李輝山，穆 超

（蘭州理工大學 土木工程學院，甘肅 蘭州 730050，E-mail：444267523@qq.com）

隨著我國城鎮(zhèn)化建設的速度加快，“十三五”規(guī)劃綱要提出到2020 年，城鎮(zhèn)新建建筑效能水平較5 年前提升20%，城鎮(zhèn)中新建的綠色建筑比重達到總建筑面積的一半，綠色建材的使用比例提升超過40%[1]。但是由于全國各地區(qū)氣候差異大，經(jīng)濟發(fā)展不均衡，導致各地公共建筑在資源節(jié)約方面差異明顯，經(jīng)濟市場因素帶來的差異驅動成為阻礙綠色建筑發(fā)展的因素之一。近年來我國綠色建筑在管理制度、技術改造、評價體系上不斷完善，但從實際情況來看，缺乏對于綠色公共建筑的經(jīng)濟效益研究，市場上對綠色建筑的增量成本和增量效益的概念還過于籠統(tǒng)和單一。

學術界一直在努力的研究和探索，緊跟國家政策的改變，以標準為先導，推動綠色建筑向前發(fā)展的理念是國際上普遍認可的。其中德國可持續(xù)建筑協(xié)會（DGNB）所編制的第二代“綠色建筑評價體系”針對不同使用功能的建筑建立了評價體系模塊，在量化評分和標準值的設置方面?zhèn)戎攸c不同，是德國多年來可持續(xù)建筑實踐經(jīng)驗的總結和升華，適用于歐盟標準，注重生態(tài)品質的提升，堅持一體化設計[2]。美國LEED V4 版本針對不同地區(qū)的氣候環(huán)境制定了區(qū)域優(yōu)先指標，并且強調在早期設計時關注相關能耗性能數(shù)據(jù)，致力于促進使用LCA 工具和基于LCA 的決策，從而促進市場轉型和提高數(shù)據(jù)庫質量，結果將創(chuàng)建的建筑物模型和建筑物本身應用的改進措施進行分析比較[3]。

我國于2019 年3 月正式發(fā)布了《綠色建筑評價標準》（GB/T 50378-2019），從安全耐久、健康舒適、生活便利、資源節(jié)約、環(huán)境宜居五大評價指標和提高創(chuàng)新加分項等70 項小評分項對綠色建筑進行綜合評價，增加基礎級等級，在滿足全部控制項要求達到基礎級之后，每一類評分項得分不小于其評分項滿分值的30%才滿足一、二、三星級的評判標準，總得分逐級增加。隨著建筑工業(yè)化、海綿城市、健康建筑等新領域和新方向的不斷發(fā)展，2014年版的綠色建筑評價標準已經(jīng)不再適應，新版標準以“以人為本”為核心，“四節(jié)一環(huán)?！睘榧s束，從規(guī)劃、設計、施工、運營、拆除等全壽命周期，考量了各個地區(qū)之間的氣候、環(huán)境、資源、經(jīng)濟等多方面的因素，這些都是我國綠色建筑從無到有的不斷總結和發(fā)展的產(chǎn)物[4]。

1 公建項目資源節(jié)約評價體系的建立

1.1 資源節(jié)約的技術分類

根據(jù)（GB/T 50378-2019）《綠色建筑評價標準》的規(guī)定，參考以往眾多學者[5～9]對綠色建筑的研究，細化技術分類指標。

節(jié)地與土地利用準則項主要利用的技術有集約利用土地技術、地下空間利用技術、多體系停車占地使用技術；節(jié)能與能源利用準則項主要分為圍護結構優(yōu)化技術、暖通空調利用技術、暖通降耗技術、電氣設備節(jié)能技術、可再生能源利用技術（結合當?shù)刈匀粭l件）；節(jié)水與水資源利用主要使用的技術分為高效率清潔用具使用、環(huán)境功能設施節(jié)水技術、雨水多功能綜合利用技術、生態(tài)水處理與循環(huán)利用技術、非傳統(tǒng)水源使用技術；節(jié)材與綠色建材準則項主要分為設計裝修一體化、材料與構件合理選擇、工業(yè)化內(nèi)裝部品使用、可循環(huán)利用材料合理選擇、綠色建材利用。

