层次分析法在绿色建筑设计方案中的应用

蔡怀剑

(贵州民族大学 人文科技学院，贵阳 550000)

社会发展需要大量的资源物质，例如水资源、能源物质等，这些都对环境造成很大的污染，严重破坏生态环境，影响我国可持续发展。近年来，绿色建筑及其评价体系也开始出现并迅速发展。在美国等发达国家已经构建了较为完善的绿色建筑试剂评价体系，我国也于2015年1月推出并开始实施新版《绿色建筑评价标准》( GB /T50378—2014)，由此可知，我国支持绿色建筑物发展，并且给予政策上的支持。我国现有的评价体系只能够评价已经完工的建筑物，对正在施工的建筑物无法碱性详细且科学的评价，尤其是不能评价建筑物使用材料消耗对生态环境的破坏能力。为解决这一问题，相关人员应该查阅资料、大量实践构建绿色建筑的勘察、设计阶段进行评价办法，为改善绿色建筑整体生态、环境及社会效益做出一点贡献。

1 简述层次分析法

层次分析法是逐层分析上层与下层的关系，最终确定终极目标与最底层因素之间的联系，确定因素的权重和优劣排序如图1所示。此外，设计方案的技术经济分析办法也可以参照层次分析法。

图1 层次分析模型的一般形式

图2 设计方案层次分析模型

最高层次是解决问题的目的也是整个计划的总目标，中间层次是表示实现预定目标可能涉及到的中间环节，例如策略、约束和准则等。这些环节较多，可以有多个层次。最低层次是指解决问题可以用到的各种措施、方法和方案等，分析设计方案的总目标就是在这些众多目标方案中选出最优方案，可以在最低成本和最低能耗的基础上完美解决问题。换言之，最高层次的总目标也是选择最优方案，最优方案必须符合国家各项标准和准则要求，符合国家的建设方针等。如图2所示，使用层次分析法分析绿色建筑设计方案，首先该方案达到的标准是实用、经济和美观，这是层次分析模型中间层的主要标准要求；其次是制定指标，对比各个方案的定性和定量指标，根据要求的主次科学合理制定指标参数；根据参数类型制定工作方案，以此建立设计方案城市分析模型，以备后续使用。

设计层次分析模型建成后，分析各个方案的优点和缺点，根据要求将方案进行排序，根据重要性由高到低进行排序；层次总排序是将这一层次的因素相对于上一层次的总体要求而从高到低进行排序。层次排序是对上层次单一因素的重要性由高到低完成的排序，计算过程较为简单。现在一般使用1—9比率标度法完成，在计算过程中会组成相应的判断矩阵，根据算法计算出判断矩阵的最大特征值及特征向量最终换算出各个因素对上一层次某一因素的相对重要性权值，权值由高到低进行排序，其对应的因素即为对上一层次因素的重要性排序。计算出单排序权值后，乘以上一层次各个因素对应的权值即可得到层次总排序，通过上述运算过程反复进行运算就可以推得相对重要性的排序结果。判断矩阵中的最大特征根不作为一致性标准，其他特征根可以作为一致性标准，如公式(1)：

(1)

根据表1(各阶数代表的意义见表2)中的RI值和计算出的CI值计算出CR值，如果CR=CI/RI<0.10，可以得出此矩阵具有实际应用价格，如果不符合就应该重新调整判断矩阵，直到达到CR<0.10为止。

表2 判断矩阵中数字相关含义

2 绿色建筑设计方案评价体系的构建原则

2.1 整体性

绿色建筑评价体系中包含多个子系统，每个子系统只对特定的环节进行评价，多个子系统联用科学合理的评价实际方案。在构建绿色建筑设计方案评价系统时，查阅资料和实地考察，做好前期调查工作，在评价体系建立过程中探索各个环节的价值，增加评价结果的正确性。

2.2 全方位

绿色建筑物的评价体系中，一方面要分析绿色建筑物的评价体系本质和特性，另一方面要计算和统计相关数据，将定性与定量相结合，。因此在绿色建筑物的评价体系中，将定性与定量两个指标结合充分体现评价体系的全方位建立原则。

2.3 简明适用性

在利用多层次分析方法进行评价的过程中，发现涉及到的影响因素很多，每一个因素对绿色建筑物评价结果都有很大的影响。但是，对每个因素都进行分析会有很大的工作量，因此，在实际工作中应该根据最终评价目的选取其中最主要的影响因素，简化评价体系。这样一方面减少工作量，另外一方面也能够提高评价结果的正确性。

