基于可持續發展角度的綠色建筑評價模型研究與設計★

尹 東 衡

(南華大學設計與藝術學院，湖南 衡陽 421001)

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基于可持續發展角度的綠色建筑評價模型研究與設計★

尹 東 衡

(南華大學設計與藝術學院，湖南 衡陽 421001)

闡述了綠色建筑評價模型的概念，分析了國內綠色建筑評價模型的研究現狀，探討了主成分分析法與因素重組分析法在構建綠色建筑模型中的應用，并探索了利用灰色多層次評價法構建綠色建筑模型的方法，有助于提高綠色建筑評價的準確性。

綠色建筑模型，可持續發展，灰色評價法，評價指標

1 基于可持續發展角度的綠色建筑評價模型概念

20世紀中期以后，以生態學為基礎的可持續發展思想逐步普及開來，和許多學科相互融合，最后在80年代提出了“綠色建筑”的概念。“綠色”的含義就是保護自然資源，規范人類活動，使自然進入良性循環狀態。從經濟層面講，是要追求經濟和生態的平衡，不僅要促進經濟持續發展，還要建設有利于自然生態的保護性經濟。因此，綠色建筑屬于可持續發展的其中一個環節，是可持續思想在建筑行業的集中表現。可持續發展是推廣綠色建筑的首要目標，也是綠色建筑的根本精神所在。

綠色建筑評價模型是綠色建筑施行的具體根據。研究并設計綠色建筑評價模型，必須把可持續發展思想作為明確指標及發展準則，將各種環境問題與人類的需求有機結合起來，積極保護人類賴以生存的自然生態環境。研究并設計出一套科學的綠色建筑評價模型，能夠使“綠色建筑”的概念具象化，同時引起人們的關注，讓廣大群眾認識到“綠色建筑”的內涵與重要性。設計綠色建筑評價模型，可以在較為廣泛的市場區域中建立起適當的規范與標準，使開發商與業主之間的信息更加對稱，便于消費者辨別出刻意炒作的偽綠色建筑，從而達到優化建筑市場的目的。

對綠色建筑實施科學評價，設計出相關研究模型，是當前專業人員亟需完成的首要工作，同時也直接關系到綠色建筑的正常發展。現階段，全球很多發達國家都開始對綠色建筑實行研究與探索，并獲得了一定的成果，而我國在綠色建筑領域的研究還停留在初級階段[1]。所以，國內相關人員應當積極引進國外先進技術經驗，同時結合我國的具體情況，打造出科學、簡便、操作性強的評價模型，確立一套因地制宜的合理建設指標，推動我國綠色建筑事業全方位發展。

2 國內綠色建筑評價模型的具體分析

綠色建筑的評價模型可以分為許多種，每種不同體系下的評價模型都代表了綠色建筑的本質特征。國內當前所用的綠色建筑評價模型屬于一種較為簡潔的線性求和方式，對每個指標都設定出最低數值，并且確保這些指標之間不存在權重差異，只要達到最低值便可得分[2]。在綠色建筑的初級發展階段，這一方式從某種程度上講極大地促進了市場改革，因而具有較為顯著的優勢，這類簡單易懂的數學模型更加容易被業外人士所認同并接納。后來，市場對綠色建筑的功能評價出現了進一步發展，在研究與設計評價模型時開始把整個市場的平衡發展放在首要位置，并把早期與晚期的所有參與者都歸入了設計范疇[3]。這一方式實際上具有較大的局限性，且本身存在許多漏洞，比如忽略了權重指標對評價模型的影響，也無法較為客觀地體現出同一水平中不同評價目標的差異性[4]。這些問題使得建設人員無法達到更高的技術水準，也會在一定程度上阻礙綠色建筑的健康發展。從當前國內綠色建筑的實際發展趨勢與市場需求看，改進原來的設計模型可以讓綠色建筑的各類性能大幅度提升，從而造福人類。因此，專業人員可以把經過改良的評價模型導入國內綠色建筑評價系統中，進而展現出更為綜合、全面、平衡的評價優勢，完善國內綠色建筑評價體系。

