基于DPSIR 和改进TOPSIS 模型的装配式建筑碳排放影响因素研究

丁晓欣，徐熙震，王 群，安晓东

（1.吉林建筑大学 经济与管理学院，吉林 长春130118，E-mail：x13935739835@163.com；2.深圳职业技术学院，广东 深圳 518055；3.吉林亚泰物业管理有限公司，吉林 长春 130000）

随着环境污染和能源消耗的日益严重，节能减排已经成为国际及国内社会的重要议题。《中国建筑能耗研究报告（2020）》数据显示，2018 年全国建筑全过程碳排放总量为49.3 亿t，占全国碳排放比重的51.3%[1]。建筑业作为我国的高耗能、高排放产业，必然成为我国减排的重点对象。装配式建筑凭借其自身所具备的资源利用效率高及对环境污染程度低等特点，是缓解环境污染与碳排放的重要手段，受到国内外的广泛关注。因此通过研究装配式建筑碳排放影响因素对加大装配式建筑碳减排的支持力度具有重要的意义。

我国也有学者对装配式建筑的碳排放因素进行了研究。王婕等[2]对装配式建筑全寿命周期的影响因素进行了详细分析，郑晓云[3]识别了装配式建筑建造、使用、废弃3 个阶段的碳排放影响因素，并提出节能减排的相应措施。以上学者的研究视角主要从建筑的全寿命周期出发。本文基于DPSIRTOPSIS 模型对装配式建筑碳排放因素的指标体系进行构建，并选取吉林省为样本对象进行定量评价研究，从而提出减少碳排放的解决措施。

1 研究方法与数据来源

1.1 数据来源

本文基于DPSIR-TOPSIS 模型构建的指标体系主要分为定性和定量指标两种，其中定量指标的来源主要为：吉林省经济统计年鉴、吉林省环境状况公报、吉林省住建厅官方网站、预制建筑网等；定性指标主要是通过对装配式建筑领域的专家发放调查问卷进行数据的获取。

1.2 评价指标体系的构建

图1 DPSIR 模型关系图

通过将装配式建筑的碳排放影响因素与DPSIR模型相结合，将DPSIR 的5 个方面进行定义：驱动力为促使装配式建筑碳排放发生改变的因素，主要由经济和社会因素所引起；压力是对装配式建筑碳排放产生直接影响的因素，主要表现为环境因素和人类活动；状态是处在压力状态下体现装配式建筑碳排放量水平的因素；影响是指由于状态指标的变化而使经济和人类生活改变的因素；响应是指为了扩大或者消除影响所采取的措施，主要是指降低装配式碳排放的措施。基于此，本文通过梳理有关装配式建筑、可持续发展建筑、碳排放等相关文献，并参考相关建筑碳排放的报告，从5 个维度构建了装配式部品部件碳排放量影响因素的25 个详细指标，如表1 所示。

表1 装配式建筑碳排放影响因素指标体系表

1.3 改进TOPSIS 评价方法

TOPSIS 方法主要用于指标间的相互比较，通过测度选择对象与正、负理想解之间的距离，来判断其影响程度的大小[24]。为了避免原TOPSIS 模型通过主观方法赋权使结果具有片面性，本文选取综合赋权的方法对权重进行计算，使结果更具说服力和合理性，计算式如下：

式中，λi表示综合赋权法权重；αi表示层次分析法权重；βi表示熵权法权重。

在确定综合权重的基础上运用改进的TOPSIS模型对因素进行评价，步骤如下：

（1）建立加权规范矩阵。

式中，Yij为标准化矩阵；Wj为权重。

计算结果如表2 所示。

各类土地对生态系统服务价值贡献有所变化，初期苏州市耕地对生态系统服务正贡献比重最大，城乡建设用地负贡献最大；后期水域取代耕地成为生态系统服务价值贡献最大的地类。

表2 装配式建筑碳排放影响因素指标综合权重

（2）确定最优解Z+与最差解Z-。

（3）计算指标到最优解的距离与最差解的距离。

（4）计算贴近度Ti。

式中，Ti∈[0，1]，影响因素的贴近度越大，代表其对装配式建筑碳排放的影响程度越大。

2 结果与分析

2.1 评价结果

通过运用改进的TOPSIS 模型，并将指标的数据代入相应的计算公式，计算出装配式建筑碳排放影响因素的贴近度，如表3 所示。

2.2 综合评价结果分析

通过以上对装配式碳排放影响因素的贴近度进行计算，并参考相关的研究成果，将碳排放影响因素按照贴近度划分为5 个等级：I 级（0.55，0.75]，II 级（0.5，0.55]，III 级（0.45，0.5]，IV（0.4，0.45]，V（0.3，0.4]，贴近度越接近1 说明影响程度越大。根据表中数据可以看出有16%的因素处于I 级，对装配式建筑碳排放的影响程度大，52%的因素处于0.45～0.55 之间，对装配式建筑碳排放影响程度中等，32%的因素相对影响程度较小，说明装配式建筑碳排放因素是由众多因素共同导致的，可以通过对关键影响因素进行调控来降低装配式建筑的碳排放。

为了整体、全面地了解影响因素对装配式建筑碳排放的影响，根据上文的公式对吉林省2010～2020 年的碳排放影响因素程度进行测算，计算得出装配式建筑影响因素在驱动力、压力、状态、影响、响应5 个层面的贴近值，并根据其计算结果绘制其趋势图，如表4 和图2 所示。

