目前,国内外关于环境性能的研究主要集中在产品、建筑、小区、区域等方面。环境性能的概念最初应用于建筑层面,后来逐步向更微观和宏观层面的应用深入。
国内外针对耗能较大的单体建筑纷纷提出了相应的环境性能评价体系,而且很多评价体系已经得到了广泛的应用。如欧美一些国家的BREEAM、LEED、NABERS、GBTool、CASBEE等,以及我国的生态建筑评价体系。
(1)英国建筑研究院环境评价系统(British Research Establishment Environmental Assessment Methodology, BREEAM)是世界上第一个对建筑物环境影响进行评价的系统,现已成为国际上应用最为广泛的建筑物环境影响评价手段。
BREEAM将建筑物对环境的影响分为三类:对室内环境的影响、对小区环境的影响和对全球环境的影响。对建筑评估的内容包括三个方面:建筑核心性能、设计建造及管理和运行。“建筑核心性能”部分评估建筑的结构及服务,包括建筑自身对环境的基本影响,是所有被评估建筑必须评估的基本核心部分。“设计建造”包括设计过程中可以决定的有关因素,如选址、地址的生态改变、部分材料等。“管理和运行”是为评估使用中的建筑而设,包括管理政策和实施的评估(李路明,2005)。BREEAM根据其建筑的用途以及建成情况分为不同的版本。BREEAM 2008针对评价对象的不同,分为学校、零售业、工业、监狱等不同建筑评价版本,评价内容涉及建筑物的管理、健康和舒适、能源消费、交通、水消费、原材料、土地使用、当地生态环境和污染九个方面的表现,每一个方面又有更细分的评价指标,从而得出一个总的评价结果,并根据评价结果分别给被评价的建筑授予一般、好、很好和优秀等不同的评价等级。
(2)美国绿色建筑协会评价系统(Leadership in Energy and Environmental Design, LEED)只采用已经得到公认的科学研究为基础的自我评价系统,它可以对各种新建或已经使用的商用建筑、办公楼或高层建筑进行评价。LEED也采用与评价基准进行比较的方法,即当建筑的某个特性达到某个标准时,便会获得一定的分数。对应于获得的不同的总分,被评价的建筑物可以获得不同的绿色建筑认证资质。
LEED的评价内容包括六个方面:可持续的场地设计、能源和大气环境、有效利用水资源、材料和资源、室内环境质量以及创新得分。在每一方面,LEED都提出了前提要求,而且包含了若干个得分点,评价项目根据是否达到得分点的要求,评出相应的积分;各得分点下都包含目的、要求和相关技术对策三项内容。
目前,除美国本土之外,也有来自加拿大、印度、中国的注册项目参与到LEED评价系统,通过评价的项目还会使用对应的LEED标识表明自身绿色建筑的身份,如中国科技部21世纪办公楼便使用了LEED标识。
(3)澳大利亚国家建筑环境评价系统(National Australian Building Environmental Rating System, NABERS)的目的是通过对建筑环境性能的评价来确保澳大利亚的建筑能够朝着可持续的方向迅速发展。
由于建筑在建造和使用中会消耗大量的资源,因此,NABERS认为,任何为了澳大利亚的绿色发展、为了保护环境和资源的战略,都必须认真考虑建筑的环境性能。NABERS还认为,在对建筑环境性能进行评价时,不仅要考虑建筑自身对环境的影响,而且还要考虑为建筑服务的其他一些基本要素对环境的影响。NABERS的另一个特点是其在进行建筑能耗计算时详细地考虑了建筑的含能。
(4)GBC建筑环境性能评价系统是由国际组织绿色建筑挑战协会(Green Building Challenge, GBC)采用国际合作的方法开发的一个建筑环境性能评价系统。GBC建筑环境性能评价系统只为各国的建筑环境性能评价提供一个框架。在具体的应用中,参与的国家可以选择多个合作伙伴的方案集成,也可以选择根据GBC建筑环境性能评价系统提供的框架制定自己的评价系统。