1.2 評價指標的選定

以微觀經(jīng)濟學的價值理論來評估資源節(jié)約技術的成本和效益，對有關的外在成本和效益進行內(nèi)在化計算，通過對一系列效益指標的分析，確定項目資源節(jié)約技術的可行性[10]。以往是選擇凈現(xiàn)值、折現(xiàn)率、各階段增量成本、節(jié)能增量效益為指標，而本文選擇增量投資回收期、增量投資內(nèi)部收益率（ΔIRR）對綠色公共建筑資源節(jié)約的各項技術效益進行綜合經(jīng)濟性評價。

投資回收期指以投資項目的凈收益抵償全部投資（固定資產(chǎn)投資和流動資金投資）所需要的時間；一般以“年”為單位，通常以建設開始年算起，若從投產(chǎn)時間開始算，需要特別注明；綠色建筑的增量成本是為了達到某一水平的綠色建筑標準而可能要在“基準成本”下額外增加的成本投入，可分為增量設計成本、增量建設成本、全過程增量咨詢成本及增量運營和維護成本[11]。綠色公共建筑在全生命周期的增量效益可分為增量經(jīng)濟效益、增量環(huán)境效益和增量社會效益，對其進行數(shù)據(jù)的量化，可直觀地反映出建造綠色公共建筑的意義，所產(chǎn)生的經(jīng)濟效益和社會效益讓消費者（開發(fā)商、租客、直接使用人等）對綠色公共建筑的經(jīng)濟價值進行評估，尤其是在環(huán)境條件脆弱的西部地區(qū)，往往受經(jīng)濟因素的影響，人們對綠色建筑的認識還處于一個模糊的階段，最直接的方式就是通過其經(jīng)濟效益讓大眾直觀感受到綠色建筑帶來的好處，不斷消除公眾對新一代公共建筑的偏見和誤解。

1.3 多層級評價體系

經(jīng)濟評價體系由于對指標選取的不同，所能體現(xiàn)的性能也不盡相同，需要遵循繁簡始終、可度量性、全壽命周期的原則，全面、科學、客觀地反映綠色公共建筑全壽命周期資源節(jié)約的經(jīng)濟性。通過對資源節(jié)約技術的梳理和對評價指標的選定，根據(jù)區(qū)間層次分析法的基本原理，本文確定的經(jīng)濟評價體系，如圖1 所示。

圖1 經(jīng)濟評價指標體系結構

2 區(qū)間層次分析法與多級可拓法交叉模型

2.1 評價指標權重的的確定 2.1.1 構造區(qū)間判斷矩陣

為弱化每一層元素的人為主觀性，對同一層次的元素，以上一層元素為基準，進行兩兩比較，構造兩兩判斷矩陣A，如下：

式中，ija-和+ija 表示第i 個元素和第j 個元素相對于目標重要值的上下限，可參照層次分析法確定其比值。i，j=1，2，…，n。

2.1.2 技術層根據(jù)指標計算區(qū)間權重

利用特征向量法分別求A-和A+的最大特征值所對應的具有正分量的歸一化特征向量X-和 X+，然后計算特征向量負分量系數(shù)α 和正分量系數(shù)β。

2.1.3 一致性檢驗

計算一致性檢驗指標CI，式中n 表示判斷矩陣的階數(shù)。其中，(AW)i表示Aω 矢量的第i 個分量。

當CI=0，其數(shù)據(jù)具有完全一致性，所產(chǎn)生的矩陣成立；當CI≠0，則需要通過計算，重新對矩陣的一致性進行查驗。

2.2 無量綱化處理指標數(shù)據(jù)

由于原始指標存在隱含的增量信息，靜態(tài)問題無量綱化處理顯然不合理，故采取指標問題一致化處理的方法，對指標極值化處理，Xij∈[0，1]，最大值為1，最小值為0[12]。

