綠色建筑經濟的脆弱性評價

羅珍妮,黃喜兵

(西南交通大學土木工程學院,四川成都 610031)

隨著全球能源問題和環境問題的加劇，建筑行業節能問題越來越受到各國重視。綠色建筑作為節能建筑的一種趨勢，受到世界各國的青睞。相較而言，我國綠色建筑發展較晚，在評價體系、技術體系、政策法規和管理制度等方面都還有待加強。同時，由于對綠色建筑經濟性的認識不足，導致我國綠色建筑推廣受到阻礙。因此對綠色建筑經濟性進行研究將有效加快綠色建筑的推廣。

早在2003年，吉斯(Kats)[1]等人就對美國加州33棟綠色建筑的經濟指標進行了分析，開啟了對綠色建筑經濟性的研究。后來美國的戴維土建咨詢公司[2]、澳大利亞綠色建筑協會[3]等都通過對綠色建筑的統計分析研究了綠色建筑的經濟性。我國學者也針對我國的特殊情況對我國的綠色建筑經濟進行了一系列研究。孫大明、李菊[4]等提出了“增量成本”定義，并對其構成和影響因素進行分析；黃慶瑞[5]、周彬、吳美存[6]等對綠色建筑的成本構成進行了分析和測算；葉祖達、梁俊強[7]等比較了不同項目的增量成本；李向華[8]等根據經濟學、消費學等理論系統分析了影響綠色建筑發展緩慢的經濟原因。

綜上可知，對綠色建筑經濟的研究集中在對增量成本分析和影響因素定性分析等方面，缺乏對綠色建筑經濟性的全面定量分析。由于我國地域廣闊，地區差異和環境差異都非常明顯，應考慮這些因素對綠色建筑經濟性的影響。脆弱性作為可持續發展領域的研究熱點，一直影響著綠色建筑經濟性的發展。本文通過對脆弱性相關理論研究，緊抓綠色建筑四節-環保等特點，結合項目所在地社會發展和生態資源，試圖從三者耦合的視角，探討影響綠色建筑經濟性的原因，并構建相應的脆弱性評價模型，為綠色建筑經濟性的研究提供參考。

1 基于脆弱性的綠色建筑經濟性理論

1.1 脆弱性角度下綠色建筑經濟性的概念和內涵

脆弱性是系統的一種內在屬性，一直存在于系統當中。當系統受到擾動時，脆弱性將逐漸表現出來[9]。同時，由于系統的內部特征和外部條件不盡相同，會導致各自的敏感性和應對能力有所差異，最終表現出不同的脆弱性。本文將綠色建筑項目作為一個開放的與社會發展、生態資源環境發生關系的耦合系統，通過對脆弱性概念和綠色建筑特征的綜合理解，結合當前學者對脆弱性的分類，按其表現形式，將綠色建筑經濟的脆弱性分為穩健性、敏感性和彈性。

1.1.1 穩健性

穩健性指綠色建筑項目遭受來自項目內外的壓力時，所表現出的不經濟性。穩健性是脆弱性體現的原因。本文從技術增量成本、市場、地理、人文等四個方面識別出10個穩健性因素，在綠色建筑項目中將主要導致項目不經濟性的發生。

1.1.2 敏感性

敏感性指系統的敏感程度，即項目在遭受擾動之后由于自身差異所導致的經濟性發展的變化程度。敏感性是促使脆弱性變化的標尺。本文從消費者傾向、環境資源、綠色建筑市場情況等三個方面識別出10個敏感性因素，在綠色建筑項目中將主要改變項目經濟脆弱性的程度。

1.1.3 彈性

彈性代表了項目在遭受不利影響時適應和恢復的能力，即項目產生不經濟的情況時系統對這種變化的處理能力。彈性是對脆弱性的抵抗能力。本文從人文、環境處理、創新發展、政府政策等四個方面識別出12個彈性因素，將體現出項目在遭受不利擾動時的抵抗能力。

1.2 計算方法理論

本文將主成分分析法與熵值法相結合，有效的實現了指標降維和權重賦值。最后通過函數模型得出脆弱性大小。

1.2.1 主成分分析法

由于在脆弱性的研究中涉及到了多個指標，這些指標間存在一定的相關性，直接計算分析不僅復雜，同時變量之間無法取舍，也有可能因為多元共線性而無法得出正確決定[11]。本文為了規避此類問題，選用主成分分析法，將眾多的指標綜合為少數幾個綜合性指標來刻畫原始資料信息。這幾個綜合指標相互獨立卻又可以反映某一方面的綜合信息，具有更高的參考意義。