3 绿色建筑设计方案评价体系的构建

3.1 界定绿色建筑设计方案评价范围

绿色建筑物对生态环境的影响与评价体系对各个因素界定的范围有关，界定范围中，负面效应占据比例越大对生态环境危害越大；负面效应占据比例越小对生态环境危害越小。因此，要合理界定绿色建筑设计方案评价范围，尽可能减少负面因素占据比例，科学建立评价边界。现在，国内外都有建立评价边界，例如，加拿大的GB Tool、美国的LEED等评价体系都是针对区域和地球环境容量界限进行的，但是这些边界范围体系中都设有一个开放区域，区域中的不确定因素也是造成生态环境危害的原因之一，世界上建筑物环境效率评价边界最明确的是日本的GASBEE体系，该体系提出以用地边界和建筑物最高点之间的假想封闭空间作为建筑物环境效率评价的封闭体系，也为我国制定评价体系界定范围提供参考。

3.2 构建绿色建筑设计方案的评价指标

参照我国GB/T50378—2006《绿色建筑评价标准》及《绿色建筑技术导则》的要求，结合国外相关成果，对我国的绿色建筑试剂方案评价体系进行优化，确定绿色建筑指标体系由节地与室外环境、节能与能源利用、节水与水资源利用、节材与材料资源、室内环境质量和运营管理6类指标组成，并借鉴各个国家的优缺点建立适合于我国的绿色建筑设计方案评价体系，如图3所示。

图3 绿色建筑设计方案指标体系

4 绿色建筑设计方案评价指标权重的确定

4.1 改进的层次分析法

使用层次分析法分析绿色建筑设计方案可以从定性与定量两个方面进行。首先，根据解决问题的总目标分析存在的影响因素或者是需要满足的指标，再分析子因素或子指标的影响元素，以此类推，将问题层次化，并且建立层次与层次之间的隶属关系。其次，借助1—9比率标度法构建判断矩阵，求解判断矩阵的特征向量或特征值，得到最相应层次的因素权重，从最低层次依次往上计算，计算出各个方案对于总目标实现的可能性，并排序。层次分析法依赖于使用人员的经验，使用人员根据从业经验，判断达到目标所需要，传统的层次分析法为保证分析结果的准确性，使用1—9标度法将人的判断定量化，是经过多年技术人员都反复实践发现这种方法既增加了分析的难度，也降低了分析的准确性，并提出将传统的层次分析法简化，构建三标度判断矩阵，操作简单，准确性高于传统的1—9比率标度法。

4.2 评价步骤

(2)

(3)

5 绿色建筑设计方案评价体系的应用

绿色建筑设计一是要保证建筑本身的成本、功能以及质量达到要求；二是要保证评价体系能够评价整个绿色建筑物施工过程。以绿色建筑物的节能设计为例子，首先明确设计方案的总目标——节能，并确定绿色建筑节能设计方案从规划设计、节能技术、水资源利用技术和资源材料四方面进行评价；其次，确定影响此四大方面评分的基本因素，对于规划设计，其影响因素主要有三个：达到绿化环境的要求、合理设置地下综合功能室、合理利用废弃场地；关于节能设计，在整个设计过程中，需要计算建筑物的能源消耗情况，设计围护结构，设计太阳能热水系统和安装空调系统等；关于水资源利用技术，一般在绿色建筑节能工程项目中建设人工湿地系统，还有生活污水再回收利用的系统，既能够节约水资源，又能够提升湿地水质量，并且湿地中的水用于清洁和植物生长；关于资源材料，严格按照国家要求选材和使用。再次根据判断矩阵计算出各个因素相对应的权重。基于这些影响因素，技术人员列举多个设计方案，然后聘请该领域的技术专家、业主、建筑商以及第三方人群对其中的评价指标进行打分(满分为10分)，避免出现单一人群的主观偏好影响。综合各方面的评分结果，确定最终的方案。

6 结语

综上所述，层次分析法主要是从定性和定量两个方面对绿色建筑设计方案进行评价，在评价过程中主要根据我国新修订的《绿色建筑评价标准》( GB /T50378-2014)完成，改变传统的1—9标度法，选择构建3标度判断矩阵计算出各个因素对应的权重，结合专家评分得出最优方案，结果真实有效，为我国绿色建筑物项目评选绿色建筑设计方案提供新思路，加快我国绿色建筑发展速度，也为保护生态环境的做出一定贡献。