基于可持续发展角度的绿色建筑评价模型研究与设计★

尹 东 衡

(南华大学设计与艺术学院，湖南 衡阳 421001)



基于可持续发展角度的绿色建筑评价模型研究与设计★

尹 东 衡

(南华大学设计与艺术学院，湖南 衡阳 421001)

阐述了绿色建筑评价模型的概念，分析了国内绿色建筑评价模型的研究现状，探讨了主成分分析法与因素重组分析法在构建绿色建筑模型中的应用，并探索了利用灰色多层次评价法构建绿色建筑模型的方法，有助于提高绿色建筑评价的准确性。

绿色建筑模型，可持续发展，灰色评价法，评价指标

1 基于可持续发展角度的绿色建筑评价模型概念

20世纪中期以后，以生态学为基础的可持续发展思想逐步普及开来，和许多学科相互融合，最后在80年代提出了“绿色建筑”的概念。“绿色”的含义就是保护自然资源，规范人类活动，使自然进入良性循环状态。从经济层面讲，是要追求经济和生态的平衡，不仅要促进经济持续发展，还要建设有利于自然生态的保护性经济。因此，绿色建筑属于可持续发展的其中一个环节，是可持续思想在建筑行业的集中表现。可持续发展是推广绿色建筑的首要目标，也是绿色建筑的根本精神所在。

绿色建筑评价模型是绿色建筑施行的具体根据。研究并设计绿色建筑评价模型，必须把可持续发展思想作为明确指标及发展准则，将各种环境问题与人类的需求有机结合起来，积极保护人类赖以生存的自然生态环境。研究并设计出一套科学的绿色建筑评价模型，能够使“绿色建筑”的概念具象化，同时引起人们的关注，让广大群众认识到“绿色建筑”的内涵与重要性。设计绿色建筑评价模型，可以在较为广泛的市场区域中建立起适当的规范与标准，使开发商与业主之间的信息更加对称，便于消费者辨别出刻意炒作的伪绿色建筑，从而达到优化建筑市场的目的。

对绿色建筑实施科学评价，设计出相关研究模型，是当前专业人员亟需完成的首要工作，同时也直接关系到绿色建筑的正常发展。现阶段，全球很多发达国家都开始对绿色建筑实行研究与探索，并获得了一定的成果，而我国在绿色建筑领域的研究还停留在初级阶段[1]。所以，国内相关人员应当积极引进国外先进技术经验，同时结合我国的具体情况，打造出科学、简便、操作性强的评价模型，确立一套因地制宜的合理建设指标，推动我国绿色建筑事业全方位发展。

2 国内绿色建筑评价模型的具体分析

绿色建筑的评价模型可以分为许多种，每种不同体系下的评价模型都代表了绿色建筑的本质特征。国内当前所用的绿色建筑评价模型属于一种较为简洁的线性求和方式，对每个指标都设定出最低数值，并且确保这些指标之间不存在权重差异，只要达到最低值便可得分[2]。在绿色建筑的初级发展阶段，这一方式从某种程度上讲极大地促进了市场改革，因而具有较为显著的优势，这类简单易懂的数学模型更加容易被业外人士所认同并接纳。后来，市场对绿色建筑的功能评价出现了进一步发展，在研究与设计评价模型时开始把整个市场的平衡发展放在首要位置，并把早期与晚期的所有参与者都归入了设计范畴[3]。这一方式实际上具有较大的局限性，且本身存在许多漏洞，比如忽略了权重指标对评价模型的影响，也无法较为客观地体现出同一水平中不同评价目标的差异性[4]。这些问题使得建设人员无法达到更高的技术水准，也会在一定程度上阻碍绿色建筑的健康发展。从当前国内绿色建筑的实际发展趋势与市场需求看，改进原来的设计模型可以让绿色建筑的各类性能大幅度提升，从而造福人类。因此，专业人员可以把经过改良的评价模型导入国内绿色建筑评价系统中，进而展现出更为综合、全面、平衡的评价优势，完善国内绿色建筑评价体系。

