層次分析法在綠色建筑設計方案中的應用

蔡懷劍

(貴州民族大學 人文科技學院，貴陽 550000)

社會發展需要大量的資源物質，例如水資源、能源物質等，這些都對環境造成很大的污染，嚴重破壞生態環境，影響我國可持續發展。近年來，綠色建筑及其評價體系也開始出現并迅速發展。在美國等發達國家已經構建了較為完善的綠色建筑試劑評價體系，我國也于2015年1月推出并開始實施新版《綠色建筑評價標準》( GB /T50378—2014)，由此可知，我國支持綠色建筑物發展，并且給予政策上的支持。我國現有的評價體系只能夠評價已經完工的建筑物，對正在施工的建筑物無法堿性詳細且科學的評價，尤其是不能評價建筑物使用材料消耗對生態環境的破壞能力。為解決這一問題，相關人員應該查閱資料、大量實踐構建綠色建筑的勘察、設計階段進行評價辦法，為改善綠色建筑整體生態、環境及社會效益做出一點貢獻。

1 簡述層次分析法

層次分析法是逐層分析上層與下層的關系，最終確定終極目標與最底層因素之間的聯系，確定因素的權重和優劣排序如圖1所示。此外，設計方案的技術經濟分析辦法也可以參照層次分析法。

圖1 層次分析模型的一般形式

圖2 設計方案層次分析模型

最高層次是解決問題的目的也是整個計劃的總目標，中間層次是表示實現預定目標可能涉及到的中間環節，例如策略、約束和準則等。這些環節較多，可以有多個層次。最低層次是指解決問題可以用到的各種措施、方法和方案等，分析設計方案的總目標就是在這些眾多目標方案中選出最優方案，可以在最低成本和最低能耗的基礎上完美解決問題。換言之，最高層次的總目標也是選擇最優方案，最優方案必須符合國家各項標準和準則要求，符合國家的建設方針等。如圖2所示，使用層次分析法分析綠色建筑設計方案，首先該方案達到的標準是實用、經濟和美觀，這是層次分析模型中間層的主要標準要求；其次是制定指標，對比各個方案的定性和定量指標，根據要求的主次科學合理制定指標參數；根據參數類型制定工作方案，以此建立設計方案城市分析模型，以備后續使用。

設計層次分析模型建成后，分析各個方案的優點和缺點，根據要求將方案進行排序，根據重要性由高到低進行排序；層次總排序是將這一層次的因素相對于上一層次的總體要求而從高到低進行排序。層次排序是對上層次單一因素的重要性由高到低完成的排序，計算過程較為簡單。現在一般使用1—9比率標度法完成，在計算過程中會組成相應的判斷矩陣，根據算法計算出判斷矩陣的最大特征值及特征向量最終換算出各個因素對上一層次某一因素的相對重要性權值，權值由高到低進行排序，其對應的因素即為對上一層次因素的重要性排序。計算出單排序權值后，乘以上一層次各個因素對應的權值即可得到層次總排序，通過上述運算過程反復進行運算就可以推得相對重要性的排序結果。判斷矩陣中的最大特征根不作為一致性標準，其他特征根可以作為一致性標準，如公式(1)：

(1)

根據表1(各階數代表的意義見表2)中的RI值和計算出的CI值計算出CR值，如果CR=CI/RI<0.10，可以得出此矩陣具有實際應用價格，如果不符合就應該重新調整判斷矩陣，直到達到CR<0.10為止。

表2 判斷矩陣中數字相關含義

2 綠色建筑設計方案評價體系的構建原則

2.1 整體性

綠色建筑評價體系中包含多個子系統，每個子系統只對特定的環節進行評價，多個子系統聯用科學合理的評價實際方案。在構建綠色建筑設計方案評價系統時，查閱資料和實地考察，做好前期調查工作，在評價體系建立過程中探索各個環節的價值，增加評價結果的正確性。

2.2 全方位

綠色建筑物的評價體系中，一方面要分析綠色建筑物的評價體系本質和特性，另一方面要計算和統計相關數據，將定性與定量相結合，。因此在綠色建筑物的評價體系中，將定性與定量兩個指標結合充分體現評價體系的全方位建立原則。

2.3 簡明適用性

在利用多層次分析方法進行評價的過程中，發現涉及到的影響因素很多，每一個因素對綠色建筑物評價結果都有很大的影響。但是，對每個因素都進行分析會有很大的工作量，因此，在實際工作中應該根據最終評價目的選取其中最主要的影響因素，簡化評價體系。這樣一方面減少工作量，另外一方面也能夠提高評價結果的正確性。