3 利用主成分分析法與因素重組分析法構建綠色建筑模型

3.1 主成分分析法與因素重組分析法的概念

主成分分析法也叫做主分量分析法，主要是運用了降維的理念，經由數學的變換法則把多指標問題轉變成少數綜合指標的科學計算法[5]。這一方法可以把高維空間的問題轉移至低維空間再進行處理，從而讓問題變得更加直觀，達到簡化問題的目的。并且這部分綜合指標之間不存在直接聯系，還能夠提供原來指標的大多數信息。因素重組分析法是對各種因素水平和指標組成的虛擬系統函數值進行分別運算，把原有的系統性態函數與之展開對比，體現出虛擬系統和原來系統之間的相似度。這兩個系統間的近似值越小，則說明影響程度或關聯性就越高，如果相反，則說明影響程度越低。下文共建立了27個評價指標體系。在指標體系中，所關系到的變量有很多，且這些變量之間都有著一定的關聯性，因此檢測數據所體現出的信息在某種程度上也會出現重疊現象，屬于典型高維空間問題范疇。所以，可以先利用主成分分析法進行降維，除掉冗余部分，突出重點。此后，再運用指標呈現的信息，憑借因素重組分析法把定性與定量信息以不同的渠道輸入系統內，然后集中處理，最終生成聚集狀的系統性態函數表，便于實施綜合評價。

3.2 主成分分析法與因素重組分析法在建模中的應用

綠色建筑評價指標是采用了各種定性與定量指標，最終形成的高級體系。要找到27項指標之間的聯系，獲得核心影響因素，才能得出準確的評價結果，具體應用方法可見圖1。這一模型不僅結合了復雜的指標體系，還對其進行整理歸納，突出了重點信息，也符合我國對綠色建筑的評價標準。

其中，Φki為第T個樣本內第K個指標和maxΦki的近似值，并且同minΦki的近似度為1-Φki，i為第i個區間(i=1，2);Φk(T)為第T個樣本內第K個指標的實際數值；maxΦki為Φk(T)所處區間的上部；minΦki為Φk(T)所屬區間的下部。然后按照各個水平值以及各項指標的近似度，確立聚集型矩陣，把聚集矩陣內的數字錄入GENREC重新構建分析軟件的文檔里，再運行軟件，利用輸出結果算出綠色建筑整理后的各項指標在三類水平上的重要程度之和值fi(i=1，2，3)，算出評價水平值的最終呈現度pi(i=1，2，3)。則：

此后，算出綠色建筑的最終評價值w，可知：

其中，pi(i=1，2，3)為評價水平值的最終呈現度；ei(i=1，2，3)為低水平下部值、中水平中部值與高水平上部值，依據w的值，結合我國綠色建筑評價標準，便可確定出綠色建筑的等級。

4 利用灰色多層次評價法構建綠色建筑模型

4.1 灰色多層次評價法的概念

在控制論里，人們大多采用顏色的深淺表示信息的確切程度。黑色代表的是未知信息，白色代表的是已知信息，而灰色則代表的是部分信息明確。因此，信息未知的系統也可以稱作黑色系統，信息完全明了的系統可以稱作白色系統，而信息沒有完全知曉的系統就稱作灰色系統。灰色系統處在白色系統與黑色系統之間，這種系統的評價方法主要包括層次分析法、模糊綜合評價法、數據包解析法、人工網絡評估法、灰色綜合評估法等[6]。每一種評價法都有著各自的背景，也會存在或多或少的問題，所以，選擇合適的評價法，可以提高模型構建的準確性。

灰色評價法主要是把定性分析與定量分析有機結合起來，能夠高效處理好評價指標無法量化與統計的相關難題，還能夠排除人為因素造成的許多影響，所以其評價結果會更為精確。灰色評價法的應用過程比較簡潔，可以為大多數人所理解、接納。其數字也不用實行統一化處理，可運用原始數據直接展開運算，因此可靠性很高。其評價指標體系還可以按照實際情況增加或減少，不需要預備過多樣本，只要有部分典型樣本，就可以進行評價。

4.2 灰色多層次評價法在建模中的應用

依據評價指標體系，U可以表示一級評價指標Ui的集合，寫作U={U1，U2，U3，U4},Ui(i=1，2，3，4)。表示二級評價指標Vij組成的集合，可以寫作Vi={Vi1，Vi2，…，Vin}。假設在一定區域內接受評價的建筑S(S=1，2，…，q)，W(s)為第S個接受評價對象的綜合評估值，則灰色多層次評價的具體操作步驟如下所述。

