基于灰色聚類的綠色農房建造標準評價

摘要：針對村鎮領域農房建造節能減排的客觀要求，以綠色建筑構成原理為依據，從技術性、社會性和經濟性三個方面構建綠色農房建造標準指標體系。選擇灰色聚類評估法中的三角白化權（TWW）函數的灰色系統評價方法對綠色農房建造標準進行評價，設立評價等級，以實例通過對三角白化權函數的計算，驗證了評價模型的有效性及可行性，為村鎮地區推廣綠色農房提供有效依據。

關鍵詞：綠色農房；灰色聚類；三角白化權函數；指標體系；評價

中圖分類號：F285 文獻標識碼：A 文章編號：0439-8114（2015）06-1528-05

DOI：10.14088/j.cnki.issn0439-8114.2015.06.062

Abstract： Taking the objective construction requirement of the energy-saving farmhouse into consideration， we set up the standard index system based on green building principle in technical， social and economic aspects. By using the gray system evaluation of trigonal whitening weight （TWW） function of the Grey clustering method， we set up the ranking system for the green farmhous construction evaluation. The validity and the feasibility of the model are tested through the calculation of trigonal whitening weight function so as to offer provisions and suggestions for green farmhouse promotion in rural areas.

Key words： green farmhouse； grey clustering method； trigonal whitening weight； index system； evaluation

隨著經濟的飛速發展，能源短缺問題與環境惡化問題日趨嚴重，由于建筑界與環境問題有著密切的聯系，所以近年來綠色建筑模式的發展與研究已然成為世界建筑領域研究的主流方向。我國是一個能源消耗大國，隨著建筑事業的發展，節能與環保方面的壓力已逐年增加，建筑業結合建筑材料的生產制造相關耗能比例已達到40%，而其中95%以上的建筑屬高耗能建筑。因此，打造綠色建筑已刻不容緩。我國村鎮建設規模正日益擴大，但是大部分農村住宅建設為自建房，沒有明確的標準，這就導致了在農村住宅建設中存在很多耗能高、不環保的住宅。所以對綠色農房建造標準進行評價研究對我國環保事業的發展、建筑行業的節能環保以及推進我國農村住宅建設標準化進程有著重要意義。

本文以灰色聚類法中的三角白化函數為評價方法進行綠色農房建造標準評價研究，建立綠色農房建造標準評價模型，以實例驗證評價模型的有效性及準確性，為村鎮地區推廣綠色農房提供有效依據。

1 國內外相關研究基礎

1.1 綠色建筑研究現狀

20世紀60年代，美國建筑師首次把建筑理論與綜合性的生態系統概念進行整合，創造性地提出了“生態型建筑”的新興理念[1]。20世紀90年代，我國首次提出了“綠色建筑”的概念。2012年在國家“十二五”綠色建筑科技發展專項規劃中明確提出發展綠色建筑是“以人文本”的思想下轉變我國城鎮發展模式的戰略選擇[2]。綠色建筑的標識工作也在近幾年得到了飛速的發展，截至2011年，全國共有353項綠色建筑標識項目，在全國范圍內，取得綠色建筑標識的建筑共計2 674棟，總面積達到3 488萬m2。隨著綠色建筑的興起，國內的學者也對綠色建筑做了深入研究。李道增[3]認為綠色建筑的發展應注重實效性，要結合中國自身的國情，應主要從節能、減少資源的利用、場地影響最小化、藝術與空間形式的新主張、智能化、可持續等幾個方面進行定義。高升[4]總結了綠色建筑發展的主要趨勢，提出在建筑發展中必須遵循可持續發展原則，努力實現向環境友好型發展模式的轉變。理想的綠色建筑不僅是資源和能源節約型的，而且也應該把能源節約和可再生能源的利用結合起來，使其具備一定自我恢復能力和再生能力。Edwin等[5]建立基于價值工程理論的綠色建筑投資決策模型，并采用模糊識別計算出了目標成本與功能系數，為綠色建筑實際實施方案的優選提供了評價標準。侯玲[6]基于費用效益理論，應用層次分析法確定了指標權重，并應用灰色聚類法進行評估，提高了評價的效率與準確度。姚潤明等[7]論述了綠色建筑的發展背景和發展要點，回顧了國內外綠色建筑的發展歷程，介紹了發達國家發展綠色建筑的技術措施、評估方法、激勵政策等，展望了綠色建筑在中國的發展前景。