計算步驟如下：

(1)標準化處理。不同指標的量綱差異會顯著影響主成分分析的結果，且指標對目標值存在正效應和負效應，因此要有區別的進行標準化處理。

正效應指標的處理方法：

Xij=(xij-minXj)/(maxXj-minXj)

(1)

負效應指標的處理方法：

Xij=(maxXj-xij)/(maxXj-minXj)

(2)

式中：i為評價對象(城市)個數，j代表指標個數。

(2)計算特征值并確定主成分。利用SPSS軟件對標準化之后的數據進行主成分分析，得出累計貢獻率大于85 %且特征值大于1的的主成分。

(3)特征向量。利用軟件得出的特征值和因子負荷矩陣計算對應特征值的特征向量。

(3)

式中：λ為特征值，α為特征值所對應的特征向量，β為SPSS軟件計算所得出的初始因子載荷矩陣中對應的荷載量。

1.2.2 熵值法

對脆弱性進行評價時，評價結果會直接受到權重值的影響。熵值法作為一種客觀賦權法，可以避免因人為而引起的主觀隨意性差別，更具科學性和嚴謹性。其原理是用信息熵衡量信息的無序程度，信息熵越大，信息的無序程度就越高，其信息的效用值越小；反之，信息熵越小，信息的無序度就越低，其信息的效用值就越大。

其計算步驟如下:

(1)數據正向化處理。主成分降維之后的新變量存在負值，需通過平移進行正向化處理。

(4)

(2)歸一化處理，得出標準矩陣。

(5)

(3)計算第i個對象的第j項指標的熵值E和效用值D。

(6)

Dj=1-Ej

(7)

式中：k=1/ln(n) ，是一個和樣本數量有關的常數，目的是使Ej∈[0,1]。

(4)計算第j項指標的權重。

(8)

(5)第五步，評價值計算。

(9)

1.2.3 評價模型

基于對綠色建筑經濟脆弱性的理解，并結合前人的研究可知[11]，經濟發展的脆弱性(V)與穩健性(R)和敏感性(S)成正相關，和彈性(E)成負相關。據此運用如下函數評估模型。

(10)

2 研究方法

2.1 研究區概況

文中選取在社會發展和環境資源上面具有典型特征的成都、重慶、保定、秦皇島、西安、沈陽等6個城市作為評價對象，具有典型的代表意義和實踐意義。研究區域詳細情況如表1所示。

本文數據主要來自于《中國城市統計年鑒2016》、《中國統計年鑒2016》、各城市統計年鑒及《國民經濟和社會發展公報》。同時對部分指標采用問卷調查，其中針對廣大消費者問卷總共回收510份，其中有效問卷406份；針對專家問卷總共回收32份。

2.2 指標構建

綠色建筑是否能取得效益，固然離不開項目本身的技術條件和管理能力，同時也與項目所在地的場地條件、社會條件、資源環境、政策法規、消費者傾向息息相關[12]。這些因素都將導致綠色建筑經濟脆弱性的改變。本文以此為基礎，始終圍繞綠色建筑四節與環保特征，結合脆弱性相關研究，遵循科學性、全面性、可操作性和數據可獲取性原則，構建了脆弱性評價指標體系(表2)。

2.3 綠色建筑經濟脆弱性計算

本文初始計算指標眾多，應注意指標和各自屬性層目標的正效應和負效應關系。具體計算過程如圖1。

圖1 計算流程

表1 區域概況

表2 綠色建筑經濟脆弱性評價指標體系

3 結果分析

3.1 計算結果

為了說明提取的主成分和原始變量之間的關系，利用SPSS軟件計算得出主成分荷載矩陣，見表3～表5。該矩陣中，荷載值實際上就是相應主成分和原始變量的相關系數，它的平方就表示該原始變量解釋該主成分的方差比例。

表3 穩健性變量主成分荷載矩陣

表3中，第一主成分中荷載較大的因子是R1、R3、R4、R5、R8，解釋度高達60 %，可總結為項目所在地硬性條件；第二主成分中荷載較大的因子是R2、R10，解釋度超過50 %，屬于節能規范和消費者傾向范圍；第三主成分中荷載較大的因子是R9，屬于消費者認知范圍。