3 綠色建筑設計方案評價體系的構建

3.1 界定綠色建筑設計方案評價范圍

綠色建筑物對生態環境的影響與評價體系對各個因素界定的范圍有關，界定范圍中，負面效應占據比例越大對生態環境危害越大；負面效應占據比例越小對生態環境危害越小。因此，要合理界定綠色建筑設計方案評價范圍，盡可能減少負面因素占據比例，科學建立評價邊界。現在，國內外都有建立評價邊界，例如，加拿大的GB Tool、美國的LEED等評價體系都是針對區域和地球環境容量界限進行的，但是這些邊界范圍體系中都設有一個開放區域，區域中的不確定因素也是造成生態環境危害的原因之一，世界上建筑物環境效率評價邊界最明確的是日本的GASBEE體系，該體系提出以用地邊界和建筑物最高點之間的假想封閉空間作為建筑物環境效率評價的封閉體系，也為我國制定評價體系界定范圍提供參考。

3.2 構建綠色建筑設計方案的評價指標

參照我國GB/T50378—2006《綠色建筑評價標準》及《綠色建筑技術導則》的要求，結合國外相關成果，對我國的綠色建筑試劑方案評價體系進行優化，確定綠色建筑指標體系由節地與室外環境、節能與能源利用、節水與水資源利用、節材與材料資源、室內環境質量和運營管理6類指標組成，并借鑒各個國家的優缺點建立適合于我國的綠色建筑設計方案評價體系，如圖3所示。

圖3 綠色建筑設計方案指標體系

4 綠色建筑設計方案評價指標權重的確定

4.1 改進的層次分析法

使用層次分析法分析綠色建筑設計方案可以從定性與定量兩個方面進行。首先，根據解決問題的總目標分析存在的影響因素或者是需要滿足的指標，再分析子因素或子指標的影響元素，以此類推，將問題層次化，并且建立層次與層次之間的隸屬關系。其次，借助1—9比率標度法構建判斷矩陣，求解判斷矩陣的特征向量或特征值，得到最相應層次的因素權重，從最低層次依次往上計算，計算出各個方案對于總目標實現的可能性，并排序。層次分析法依賴于使用人員的經驗，使用人員根據從業經驗，判斷達到目標所需要，傳統的層次分析法為保證分析結果的準確性，使用1—9標度法將人的判斷定量化，是經過多年技術人員都反復實踐發現這種方法既增加了分析的難度，也降低了分析的準確性，并提出將傳統的層次分析法簡化，構建三標度判斷矩陣，操作簡單，準確性高于傳統的1—9比率標度法。

4.2 評價步驟

(2)

(3)

5 綠色建筑設計方案評價體系的應用

綠色建筑設計一是要保證建筑本身的成本、功能以及質量達到要求；二是要保證評價體系能夠評價整個綠色建筑物施工過程。以綠色建筑物的節能設計為例子，首先明確設計方案的總目標——節能，并確定綠色建筑節能設計方案從規劃設計、節能技術、水資源利用技術和資源材料四方面進行評價；其次，確定影響此四大方面評分的基本因素，對于規劃設計，其影響因素主要有三個：達到綠化環境的要求、合理設置地下綜合功能室、合理利用廢棄場地；關于節能設計，在整個設計過程中，需要計算建筑物的能源消耗情況，設計圍護結構，設計太陽能熱水系統和安裝空調系統等；關于水資源利用技術，一般在綠色建筑節能工程項目中建設人工濕地系統，還有生活污水再回收利用的系統，既能夠節約水資源，又能夠提升濕地水質量，并且濕地中的水用于清潔和植物生長；關于資源材料，嚴格按照國家要求選材和使用。再次根據判斷矩陣計算出各個因素相對應的權重。基于這些影響因素，技術人員列舉多個設計方案，然后聘請該領域的技術專家、業主、建筑商以及第三方人群對其中的評價指標進行打分(滿分為10分)，避免出現單一人群的主觀偏好影響。綜合各方面的評分結果，確定最終的方案。

6 結語

綜上所述，層次分析法主要是從定性和定量兩個方面對綠色建筑設計方案進行評價，在評價過程中主要根據我國新修訂的《綠色建筑評價標準》( GB /T50378-2014)完成，改變傳統的1—9標度法，選擇構建3標度判斷矩陣計算出各個因素對應的權重，結合專家評分得出最優方案，結果真實有效，為我國綠色建筑物項目評選綠色建筑設計方案提供新思路，加快我國綠色建筑發展速度，也為保護生態環境的做出一定貢獻。