基于层次分析法的建筑节能方案模糊综合评价

摘 要：为了全面评价建筑节能方案的各项性能指标，文章建立了建筑节能方案的评价指标体系，利用层次分析法确定了各项性能指标的权重系数，运用模糊综合评判法对其各项性能指标进行评价。采用实例验证了层次分析法与模糊综合评价相结合的合理性与有效性。

关键词：建筑节能方案；模糊综合评价；层次分析法

引言

近年来，资源严重短缺、能源极其紧张、环境加速恶化已成为我国可持续发展道路上的巨大挑战，而建筑业及相关产业的耗能接近国民生产耗能的一半。为了节约资源、保护环境，从可持续发展的角度提出的绿色建筑设计理念用于指导建筑节能设计[1]。我国各地积极开发了绿色建筑项目，并开始了绿色生态城市规划建设。建筑设计方案的优选是建设项目前期决策的关键。文章基于层次分析法，构建了一套建筑节能方案模糊综合评价体系，促进节能环保型建筑的快速发展。

1 建筑节能方案评价指标

建筑节能方案评价体系的构建应充分考虑建筑节能方案指标构建的原则，由此确定以技术指标、经济指标和施工指标为主要评价指标的建筑节能方案评价体系[2]。

1.1 技术指标

技术指标主要包括建筑设计的五大方面，即照明系统、供热制冷系统、给排水系统门窗、墙体。在不影响照明效果的情况下，不应采用大能耗的照明产品而使用低功率而发光效率高的光源。此外光源的密度分布设计也是重要的节能设计；供热制冷系统是耗电量最大的一个部分，提高供热制冷系统的能效是建筑节能的重要途径。鼓励使用高效率主机和供热制冷节能高新技术；给排水循环系统的节能设计大多体现在别墅和酒店的绿化用水、景观用水和泳池用水上。这需要对雨水贮藏系统、中水再利用系统和节水浇灌系统进行节能设计。对于普通家庭则应采用节水型用水器具，这主要包括阀门和管道；门和窗是建筑物围护结构系统中重要的组成部分。除了密闭、采光、通风、隔声减噪、防水、防火等基本功能外，其在节能方面还应做到保温和隔热。针对采用不同保温材料制造的门窗，提出更详细节能设计方案；对建筑墙体的节能设计主要考虑其内外部的保温设计，特别是对外墙的保温设计。保温材料的选择和保温材料厚度的计算对建筑墙体的节能设计至关重要。

1.2 经济指标

经济指标针对建筑节能方案的资金投入和效益进行评价，这需要对建筑节能方案资金投入与产出的经济信息（如工程造价、运行维护费用、节能收益、拆除费用）进行收集和分析。

1.3 施工指标

建筑节能方案除考虑技术和经济类指标外，还应考虑施工指标。施工指标指把建筑节能设计方案中采用的节能技术的成熟程度和由此带来的风险。施工指标主要包括施工难度、建设工期和耐久化设计。

2 建筑节能方案综合评价体系

模糊综合评判法是利用模糊数学中模糊变换原理和最大隶属度原则，考虑与被评价事物相关的各个因素或主要因素，对其所做的综合评价[3]。

2.1 因素集

因素集F是以影响评判对象的各种因素为元素组成的集和。建筑节能方案评价指标体系分为两个层次。第一层为总目标因素集，即：F=（F1，F2，F3）。F1，F2，F3分别代表技术指标、经济指标和施工指标。第二层为子目标因素集。F1=（F11，F12，F13，F14，F15）。F11，F12，F13，F14，F15分别代表照明系统、供热制冷系统、给排水系统、门窗和墙体。F2=（F21，F22，F23，F24）。F21，F22，F23，F24分别代表工程造价、运行维护费用、节能收益和拆除费用。F3=（F31，F32，F33）。F31，F32，F33分别代表施工难度、建设工期和耐久化设计。