3 利用主成分分析法与因素重组分析法构建绿色建筑模型

3.1 主成分分析法与因素重组分析法的概念

主成分分析法也叫做主分量分析法，主要是运用了降维的理念，经由数学的变换法则把多指标问题转变成少数综合指标的科学计算法[5]。这一方法可以把高维空间的问题转移至低维空间再进行处理，从而让问题变得更加直观，达到简化问题的目的。并且这部分综合指标之间不存在直接联系，还能够提供原来指标的大多数信息。因素重组分析法是对各种因素水平和指标组成的虚拟系统函数值进行分别运算，把原有的系统性态函数与之展开对比，体现出虚拟系统和原来系统之间的相似度。这两个系统间的近似值越小，则说明影响程度或关联性就越高，如果相反，则说明影响程度越低。下文共建立了27个评价指标体系。在指标体系中，所关系到的变量有很多，且这些变量之间都有着一定的关联性，因此检测数据所体现出的信息在某种程度上也会出现重叠现象，属于典型高维空间问题范畴。所以，可以先利用主成分分析法进行降维，除掉冗余部分，突出重点。此后，再运用指标呈现的信息，凭借因素重组分析法把定性与定量信息以不同的渠道输入系统内，然后集中处理，最终生成聚集状的系统性态函数表，便于实施综合评价。

3.2 主成分分析法与因素重组分析法在建模中的应用

绿色建筑评价指标是采用了各种定性与定量指标，最终形成的高级体系。要找到27项指标之间的联系，获得核心影响因素，才能得出准确的评价结果，具体应用方法可见图1。这一模型不仅结合了复杂的指标体系，还对其进行整理归纳，突出了重点信息，也符合我国对绿色建筑的评价标准。

其中，Φki为第T个样本内第K个指标和maxΦki的近似值，并且同minΦki的近似度为1-Φki，i为第i个区间(i=1，2);Φk(T)为第T个样本内第K个指标的实际数值；maxΦki为Φk(T)所处区间的上部；minΦki为Φk(T)所属区间的下部。然后按照各个水平值以及各项指标的近似度，确立聚集型矩阵，把聚集矩阵内的数字录入GENREC重新构建分析软件的文档里，再运行软件，利用输出结果算出绿色建筑整理后的各项指标在三类水平上的重要程度之和值fi(i=1，2，3)，算出评价水平值的最终呈现度pi(i=1，2，3)。则：

此后，算出绿色建筑的最终评价值w，可知：

其中，pi(i=1，2，3)为评价水平值的最终呈现度；ei(i=1，2，3)为低水平下部值、中水平中部值与高水平上部值，依据w的值，结合我国绿色建筑评价标准，便可确定出绿色建筑的等级。

4 利用灰色多层次评价法构建绿色建筑模型

4.1 灰色多层次评价法的概念

在控制论里，人们大多采用颜色的深浅表示信息的确切程度。黑色代表的是未知信息，白色代表的是已知信息，而灰色则代表的是部分信息明确。因此，信息未知的系统也可以称作黑色系统，信息完全明了的系统可以称作白色系统，而信息没有完全知晓的系统就称作灰色系统。灰色系统处在白色系统与黑色系统之间，这种系统的评价方法主要包括层次分析法、模糊综合评价法、数据包解析法、人工网络评估法、灰色综合评估法等[6]。每一种评价法都有着各自的背景，也会存在或多或少的问题，所以，选择合适的评价法，可以提高模型构建的准确性。

灰色评价法主要是把定性分析与定量分析有机结合起来，能够高效处理好评价指标无法量化与统计的相关难题，还能够排除人为因素造成的许多影响，所以其评价结果会更为精确。灰色评价法的应用过程比较简洁，可以为大多数人所理解、接纳。其数字也不用实行统一化处理，可运用原始数据直接展开运算，因此可靠性很高。其评价指标体系还可以按照实际情况增加或减少，不需要预备过多样本，只要有部分典型样本，就可以进行评价。