無量綱化的目的就是消去不同單位、量級上的信息差異。根據(jù)《綠色建筑評價標準》（GB/T 50378- 2019）對綠色建筑評價等級的劃分，當滿足所有控制項時，綠色建筑達到基礎級，在滿足基礎級的基礎上，每類指標的評分項不應小于其評分項滿分值的30%才將其評為一、二、三星級。其中資源節(jié)約指標總分200 分，在評價指標項目中占分最多，足以顯示出資源節(jié)約對綠色建筑評價的重要意義，對其進行經(jīng)濟評價，從經(jīng)濟的角度向開發(fā)商、消費者以及建設單位傳達綠色公共建筑的經(jīng)濟效益價值；各等級之間的得分區(qū)間按照換算為：一星級區(qū)間為[57，85），二星級區(qū)間為[85，129），三星級區(qū)間為（129，200]，對其評價等級的數(shù)據(jù)進行無量綱化處理，則一星級為[0，0.196），二星級為[0.196，0.503），三星級為[0.503，1.000]。

2.3 多級可拓評價

2.3.1 確定經(jīng)典域、節(jié)域和待評價物元

（1）經(jīng)典域指標的確定。當Nj為標準事物，其關于特征向量cj所確定的限制區(qū)間＜aoti，boti＞時，經(jīng)典域則表示為：

式中，Rot為經(jīng)濟評價指標層的經(jīng)典域物元；Not為資源節(jié)約技術指標類別；Cj為Not的單個技術指標。

（2）節(jié)域指標的確定。各個技術層的因素都會成為影響資源節(jié)約經(jīng)濟評價的節(jié)域物元，節(jié)域可表示為：

式中，Rp為經(jīng)濟評價指標層的節(jié)域物元；Np為資源節(jié)約經(jīng)濟評價類別個體；Vpj為節(jié)域指標的值域。

（3）待評價物元的確定。各個準則層所關聯(lián)的技術層就是可拓模型中所對應第一等級的可拓目標，根據(jù)所計算出的特征值對待評物元的物質單位進行評價。

式中，N 為資源節(jié)約經(jīng)濟評價的指標層的待評指標；Vi為關于特征值Cj的取值。

2.3.2 關聯(lián)函數(shù)的建立和計算

根據(jù)關聯(lián)函數(shù)的相關公式和定義，計算待評價事物關于各分控制層指標類別的等級關聯(lián)度，若設KJ[Vi(x)]表示待評物元第i 個指標值Vi(x)屬于經(jīng)典域Votj的關聯(lián)度，則有：

然后通過式（7）來計算待評事物關于等級j的關聯(lián)度：

式中，ωi為各指標的權重系數(shù)，且有

對每一項技術按照指標層所得出的數(shù)據(jù)進行計算，得到技術層的關聯(lián)度矩陣：

2.4 多級可拓評價模型的計算

將運用區(qū)間層次分析法所計算的各技術層指標的權重和可拓學所計算的關聯(lián)度矩陣相結合[13]，計算得出指標層關聯(lián)矩陣，再對其進行評價等級計算，過程如下：

（1）技術層的可拓評價。由技術層指標的權重向量 Wi=(ωijk)與其對應各等級的關聯(lián)度矩陣Kj(cijk)相乘，計算出技術層關聯(lián)度矩陣Cm（i，j，k，m=1，2，…，n），即Cm= Wi×Kj=(cijk)。

（2）準則層的可拓評價。由準則層指標的權重向量Wi=(ωik)與其對應技術層的關聯(lián)度矩陣Cm相乘，計算出技術層關聯(lián)度矩陣Bm（i，k，m=1，2，3，…，n），即Bm=Wi×Cm。

（3）目標層的可拓評價。由目標層指標的權重向量Wi=(ωk)與其對應準則層的關聯(lián)度矩陣Bm相乘，計算出技術層關聯(lián)度矩陣Am（i，k，m=1，2，3，…，n），即Am= Wi×Bm。