2.2 评价集

评价集E是评价人员对各层次指标所给出的评语集和。根据建筑节能方案各项性能指标的特点，给出评价集E=（E1，E2，E3，E4，E5）。E1，E2，E3，E4，E5分别代表优秀、良好、中、一般和较差。相应的评分为T=（10，8，6，4，2）。

2.3 权重系数向量

文章采用层析分析法来确定各指标权重系数。针对每层每项的各个因素进行两两比较，确定矩阵中各元素的值，其赋值标准按元素i相对元素j的重要性比例尺度uij给出。相应地，元素j相对于元素i的重要性比例尺度为uji=1/uij。这样便可以构成一个以重要性标度为元素的两两比较判断矩阵U。文章的判断尺度标度从1到5。它们的含义分别是：1代表两元素同等重要；2代表元素i稍微重要；3代表元素i明显重要；4代表元素i重要得多；5代表元素i极其重要。根据得出的判断矩阵，采用特征根法求出判断矩阵的最大特征根和相应的特征向量，然后将所得特征向量归一化处理即可作为权重系数向量W。

2.4 评价矩阵

为得到各个因素与评价集的隶属程度，需要单独对每个因素进行评判。采用归一化处理，每一因素与各个评价集的隶属程度之和应等于1。可以得到相对应的单因素模糊综合评价矩阵M。

2.5 综合评判

当各个一级指标和二级指标的权重系数向量W和评价矩阵M为已知时，便可做模糊变换来进行综合评判。利用矩阵相乘C=W·M可以得到一级指标和二级指标的评判向量C。从而综合评判一级指标和二级指标与评价集的隶属程度。

3 实例分析

文章以西安市长安区一座办公大楼为研究对象，运用二级模糊综合评判法对其性能指标进行分析评价。

3.1 指标权重向量

采用专家打分法对一级和二级指标中的各个因素进行评价。本次调查选取了建筑设计领域的专业人员共8人。各位专家根据建筑节能方案各性能指标的重要程度并结合判断尺度标度给出了判断矩阵中各个元素的值，得到了判断矩阵和最大特征根所对应的特征向量。将所得的特征向量进行归一化处理得到权重向量：W，W1，W2和W3。

3.2 判断矩阵及综合评判

为了建立单因素模糊评价矩阵，我们同样采用了问卷调查法。专家依次对二级指标中的各个因素进行打分。通过对调查结果进行平均处理，最终得到二级指标单因素判断矩阵M1、M2和M3。根据文章所求得的二级指标权重向量，由评判计算公式Ci=Wi·Mi，即可求得一级指标模糊综合评判结果C1，C2和C3。在一级的模糊评判计算结果的基础上，构建一级单因素判断矩阵M=（C1，C2，C3）。由一级综合评判计算公式C=W·M，得一级指标的综合评判结果为：C=（0.2139，0.2714，0.3637，

0.1127，0.0383）。结果表明：对此办公大楼节能方案的综合评价，最终得到综合评分为K=C·T=7.0198。

4 结束语

建筑节能方案评价是一个多因素综合评估问题，通过应用模糊数学的处理方法就可以得到一个模糊评判结果。文章采用层次分析法与模糊综合评判相结合的方法建立了建筑节能方案模糊综合评价数学模型。通过对某办公大楼节能方案的综合模糊评价，验证了采用层次分析法与模糊综合评判相结合进行建筑节能方案模糊综合评价的合理性与可靠性。模糊综合评判法具有较高的科学性与客观性，决策者可以根据实际情况给出不同评测指标和权重，快速有效地评价建筑节能方案，具有一定的理论意义和实践意义。

参考文献

[1]中国城市科学研究会.中国绿色建筑[M].北京：中国建筑工业出版社，2013.

[2]王美艳.中国绿色建筑的设计理念与评估研究[J].艺术百家，2011（3）：210-212.

[3]尹文浩.基于灰色系统理论的住宅建筑节能评估综合研究[D].西安：长安大学，2008.

作者简介：雷宁（1986，8-），女，籍贯：江西省丰城县，现职称：助理工程师，学历：本科，研究方向：建筑。