4.2 灰色多层次评价法在建模中的应用

依据评价指标体系，U可以表示一级评价指标Ui的集合，写作U={U1，U2，U3，U4},Ui(i=1，2，3，4)。表示二级评价指标Vij组成的集合，可以写作Vi={Vi1，Vi2，…，Vin}。假设在一定区域内接受评价的建筑S(S=1，2，…，q)，W(s)为第S个接受评价对象的综合评估值，则灰色多层次评价的具体操作步骤如下所述。

4.2.1 评价指标的评级标准

利用评级标准，把Vij转换为定量指标，并使用专家评分法，将其划分成A，B，C，D四个等级，再赋予其一定的分值。这一分值越大，说明评价等级越高。

4.2.2 确定指标Ui，Vij的权重

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

4.2.3 求出样本矩阵

按照评价表的标准，可以算出第S个接受评价对象的评价样本矩阵：

4.2.4 确立灰色种类与评价系数

确立灰色种类实际上就是找出灰色类别的等级数据、灰度及其白化函数。假设g=4，评价灰度序号是e=1，2，3，4，总共有4个评价灰度，即A，B，C，D这4个等级。对于评价指标Vij而言，第S个接受评价目标的灰度评价系数为xije(s)，fe是灰度e的白化权函数，对于评价指标Vij而言，第S个接受评价目标的灰度评价系数是xtj(s)。

4.2.5 最终评价

根据评价指标Vij对于第S个接受评价目标采用第e个灰度评价权利，由于灰度共有4个，则对于e=1，2，3，4，第S个接受评价目标的指标Vij对于灰色评价权向量rij(s)就可以求出相应的值。把第S个接受评价目标的指标Ui所对应的指标Vij与每个评价灰度指标综合权衡以后，可以得出第S个接受评价目标的指标Ui所对应的指标Vij关于灰度评价的矩阵。最后，对Ui进行全面评价，把最终结果记作Bi(s)，则Bi(s)=AiRi(s)=bi1(s)，bi2(s)，bi3(s)，bi4(s)。则第S个接受评价目标的指标W可记作B(s)，B(s)=AR(s)=(b1(s)，b2(s)，b3(s)，b4(s))。该系统内，参照BREEAM的评价，对A,B,C,D四个等级赋予4分、3分、2分、1分，即可对绿色建筑作出准确评价。

5 结语

针对绿色建筑的评价并不是一个总结性的评判，其主要功能是让设计者、建造者以及使用者明白怎样的条件才是绿色建筑达标的条件，并教会设计人员应当如何策划，如何研究设计，让绿色建筑能够真正符合我国的相关标准[1]。绿色建筑的评价不仅具有鉴定性，还具有一定的指导性，专业人员一定要找到科学的绿色建筑模型设计方法，提高评价的准确性。

[1] 夏立明,潘金双,王亦虹.绿色建筑评价指标体系和模型研究[J].建筑经济,2010(6):97-101.

[2] 臧 朋,邵必林.生态视角下的绿色建筑评价方法研究[J].建筑科学,2014(2):19-23.

[3] 张 雷,姜 立,叶敏青.基于BIM技术的绿色建筑预评估系统研究[J].土木建筑工程信息技术,2011(1):31-36.

[4] 柯园园,钱经斗.基于AHP熵权法的绿色建筑评价模型研究与应用[J].砖瓦,2015(8):50-53.

[5] 郑晓云,李 畅,王 雨.基于主成分分析的绿色建筑评价体系研究[J].经济师,2015(2):173-174,176.

[6] 鲍学英,王起才,王恩茂.基于灰色聚类法的绿色建筑设计方案评价[J].建筑经济,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★:湖南省教育厅科研项目(项目编号：15c1187)

尹东衡(1975- )，男，硕士，讲师

TU201.5

A

·绿色环保·建筑节能