4.2.1 評價指標的評級標準

利用評級標準，把Vij轉換為定量指標，并使用專家評分法，將其劃分成A，B，C，D四個等級，再賦予其一定的分值。這一分值越大，說明評價等級越高。

4.2.2 確定指標Ui，Vij的權重

V1j(j=1，2，3，4)的權重向量是A1=(a11，a12，a13，a14)，V2j(j=1，2，3，4，5)的權重向量是A2=(a21，a22，a23，a24，a25)，V3j(j=1，2，3，4)的權重向量是A3=(a31，a32，a33，a34)，V4j(j=1，2，3，4)的權重向量是A4=(a41，a42，a43，a44)。

4.2.3 求出樣本矩陣

按照評價表的標準，可以算出第S個接受評價對象的評價樣本矩陣：

4.2.4 確立灰色種類與評價系數

確立灰色種類實際上就是找出灰色類別的等級數據、灰度及其白化函數。假設g=4，評價灰度序號是e=1，2，3，4，總共有4個評價灰度，即A，B，C，D這4個等級。對于評價指標Vij而言，第S個接受評價目標的灰度評價系數為xije(s)，fe是灰度e的白化權函數，對于評價指標Vij而言，第S個接受評價目標的灰度評價系數是xtj(s)。

4.2.5 最終評價

根據評價指標Vij對于第S個接受評價目標采用第e個灰度評價權利，由于灰度共有4個，則對于e=1，2，3，4，第S個接受評價目標的指標Vij對于灰色評價權向量rij(s)就可以求出相應的值。把第S個接受評價目標的指標Ui所對應的指標Vij與每個評價灰度指標綜合權衡以后，可以得出第S個接受評價目標的指標Ui所對應的指標Vij關于灰度評價的矩陣。最后，對Ui進行全面評價，把最終結果記作Bi(s)，則Bi(s)=AiRi(s)=bi1(s)，bi2(s)，bi3(s)，bi4(s)。則第S個接受評價目標的指標W可記作B(s)，B(s)=AR(s)=(b1(s)，b2(s)，b3(s)，b4(s))。該系統內，參照BREEAM的評價，對A,B,C,D四個等級賦予4分、3分、2分、1分，即可對綠色建筑作出準確評價。

5 結語

針對綠色建筑的評價并不是一個總結性的評判，其主要功能是讓設計者、建造者以及使用者明白怎樣的條件才是綠色建筑達標的條件，并教會設計人員應當如何策劃，如何研究設計，讓綠色建筑能夠真正符合我國的相關標準[1]。綠色建筑的評價不僅具有鑒定性，還具有一定的指導性，專業人員一定要找到科學的綠色建筑模型設計方法，提高評價的準確性。

[1] 夏立明,潘金雙,王亦虹.綠色建筑評價指標體系和模型研究[J].建筑經濟,2010(6):97-101.

[2] 臧 朋,邵必林.生態視角下的綠色建筑評價方法研究[J].建筑科學,2014(2):19-23.

[3] 張 雷,姜 立,葉敏青.基于BIM技術的綠色建筑預評估系統研究[J].土木建筑工程信息技術,2011(1):31-36.

[4] 柯園園,錢經斗.基于AHP熵權法的綠色建筑評價模型研究與應用[J].磚瓦,2015(8):50-53.

[5] 鄭曉云,李 暢,王 雨.基于主成分分析的綠色建筑評價體系研究[J].經濟師,2015(2):173-174,176.

[6] 鮑學英,王起才,王恩茂.基于灰色聚類法的綠色建筑設計方案評價[J].建筑經濟,2014(1):84-86.

The research and design based on the perspective of sustainable development of the green building evaluation model★

Yin Dongheng

(DesignandArtsCollege,theNanhuaUniversity,Hengyang421001,China)

The paper introduces green building evaluation model concept, analyzes the research status of evaluation models for green buildings in china, then the principal component analysis method and recombinant factor analysis method in the construction of a green building model in application. We discuss the method for constructing the model of green construction based on grey hierarchy evaluation method, so as to enhance the accuracy of evaluation of green buildings.

green building model, sustainable development, grey evaluation method, evaluation index

1009-6825(2016)32-0203-03

2016-09-07★:湖南省教育廳科研項目(項目編號：15c1187)

尹東衡(1975- )，男，碩士，講師

TU201.5

A

·綠色環保·建筑節能