1.2 綠色農房建造研究現狀

我國在農村和鄉鎮的新建住宅中，綠色建筑的實踐較少，相關的理論研究也還處于初級階段。2005年，金虹等[8]從建筑設計和技術手段的角度對比評價了傳統的住宅和“生態屋”的各項指標，為綠色農房的建設作了早期探索。2006年，孫佳媚等[9]介紹了綠色村鎮住宅從節約用地規劃和住宅單體設計的角度進行建設節能、低價、環保的實踐情況，為大規模的綠色村鎮住宅建設打下了良好的基礎。2010年，吳慶馳[10]對鄉村綠色建筑的國內外研究進行了綜述，指出了鄉村的綠色建筑在我國仍然處于概念炒作階段，工程理論研究多，建設實踐相對較少。

目前，國內外的研究主要集中在綠色建筑的研究、綠色建筑標準的制定和實施以及綠色建筑標準體系的評價等方面，雖然取得了一定的研究成果，但依然存在著局限性。綠色建筑的理論在我國已經開始發展并逐漸趨于成熟，但由于綠色建筑的建設技術要求較高，導致適用于村鎮的綠色建筑少，有關綠色農房的相關研究就更少。因此，本文基于灰色聚類法中的三角白化函數對綠色農房建造標準進行研究，建立綠色農房建造標準評價模型，以實例為基礎，為村鎮地區推廣綠色農房提供有效依據，使得綠色農房建造標準得以實施。

2 評價指標體系的構建

2.1 評價指標的選取

要對綠色農房建造標準進行評價首先要建立評價指標體系，構建評價指標體系首先要進行指標的選取。本文以我國現行的法律法規以及已經發布的《綠色建筑評價標準》（GB/T 50378-2006）等相關規范為參考對象選取評價指標。根據綠色農房建造過程中的影響因素，從綠色農房的技術性、社會性和經濟性三大方面出發，對綠色農房建造標準的評價指標進行篩選和決定，形成了評價指標的集合。通過專家打分法進行評價指標的預處理，以調查問卷的形式對評價指標進行打分。發放80張調查問卷，其中選擇20位農房建造方面專家，20位標準體系設立研究專家，20位綠色建筑方面專家，20位經濟研究方面專家。要求各專家對現有評價指標的集合進行打分，通過計算各指標的綜合得分高低，選擇綠色農房建造標準評價指標。在篩選指標時依據時效性和適用性原則，最終得到綜合得分較高的40項評價指標。

2.2 評價指標體系建立

本文在建立評價指標體系時，以全壽命周期理論、系統工程理論、可持續發展理論、人居環境科學理論、循環經濟理論為基礎，依據科學性、系統性、可操作性、可持續發展、生態性、技術合理性以及與國內外評價指標相結合的原則，最終得出我國綠色農房建造標準評價指標體系，如表1所示。

3 綠色農房建造標準評價模型的構建

3.1 綠色農房建造標準評價方法選擇

灰色系統評價可以對被研究對象的相應樣本觀測值進行灰色聚類，通過計算被研究對象關于灰類k的綜合聚類系數判斷被研究對象的優劣，實現對被研究對象的評價。綠色農房建造標準評價系統是一個典型的灰色系統，其中的每一項指標都是一個灰數，其評價因素的TWW函數具有線性變化的特征，采用由梯形分布函數簡化而成的三角形分布函數，并通過白化權函數的選取使得模型定量化，從而增強了評價模型的可操作性，因此選用灰色系統評價方法對其進行評價。

3.2 三角白化權函數評價域的確定

根據上文已經建立的綠色農房建造標準評價指標體系，將其分為三個灰類，也就是s=3，分別為一星級、二星級和三星級，每個級別的具體含義如表2所示。

3.3 綠色農房建造標準的灰色系統評價過程

根據灰色系統評價原理，設有n個聚類對象，m個聚類指標，s個不同的灰類，根據第i（i=1，2，…，n）個對象關于j（j=1，2，…，m）指標的樣本值xij（i=1，2，…，n；j=1，2，…，m）將第i個對象歸入第k（k∈{1，2，…，s}）個灰類之中，稱為灰色聚類。將n個對象關于指標j的取值相應地分為s個灰類，我們稱之為j指標的子類[11]。