该框架确定的评价内容包括资源消耗、环境负担、室内环境质量、服务质量、经济、使用前的管理和社区交通等七大项,其中前三项是核心指标,在GBTool 中是必须要评价的内容,其他是可选评价。在每一项内容中又包含相关子项、分子项100多条。这种方法能够充分考虑到国家和地区的差异性以及评价项目的灵活性,同时,这种评价内容相同、评价基准和指标权重因地而异的特点,可使不同地区评价的结果具有可比性。但从实用的角度看,其内容过于细腻,操作比较复杂(评价过程中需要输入各类设计、模拟、计算数据以及相关文字内容上千条),结果也不适应市场对生态建筑评定等级的需求。
(5)日本CASBEE(Comprehensive Assessment System for Building Environmental Efficiency)以建筑物的环境效率(BEE)来评定建筑物的环境性能等级。这种将环境品质和环境负荷分别考虑的评价体系在已有的评价体系中比较少见。CASBEE将评估体系分为Q(建筑环境品质)与LR(建筑环境负荷)。其中,建筑环境品质的主要内容包括:Q1——自然环境;Q2——地区服务性能;Q3——室外环境。建筑环境负荷包括:LR1——能源;LR2——资源、材料;LR3——建筑用地外环境。每一个评价分项又含有若干子项。
CASBEE采用5分评价制。满足最低要求评为1分;达到一般水平评为3分。参评项目每一小项按照评价基准得分,乘以其对应的权重系数,所得分数之和得出每个项目的得分,最终的Q与LR的对应得分为各自分项的得分乘以权重系数之和,相除得到BEE值(CASBEE Manual, 2007)。根据所得BEE值可以参照评价对照表,查出参评项目的环境性能等级。建筑物的环境效率(BEE)=环境品质(Q)/环境负荷(LR)。
(6)我国在绿色建筑的评价体系上起步较晚,2001年9月《中国生态住宅技术评估手册》正式出版,这是我国在绿色建筑评估研究上正式走出的第一步。它包括小区环境规划设计、室内环境质量、能源和环境、小区水环境、材料与资源等五大指标。
2006年3月,我国开始实施《住宅性能评定标准》,评定原则上以单栋住宅为对象,也可以单套住宅或住区为对象进行评定,适用于全国范围内住宅性能的评审和认定。其从五个方面对住宅性能实行综合评定,即住宅的适用性能、环境性能、经济性能、安全性能、耐久性能。其中,有关环境性能评价的内容包括用地与规划、建筑造型、绿地与活动场地、室外噪声与空气污染、水体与排水系统、公共服务设施、智能化系统七个方面的分指标。
2006年6月,由建设部与国家质检总局联合发布的工程建设国家标准——《绿色建筑评价标准》是我国第一部从住宅和公共建筑全寿命周期出发,对绿色建筑进行综合性评价的推荐性国家标准。其评价体系由节地与室外环境、节能与能源利用、节水与水资源利用、节材与材料资源利用、室内环境质量和运营管理六类指标组成,评价的方法则是根据建筑所满足项数的多少来评定其生态级别。
针对宏观尺度的环境评价研究多从生态环境质量的评价进行,主要集中于单个城市或区域尺度,研究较为深入,是从传统地理学对自然、社会经济的描述性评价,发展为涉及各生态要素、不同尺度的综合性评价。在具体评价指标体系的构建方面,学者们常选择从人口、资源、经济、社会等方面切入构建指标体系,还有对生态环境效率进行理论和实践探索的研究(许旭,2012)。这些方面的内容在本章下一节中进行具体介绍。
对于宏观尺度环境性能的研究,有些学者根据经济合作与发展组织(OECD)建立的“压力—状态—响应模型”(PSR)的概念框架,从人类活动对资源环境的消耗、环境给予的反馈,社会的各种响应等相关方面来构建区域或城市生态环境性能评价指标体系(李海燕,2009;Ji Zhao, 2012)。有些学者则从紧凑度的角度,建立城市功能空间紧凑度模型,评价中国城市尺度空间形态的环境性能;认为平均服务半径越大的城市,其理论交通出行量越大,功能空间紧凑度越低,因此可认为其环境性能越差(吕斌,2011)。