（4）確定評價等級。根據(jù)最大隸屬原則，綠色公共建筑針對目標層經(jīng)濟評價的關聯(lián)矩陣Am中，關聯(lián)度最大值所對應的等級就是其建筑資源節(jié)約的評價等級，即當Kmaxj(S)=Kj(Am)時，則評價對象的綠色等級為j 級，對其數(shù)據(jù)進行規(guī)范化處理。

對于同一技術層的指標而言，需計算所處等級的偏向特征值J*，根據(jù)J*的值，可以對評價指標擇優(yōu)選擇，J*的值越大，表示該評價指標所屬的等級越高。

3 案例分析

陜西西安某綠色公共建筑，總用地面積9478.44 m2（14.22 畝）。其中建設用地面積7603.30 m2（11.41畝），代征道路用地1875.14 m2（2.81 畝）。擬建建筑為二類高層公共建筑，建筑耐火等級地上二級、地下一級，屋面防水等級為Ⅰ級，地下室防水等級為一級，結構安全等級二級，建筑物設計使用年限為50 年，抗震設防烈度為8 度。本文以其中主建筑為研究對象，地上5 層，地下1 層。

3.1 增量成本與增量效益分析

根據(jù)該綠色公共建筑資源節(jié)約準則層的分類， 對其所采用的技術措施按照類別進行分析，分別對每一項技術措施所產(chǎn)生的效益成本比BCR 進行計算，如表1 所示。

表1 指標經(jīng)濟數(shù)據(jù)匯總表

3.2 計算技術層指標權重

根據(jù)區(qū)間層次分析法的基本原理，結合表1 所計算的指標經(jīng)濟數(shù)據(jù)計算指標權重（見表2）。

表2 準則層評價指標權重數(shù)據(jù)表

3.3 指標權重無量綱化處理

由于評級指標具有不同的量綱單位和量綱，故根據(jù)無量綱化公式對表2 中的數(shù)據(jù)進行處理，如表3 所示。

表3 指標數(shù)據(jù)無量綱化

3.4 指標層可拓評價

根據(jù)指標層的物元、技術層的節(jié)域和準則層的待評價物元式（8）～式（10），得出指標層的待評價物元Ri，i=1，2，…17。

由式（11）～式（15）建立關聯(lián)函數(shù)，計算指標層等級關聯(lián)矩陣：

同理，根據(jù)評價指標隸屬于第t 個評價等級的關聯(lián)度，ρ(x，Votj)與點xi和區(qū)間[Vi(x)]的距，可得出關聯(lián)度矩陣。

3.5 評價等級計算

由指標層、技術層、準則層、目標層的權重向量Wi與其對應關聯(lián)度矩陣Cm相乘，根據(jù)式（16）～式（18），依次對技術層、準測層、目標層進行可拓評價。

3.6 確定目標層所屬等級

對于目標層而言，由于指標屬于最終一級，須對其偏向特征值進行計算，當J=1，2，3，由計算指標得知，目標層的星級等級為三星級，即本綠色公共建筑項目資源節(jié)約的經(jīng)濟性星級為三星級。根據(jù)式（19）～式（20）計算其偏向特征值：

印證了整個指標計算的正確性，特征值J*＞2，故所屬等級為三星級。說明該綠色公共建筑在資源節(jié)約方面達到了國家標準要求的三星級，綠色程度高，為地區(qū)發(fā)展綠色公共建筑提供的切實可靠的參考意見。

4 結語

本文將已建成的某公共建筑項目作為目標，從資源節(jié)約的角度出發(fā)，將綠色公共建筑的投資回收期和效益成本比（CBR）作為指標，對于公共建筑所利用的各項技術和各種綠色能源材料進行測算， 為節(jié)地、節(jié)能、節(jié)水、節(jié)材分目標層提供數(shù)據(jù)參考，為推動西部地區(qū)發(fā)展綠色建筑提供了真實的案例參考依據(jù)。構建IAHP-多級可拓模型，在減輕人為因素干擾的前提下，測算各區(qū)間層級的關聯(lián)度及關聯(lián)矩陣，減輕了傳統(tǒng)方法中一個指標評判總目標的不合理性，并且通過偏向特征值驗證所測算數(shù)據(jù)的有效性和合理性。