綠色農房建造標準評價指標體系白化權函數f kj（·）的第二個轉折點xkj（2）和第三個轉折點xkj（3）重合，屬于適中測度的白化權函數，記為f kj[xkj（1），xkj（2），-，xkj（4）]（圖1）。因此，本文選用基于三角白化權函數（TWW）的灰色系統評價法[12]。

4 三角白化權函數評價的實證研究

根據已建立的評價指標體系，以某地區綠色農房建設情況為研究對象，根據已有的《綠色建筑評價等級》、《綠色農房建設導則》（試行）以及《中國生態住區技術評估手冊》對各項因素劃分具體的評價等級標準。得出綠色農房建造標準評價等級標準的具體情況。列出各項指標的評價等級標準后，根據來自節能、環保、建筑等不同領域的多位專家的打分情況，得出各項評價指標的現實值，并標出其所屬等級，如表3所示。

根據公式（5）計算各項指標的三角白化函數，將各指標的實現值帶入三角白化函數，算出最后結果。根據計算所得出的各項指標的三角白化權函數值以及公式（6）求得該項目關于灰類k的綜合聚類系數，經過計算所得結果如下：

通過對該項目的各項指標的白化函數計算得到的結果可看出該項目的技術性指標和社會性指標得分較高，充分體現了“綠色、環保”的可持續發展理念。通過該項目得知通過三角白化函數對綠色農房建造標準進行評價是合理的、可行的。

5 結論

隨著我國村鎮建設的迅猛發展，以及村鎮建設規模的日益擴大，對村鎮建筑降低能源消耗和節能環保提出了現實要求，基于此綠色農房建造標準評級研究刻不容緩。以此為背景，本文對綠色農房建造標準進行評價研究，構建了建造標準評價模型，為我國村鎮地區建設綠色農房的工作提供可行的理論依據及技術路徑，具有一定的理論及實踐的參考價值。但是綠色農房建設領域是一個富有挑戰性的新興領域，因此，如何建設一個綠色農房建造的全面的標準體系，完善評價模型將是下一步研究的目標。

參考文獻：

[1] HIKMAT H A，SABA F AL NSAIRAT. Developing a green building assessment tool for developing countries-Case of Jordan[J]. Building and Environment，2009，44（5）：1053-1064.

[2] 燕軍委.我國綠色住宅評價體系研究[D].西安：西安建筑科技大學，2012.

[3] 李道增.21世紀生態建筑與可持續發展[J]. 城市管理世紀論壇2011會議文集，2011：55-69.

[4] 高 升.綠色建筑發展和推廣的國外經驗借鑒[J].青島農業大學學報，2010：53-57.

[5] EdwinH.W.Chan，Queena K.Qian.The market for green building in developed Asian cities——the perspectives of building designers[J].Energy Policy，2009，37（8）： 3061-3070.

[6] 侯 玲.基于灰色聚類法的綠色建筑全壽命周期評價[J].安徽農業科學，2011：9939-9941.

[7] 姚明潤，李百戰，丁 勇. 綠色建筑的發展概述[J].暖通空調，2006（11）：27-32.

[8] 金 虹，趙 華.嚴寒地區鄉村綠色住宅設計研究[J].綠色建筑與建筑物理，2007：43-46.

[9] 孫佳媚，張玉坤.綠色建筑評價體系在國內外研究現狀[J].建筑技術，2008：63-65.

[10] 吳慶馳.鄉村綠色住宅研究進展及發展建議[J].現代農業科技，2010（3）：264-265.

[11] 袁智敏.一種新的綜合評價方法[J].理論新探， 2005：25-26.

[12] 王克夷，劉玉峰.遼寧可持續發展評價與對策研究[J].大連理工大學學報（社會科學版），2003，24（4）：7-13.

[13] DIANAURGE-VORSATZ DANNY HARVEY， SEVASTIANOS MIRASGEDIS. Mitigating CO2 emissions from energy use in the world′s bulidings[J]. Building Research Information，2007，35（4）：292-393.