日本的CASBEE于2011年3月发布了CASBEE for City,是为实现应对全球气候变化背景下的低碳城市发展愿景而开发的城市尺度建成环境综合性能评估体系,这也是CASBEE家族中最新的一个评估工具。该体系除了对城市建成环境的综合性能提供评估工具外,还通过对持续监测的城市环境政策的实效性进行评价,确定城市节能减排效果的优劣。同其他CASBEE家族的评价工具一样,其同样用环境质量与环境负荷两者的比值进行测评。城市环境质量采用环境、服务性能、对当地贡献三大类评估项,城市环境负荷主要考核其温室气体的排放量。此外,该体系以现年份作为基准年,以2020—2030年的中期作为未来预测年,在精确评价现状的同时,也通过现状和未来预测的对比,预估未来的环境性能,以便评价措施的有效性。但该体系评价条目繁多、工作量巨大,其精简版还在研发中,目前还未被地方政府应用,也少有学者应用此评价体系进行应用评测研究(CASBEE, 2012;于靓,2012)。
近年来,越来越多的研究机构或学者意识到仅对建筑物组建或单体建筑物的环境性能进行评价远远不够,逐渐开始关注对建筑群和邻里社区的环境性能评价(Appu Haapio, 2012)。如近一两年来发布的BREEAM社区(BREEAM Communities)、LEED邻里发展(LEED for Neighborhood Development),以及CASBEE都市发展(CASBEE for Urban Development)等,但这些测评工具都是近期才发布的,因此对这些工具进行分析研究的学术文章十分少。下文就近期发布的这些国际知名的环境性能评价体系进行对比研究,为本书商业区环境性能评价体系的建立提供参考。
BREEAM社区:是英国建筑研究院研发的系统,由BREEAM建筑发展而来。该系统致力于减小环境内所有开发工程的影响,为工程提供了一个在规划阶段展示对当地社区的环境、社会和经济影响的机会(BREEAM, 2009)。
LEED邻里发展:由美国绿色建筑协会为本国使用而研发,2007年起步,2010年形成评价体系。该体系将精明增长、绿色建筑、城市化等理念融合到邻里设计评价体系中,强调考虑土地利用和环境因素,以及区位选择、设计和建设因素,使建筑群和基础设施融合在LEED邻里评价体系中,并且与邻里相关的景观和环境也是评价的重要内容(LEED, 2009, 2010)。
CASBEE都市发展:是日本政府、企业和学术界共同研究和开发的项目。该体系致力于城市区域,包括对集聚的建筑群和户外空间的评价,建筑内部空间不包括在内。然而,CASBEE家族中的另一评价工具“CASBEE都市发展和建筑群”将对建筑内部环境性能的评价也包括在内(CASBEE, 2007, 2010)。
将这三个针对中观尺度的环境性能评价工具在应用区域、评测指标体系以及评测指标类型三个方面进行对比分析,如表2-1至表2-3所示(根据各手册内容整理)。
表2-1 中观尺度环境性能评价工具应用区域对比
表2-2 中观尺度环境性能评价工具评测指标体系对比
表2-3 中观尺度环境性能评价工具评测指标类型对比
从以上的对比可以看出,这三个评价工具均从基础设施、区位、交通、能源和资源、经济及人类等方面进行评价,其中基础设施方面的比例最高,其他方面各评价体系各有侧重,仅日本的CASBEE都市发展较注重人居环境,在指标体系中考虑了人类的要素。就评价方法而言,各评价工具均主要采用AHP指标综合法。
