有住宅低碳化改造中对健康设计关注的不足，为未来的改进提供参考（表2）。

图5 WELL 条款的分布情况

通过表2的比较可以看出：LEED及《绿色建筑评价标准》的考察内容较为相似，均以建筑为出发点，包含了建筑场址、水资源、建筑节能、资源与材料、室内环境等建筑内外的考察要点；而WELL则以使用者为出发点，考察范围集中在室内环境，包括了空气、水、营养、光、舒适、健身及精神等方面，其中，空气、舒适、水及光的内容与LEED、《绿色建筑评价标准》中的室内环境和水资源的部分内容相对应（图6）。

经过对比3个建筑标准条款后，可以将条款分为3类：

第一类：共有评价项目，且研究方向相似，此类包括了空气、光环境及舒适。

第二类：共有评价项目，但研究方向不同，此类包括水环境。

表2 LEED、绿色建筑评价标准与WELL建筑标准对比

图6 WELL 与 LEED、绿色建筑评价标准的比较

第三类：特有评价项目，WELL建筑标准有对营养、健身和精神的评价，而缺乏另外两个低碳建筑标准对室外环境、场地及节能的评价。

下面，以WELL建筑标准为基础，对比其与LEED、《绿色建筑评价标准》中相对应的内容。

4.1 研究方向相似的共有评价项目

（1）空气：从表3中可以看到，关于室内空气质量，《绿色建筑评价标准》的规定相对简单，主要是集中控制与检测室内空气中的氨、甲醛、苯、总挥发性有机物、氡等污染物的浓度，以保证人体健康。LEED标准内容相对于《绿色建筑评价标准》更加丰富，增加了如：环境烟控、施工期室内空气质量管理等管控型内容，对于自然通风以及新风系统也提出了更高的要求。

WELL建筑标准则对室内空气质量有了更为全面的评价范围，它不仅仅局限于传统的空气污染物，还将微生物、霉菌、杀虫剂等也纳入了考查范围；同时，WELL也对人体可接触的材料表面的洁净与清洁设备提出了要求，全力保证人在建筑中的健康；另外，即使WELL与LEED或《绿色建筑评价标准》重叠的部分，WELL也常常会提出更高的要求，比如在WELL中要求臭氧浓度需低于51PPb，在LEED中则是75 PPb；WELL中要求甲醛含量低于27 PPb，在《绿色建筑评价标准》中则是约50 PPb。

表3 WELL与LEED、绿色建筑评价标准关于空气条款的比较

（2）光：WELL建筑标准、LEED和《绿色建筑评价标准》均包含自然采光、照明灯具及景观视野等要求，且指标要求都比较相似。WELL和LEED对于表面设计有着更多要求，因为人在建筑内接触到的光线多是反射光，表面反射率对于人最终所接收到的光线影响很大。WELL在此基础上更进一步，对眩光的控制更为精细，对工作站或办公桌的布置也有考虑，尤其特别的是：其对身体昼夜节律系统的考虑，通过黑视素的照度来衡量光线对人体的影响，可以有效地改善住户体验并促进住户睡眠（表4）。

（3）舒适：WELL建筑标准、LEED和《绿色建筑评价标准》都考虑了热学和声学可控性及策略实施。在声学方面，《绿色建筑评价标准》主要考虑噪音的控制与隔绝，WELL与LEED则增加了声掩蔽的内容。因为室内尤其是工作环境，过于安静的环境反而会放大干扰，适当的声掩蔽措施可以减轻令人感到不舒服的听觉干扰（表5）。

关于热舒适性，3个建筑标准的规定是类似的，但WELL更注重个人热舒适度，如在开放的办公室空间需预留至少50%的自由办公点，以允许人们选择温度最合适的工作站。另外，WELL还对嗅觉的舒适度、人体工程学的舒适度及无障碍设计提出了要求，内容更为全面。

4.2 研究方向不同的共有评价项目

同样针对水资源，WELL建筑标准与LEED及《绿色建筑评价标准》采取了不同的研究方向。

WELL建筑标准主要是针对用水的安全性问题，关注保障用水的安全和清洁，通过实施适当的过滤技术和定期检测来尽可能消除各类污染物，让建筑住户能够获得适合各种用途的优质用水，争取达到饮用水标准。LEED与《绿色建筑评价标准》均是针对节水问题，通过合理规划给排水系统，采用节水器具、节水灌溉、回收利用雨水及其他非传统水源等手段，减少建筑及住区的用水量（表6）。

4.3 特有研究项目

LEED和《绿色建筑评价标准》更偏重于建筑节能，WELL建筑标准更偏重于住户健康，特有研究项目更明显地体现了这方向的区别。

表4 WELL与LEED、绿色建筑评价标准关于光条款的比较

表5 WELL与LEED、绿色建筑评价标准关于舒适条款的比较

LEED和《绿色建筑评价标准》在社区选址与交通、场地雨水管理、降低热岛效应、能源效率优化、减低建筑能耗、可再生能源生产与利用等方面着墨不少，这说明：降低建筑能耗是这两部低碳建筑标准的重点所在，这也确实是既有住宅低碳化改造的主要内容。

表6 WELL与LEED、绿色建筑评价标准关于水条款的比较

WELL建筑标准则含有营养、健身和精神等特有部分，其中“营养”对于人们保持身体健康匀称、控制体重、预防心血管疾病等慢性病意义重大，WELL建筑标准通过为住户提供更健康的食品选择，鼓励与引导更好的卫生习惯与健康的饮食习惯来实现这一要求；“健身”主要致力于引导住户更多地参与体育锻炼，反对久坐，形成更为积极健康的生活方式；“精神”则通过一系列能影响人们情绪、睡眠、压力水平和心理状态的设计与标准来提升人们的精神状态，使住户精神轻松、愉悦。

5 结语

上海既有住宅改造首先经历了“改善设施、增加面积、力争达到每户一套独用设备”等以改善居民生活条件为目的的改造工程，然后经历了“平改坡”以城市美化为主要目标的改造工程，目前已经进入了需要同时注重低碳与健康要求的改造时期。

图7 WELL建筑标准与LEED条款关系

通过本文的分析可以知道：如果仅采用LEED或《绿色建筑评价标准》等低碳建筑标准（绿色建筑标准），建筑的健康性方面可能存在不足，引入WELL建筑标准将很好地弥补这一短板。以WELL与LEED为例（图7），WELL建筑标准有13条与LEED标准内容直接相关，有27条与LEED标准内容相似，有62条与LEED标准内容不同[6]。在既有住宅改造中，可以首先采用WELL与LEED相同的条款，尽量采用二者相似部分中的适合条款，条件允许时再采用二者所特有的一些条款，最终达到兼顾“低碳”和“健康”的目标。

总之，未来的既有住宅改造中，应该同时考虑低碳要求和健康要求，最终营造既有利于“自然健康”，也有利于“人体健康”的人居环境。真正做到：“低碳，让城市更美好；健康，让生活更美好。”

参考文献：

[1]庄少勤．“新常态”下的上海土地节约集约利用[J]．上海国土资源 ,2015(09)：1．

[2]上海市城市总体规划编制工作领导小组．上海市城市总体规划 2016 ～ 2040[EB/OL]． http：//www．supdri．com/2040/public/images/gongshi/3．pdf ,[2017-08-27]．

[3]江亿．我国建筑耗能状况及有效的节能途径[J]．暖通空调 ,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]．