图2 装配式建筑碳排放影响因素变化趋势

表4 装配式建筑碳排放影响因素贴近度结果

综合贴近度的大小和趋势可以近似反映构建指标体系的稳定性和解释度。从图2 中可以看出，综合情况的贴近度保持在较为平稳的水平，说明基于DPSIR 模型所构建的碳排放影响因素指标体系具有较强的稳定性，而且其贴近度在0.5 左右上下浮动说明指标体系中的因素对于碳排放的影响具有较好的说服力。

2.3 子系统评价结果分析

（1）驱动力系统。2010～2020 年，驱动力系统的贴近度处在稳中上升的趋势。随着吉林省人均GDP 的快速增长，使得居民对于房屋建筑的需求也不断增大，而且吉林省城镇化率也在稳步增长，大量的人口涌入城市，加剧了新建建筑需求的迫切程度。同时吉林省建筑业就业率的增长，使得建筑业得以快速发展。随着“双碳”目标的提出，吉林省发布了相关大量政策推动装配式建筑在省内的发展。因此，在政策指引的基础上，需求端和供应端共同作用的条件下装配式建筑得以快速的发展，增加了驱动力系统对装配式建筑碳排放量的影响程度。

（2）压力系统。2010～2020 年，压力系统的贴近度总体较高但有下降的趋势。吉林省处于严寒地区，冬季的供热供暖对能源尤其是化石能源的需求量较大。吉林省作为老工业基地，第二产业占产业结构的比重较大，并且随着建筑业的快速发展，能源消耗量和固体废物的产生量逐年增加，使得压力系统对碳排放的影响程度处于较高的水平。但是随着产业结构和能源结构的不断调整和优化，使得压力系统对碳排放的影响程度具有下降的趋势。

（3）状态系统。状态系统在2010～2020 年间由初期稳定在较高水平而后开始逐年下降。吉林省在2013 年开始推动绿色建筑、智慧城市的快速发展，对绿色建筑和绿色生态城做出了详细的规划及开展智慧社区等试点工作。并且随着产业结构的调整及大力推行清洁能源，使得建筑业的能源结构开始发生转变，化石能源的使用量也在减少。在2018年，吉林省的人口增长率也出现了负增长，使得人口压力得以减缓，因此状态系统对于装配式建筑的影响程度也处于下降趋势。

（4）影响系统。影响系统在2010～2012 年处于上升阶段，之后出现下降而今又迅速增长。装配式建筑刚刚起步阶段由于其所具备的高效率、高精度等优越性备受人们推崇和欢迎，但是装配式建筑在我国起步较晚，相应的制度和技术方面不完备，使得装配式建筑的发展受到多方面的阻力。但是随着国家大力推广装配式建筑，以及技术方面的不断完善，在建筑业节能减排的行业趋势下，装配式建筑得以快速发展，而且装配式建筑在保护环境、节能减排方面所具备的优势也得到了居民的认可，使得影响系统对碳排放影响程度不断加大。

（5）响应系统。响应系统从2010 年开始就处于快速增长的阶段，并且近年来又具有上升的趋势。吉林省在装配式建筑发展的起步阶段就发布了大量政策及法规促进装配式建筑在省内的发展，并且通过建立装配式产业基地数量和示范项目及培养相关的人才来进一步促进装配式建筑的发展。这些积极性的措施使得吉林省的政策对装配式建筑的支持力度及相应的技术完备程度不断增加，从而使得相应系统对于装配式建筑的碳排放程度也不断变大。

3 建议

（1）顶层设计促进装配式建筑发展。政府应加大政策支持力度，多政策并举来推动装配式建筑的发展。在建筑用地方面，对符合规定的装配式项目提供优惠政策，例如分期缴纳出让金，为其提供用地保障[25]；在财政政策方面，对装配式建筑技术的研究和推广设立专项资金，并对装配式建筑技术人才给予相应补贴；在金融政策方面，对于装配式建筑方面进步的企业进行金融奖励措施，如降低贷款利率，并且对于装配式建筑的消费者可以享受降低首付比例等优惠政策。

（2）优化装配式用能结构。为了使能源结构进行快速调整，供给端和消费端需要同时发力。在供给端，自上而下加大化石能源的约束，建立“省-市-县”三级约束指标的分解，并逐级落实[26]，同时制定能源发展规划，实施等煤量替代，从而降低化石能源供给侧的比例。在消费端，大力发展清洁能源，增加新能源的使用比例，如屋顶铺设太阳能板进行光伏发电，以及推广新能源和氢燃料汽车，优化装配式建筑用能结构，构建多能互补的清洁能源体系。

（3）助推装配式建筑绿色发展。要大力发展战略新兴产业，例如新能源、绿色材料、智能制造等，并促进新兴产业与传统产业之间的协同发展与深度融合，传统产业的绿色升级。同时推动建筑产业更新发展，由于装配式建筑碳排放主要集中在生产和运行阶段，因此生产和运行阶段是减排的重点，例如开发高保温、高气密性的绿色建材及性能优异的围护结构，利用太阳能、风能、地源热能、生物质能等可再生能源，最终实现装配式零能耗建筑。推进光伏与建材行业合作，催生光伏板与维护结构建材融合技术发展。加快碳交易市场发展，提高碳服务质量，推动装配式建筑绿色发展。

4 结语

基于DPSIR 模型对装配式建筑碳排放影响因素的重要度进行排序：压力>状态>驱动力>影响>响应，因此可以通过对影响程度较大的系统进行改善来减少装配式建筑的碳排放量。通过评价结果的分析，驱动力系统、压力系统、影响系统、响应系统的贴近度具有上升趋势，即对装配式建筑碳排放的影响程度较大，因此对这些系统中所占权重较大的因素进行调控对碳排放量的减少具有积极意义。