在学术研究方面,中观尺度环境性能评价研究刚刚起步。2001年,住房和城乡建设部住宅产业化促进中心编写了《绿色生态住宅小区建设要点与技术导则》,从能源系统、水环境系统、气环境系统、声环境系统、光环境系统、热环境系统、绿化系统、废弃物管理与处置系统、绿色建筑材料系统9大方面考虑了绿色生态小区所要满足的环境性能指标。东南大学李启明等(2003)建立了生态住宅小区环境性能评价层次模型和评价指标体系;评价所用的指标体系借鉴了国内外较成熟的指标体系,提出了包含能源、水、气、声、光、热、绿化、废弃物管理、绿色建筑材料、可持续发展、绿色管理11个方面内容的指标体系,并且利用AHP层次分析法确定了各项指标的权重,利用模糊综合评判建立绿色生态小区环境性能评价模型。于维洋等(2007)采用了来自水环境系统、声环境系统、小区智能系统、开发系统等12个方面的39个指标,利用层次分析法对评价指标体系的权重进行了确定,并采用灰色聚类的方法评价了某个住宅小区的各项环境性能。这些环境性能评价主要针对的是新开发的小区项目,其环境性能评价的内容比较关注小区内部的环境,如小区的景观设计、小区的能源利用、废物处理等,评价的结果较多地强调了环境品质,对外界的环境负荷关注较少。在现有的环境性能评价研究中,学者们还侧重对住宅小区的某一方面的环境性能进行评价研究,如评价住宅小区的声环境、水环境等。陈亢力等(2006)利用生态小区环境性能评价方法体系(EPAS),对天津、北京、苏州地区三个小区的水环境性能做出评价,从污水处理达标率、中水回收率、雨水利用率、人造景观水体水质、供水水压等方面进行了评价。最终提出关于管道直饮水、中水、人造景观水体存在的问题和改善的对策。
季珏、高晓路(2010)对居住区环境性能评价方法进行了研究,该研究以居住区为研究对象,从环境效率的角度出发,借鉴日本CASBEE评价体系,利用环境品质和环境负荷之比测评地区的环境性能,构建了城市居住区环境性能的评价体系。此外,运用空间聚类分析及评价方法将研究区划分为3个不同的类型区(行为区),作为环境性能评价的基本空间单元;以3个类型区为基本单位,进行了环境性能的评价。该研究是对环境性能评价运用于城市功能区这一中观尺度的大胆尝试和成功范例。但该研究只针对城市中案例居住区进行了考察,主要关注的是行为区内的环境质量和环境品质,没有对社会和经济方面的性能进行评价,也没有对居住区与其他功能区的匹配关系进行深入研究。
从环境性能评价空间尺度来看,建筑尺度的评价已经比较成熟,各国已经开发了比较完善的评价工具,且基本上都被本国政府采用进行项目评价,学者们也纷纷对此进行了分析和实证研究。在宏观尺度上,环境质量评价、影响评价和效率评价也比较成熟。然而现有的中观尺度的环境性能评价的研究内容还主要是建筑群及其周围空间,特别是针对住宅建筑群、居住社区,针对城市中不同类型功能空间的评价主要集中于居住区,对其他功能区的评价几乎没有,也没有考虑不同功能区的匹配问题。但城市不同功能空间环境性能的研究恰好是城市发展、规划的重要参考,因此本书选择商业空间这一对城市环境影响较大的典型城市功能空间,探讨商业空间环境性能及其与居住空间的匹配关系,对其评价体系、方法等进行深入研究。
从环境性能评价内容来看,国内外环境性能的评价日臻完善,各国评价体系以及学者们都十分关注环境的基础设施、交通、资源和能源等方面的因素,评价关注的指标有一定的共性。但从本质而言,环境性能的评价有些属于环境影响评价,如BREEAM体系,关注气候、资源生态等环境的影响;有些属于环境质量评价,如LEED体系,关注建筑或建筑群的环境质量水平。而比较特别的是日本的CASBEE体系,包含环境品质与环境负荷两方面的内容,环境品质和环境负荷两方面指标的比值从本质上说是一种环境效率。结构化的指标体系设计能够清晰地测评到评价项目所带来的环境负外部性以及区域之间的相互影响(张健,2008),有利于较全面地把握一个地区的环境性能。在实践中,一些地区为了追求良好的环境品质而引进耗费大量能源、资源的项目,这种项目虽然带来了宜人的环境,但却加重了环境负担,造成环境效率的低下,不利于城市地域的可持续发展;还有一些地区为了减小对环境的影响,尽量减少项目开发,而不利于环境品质的提升和社会经济的发展。利用CASBEE测评的思路可以避免这种片面的做法。此外,CASBEE采用环境性能图(environmental efficiency)可以很容易地看到内部环境品质和外部环境负荷,可以清晰地表示出所在位置需要提高的方面。所以,本书参考CASBEE环境性能评价体系的思路对城市商业区进行环境性能的研究。