敏感性指標分析表4中，第一主成分中S1、S2、S7、S10荷載較大，解釋度為62 %，可歸納為生活環境健康程度和態度；第二主成分中荷載較大的因子為S4、S5、S6、S8，解釋度同樣超過60 %，主要反映了生態環境與資源利用情況；第三主成分中荷載較大的是S3，解釋度42 %，主要表示居住舒適度傾向。

在表5中，E4、E9、E10、E11、E12在第一主成分中荷載較大，解釋度高達66 %，代表了地方發展水平；第二主成分中荷載最大的因子為E1、E7、E8，解釋度為59 %，可歸納為民眾生活健康水平；第三主成分中荷載較大的因子是E5、E6，解釋度43 %，可以解釋為城市環境治理能力。

表4 敏感性變量主成分荷載矩陣

表5 彈性變量主成分荷載矩陣

對主成分分析之后的新評價因素進行權重確定，得出權重值見表6。最后運用評價模型得出評價結果表7。

表6 新脆弱性指標信息熵、效用值、權重

表7 脆弱性評價結果

3.2 結果分析

從圖2可知，穩健性得分高低依次為重慶、成都、西安、沈陽、秦皇島、保定，即其他條件相同情況下，重慶最容易使綠色建筑表現出不經濟。從權重看，影響穩健性最主要的原因是項目所在地的硬性條件(包括市政中水系統、節能政策、地勢、綠色建筑市場環境等)。當綠色建筑選址確定以后，不同的政策要求、地勢條件、綠色建筑材料市場、市政設施等都會導致設計和施工等方面的技術差異，從而影響技術增量成本。重慶由于地勢復雜和相關節能政策缺乏等原因表現出高度的穩定脆弱性。

敏感性分析中，得分排名依次為成都、保定、秦皇島、重慶、西安和沈陽，即一旦綠色建筑出現不經濟性，成都最容易使這種不經濟性向一個更壞的方向發展。從指標權重來看，影響敏感性較大的是生活環境健康程度和態度以及生態環境與資源利用。地方的生活環境將通過影響消費者的消費觀念和態度作用于綠色建筑經濟。再者，綠色建筑強調合理利用自然資源，地區本身的自然資源將影響其能源利用技術等方面，從而引起成本差異。數據顯示，成都在生活環境健康程度和態度上位于幾個城市的中下水平，且成都濕度大日照少，不可避免的導致其敏感性大。

圖2 R、S、E結果比較

彈性分析上西安得分最高，即當綠色建筑出現不經濟性時，西安解決問題的綜合能力是最強的。對彈性指標的分析中，三個主成分均占有一定權重，其中地區發展水平和民眾生活健康水平所占權重超過80 %。由于國內綠色建筑發展普遍處于較低水平，因此還離不開政策補助。而政策力度的大小，與當地的發展密切相關。地區發展也影響科教水平和消費者購買能力，從而影響綠色建筑技術、人才和銷售等諸多方面。西安作為西部地區的中心城市，在城市綜合能力上面有較高的優勢，因此彈性值大。

利用SPSS軟件分析R、S、E與V的相關性，得到系數-0.486、0.829、-0.886。由此可知，脆弱性大小與敏感性及彈性關系最大。

4 結論

本文通過對綠色建筑特征的理解，結合脆弱性相關理論，建立綠色建筑經濟脆弱性評價指標體系。結合主成分分析法和熵值法，通過函數模型計算出不同地區的綠色建筑經濟性脆弱指數。結果表明，對脆弱性影響最大的因素是項目所在地硬性條件、消費者態度、生態資源環境和地區發展水平等，其中敏感性和彈性與脆弱性關聯最大。這些因素對綠色建筑技術的增量成本，項目補貼和銷售等都有不同程度的影響，將影響綠色建筑經濟性。

為了降低綠色建筑經濟脆弱性，本文提出如下措施：

(1)政府應根據本地實際情況，制定合理的節能政策和補助政策。同時針對本地特殊的地勢和資源環境，充分發展相應的技術市場和材料市場，提供可操作性強的指導意見，為綠色建筑開發提供一個更好的環境。

(2)開發商應充分考慮由于地區差異所帶來的各類問題，結合當地情況，采用因地制宜的技術措施和管理措施。另一方面，建議開發商根據自己的實際能力，合理選擇綠色建筑項目開發地，避免因地區差異而導致的各類增量成本差異。

(3)解決問題時，應多從減小敏感性和增強彈性兩方面出發，以求獲得更好的成果。