基于模糊熵的医院建筑碳减排潜力智能评价模型

翁振锋， 吴国栋

（1. 深圳市第二人民医院；2. 四川鑫达广告装饰工程有限公司）

1 引言

医院建筑碳排放量大、能效水平低，在如今低碳环保的趋势下，应做好低碳节能工作，故对其开展碳减排潜力评价具有重要意义[1-2]。基于此，本文以某三甲医院建筑物为例，建立基于模糊熵的评价模型。

2 医院建筑碳减排潜力评估指标体系构建

本文从建筑设计、建材准备、施工、使用和维修、拆除及废旧建材处置等阶段选取建筑碳排放影响指标，构建科学的碳减排潜力评估指标体系[3-4]，见表1。

表1 医院建筑碳减排潜力评估指标体系

3 医院建筑碳减排潜力智能评价模型建立

3.1 碳减排指标权重求取

1）熵值法

设某医院建筑i的碳减排潜力评价中第j个指标的观测数据为xij，利用熵值法完成指标权重的求取，先计算第i个医院建筑碳减排潜力评价中第j个指标的特征比重，其表达式如下所示：

式（1）中：fij为医院建筑i碳减排潜力评价中第j个，%；xij为某医院建筑i的碳减排潜力评价中第j个指标的观测数据。

xij> 0，则第i个医院建筑碳减排潜力评价中第j个指标熵值可利用下式求取：

设指标熵权集为w′=[w′1,w′2,…,w′m]T，则其第j个指标的权重为：

式（3）中：w′j为第j个指标的权重。

2）三角模糊法

利用专家对上述指标进行评分，设三角模糊数为ri=[aij,bij,cij]i= 1,2,…,n;j= 1,2,…,m。其中，aij代表第i个专家对评价指标j重要程度给出的最保守评估值；bij代表第i个专家对评价指标j重要程度给出的最可能评估值；cij代表第i个专家对评价指标重要程度给出的最乐观评估值。设专家评估权重集为E=[e1,e2,…,ek]，其中jek代表第k个专家为医院建筑打出的碳减排潜力评估值在综合评估中可占据的比重。专家根据碳减排潜力方面的知识和经验，将评估权重集设置为E=[0.35,0.25,0.15,0.15,0.1]。在多指标评估问题中，需要将专家们的主观意见转化为具体的数值，以便进行综合评价和决策分析。

基于多个专家的评估目标和评价指标，建立三角模糊数互补评判矩阵，并给出该评估指标的三角模糊综合评判矩阵：

式（4）中：aijei代表评价指标j最保守的评估值，bijei代表评价指标j最可能的评估值，cijen代表评价指标j最乐观的评估值。设三角模糊数权重向量为vn，则评价指标j的vn，则评价指标j模糊得分如下：

在此基础上，将指标的三角模糊集合确定为w′′=[w′′1,w′′2,…,w′′m]T，将其归一化，得出医院建筑碳减排潜力评估指标j的模糊数加权，表达式如下：

设wj代表医院建筑第j个碳减排潜力评价指标经熵值法和三角模糊法两种赋权方法组合后得到的指标权重，则

式（7）中：λ代表客观偏好系数权重占比，%；则(1 -λ)代表主观偏好系数权重占比，%。

3.2 碳减排潜力智能评估

本次研究利用多准则妥协解排序法（VIKOR）来建立碳减排潜力智能评估模型。

在对其进行评估时，先计算碳减排潜力智能评估模型的正负理想解，然后计算各个评价对象的群体效用值Si和个体遗憾值Ri。

群体效用值表示应用绿色建筑技术后到正理想解的加权距离，其值越小，代表群体效益越好，则其评价的建筑碳减排潜力越大，计算公式如下：

用Ri代表评价对象的最大个体遗憾值，其值越小，则其评价的建筑碳减排潜力越大，计算公式为：

式（10）中：w j代表第j个指标的权重，f+,f-分别代表正负理想解。

结合式（9）和式（10）完成折衷可行解的计算，其计算公式如下所示：

式（11）中：v代表机制系数。因为折衷可行解Qi表示要评估的目标和最优方案之间的距离，其数值越低，则其减排潜力就越大。为使其评价值更符合生活实际，对Qi进行逆向修正，定义碳减排潜力指数为Ej，其计算公式为：

可根据碳减排潜力指数的大小对其进行排序，对建筑不同时段的碳减排潜力进行比较，Ei越大，其碳减排潜力越大。

4 实例分析

本次实验选择某市一所三甲医院进行。该医院建筑群落具有典型的三级甲等医院的特点，同时又具有现代医疗建筑特色。本次主要针对该医院建筑的使用和维护阶段进行深入研究。获取其碳排放强度及碳减排率情况如图1、图2所示。

图2 绿色建筑技术应用建筑碳减排对比（运营阶段）

由图1、图2可知，绿色建筑技术应用后，其碳减排率最高为19.8%，具有较大的上升空间。为进一步对医院建筑的减碳潜力进行评估，证明本文方法的先进性，选取文献[2]方法和文献[6]方法作为对比方法进行评估，并与实际估算结果开展对比测试。

评估精度表达式为：

式（13）中：Ac为正确评估的样本数，个；Ad为总样本数，个。

测试多次迭代下，其评估精度结果如表2所示。

表2 碳减排潜力评估精度对比

由表2 可知，采用本文方法进行医院建筑碳减排潜力进行评估，其评估精度均高0.9230，故本文方法的评估效果更好。同时，对三种方法的评估效率进行验证，其对比结果如图3所示。

图3 三种方法碳减排潜力评估效率对比图

如图3 所示，本次方法碳减排潜力评估平均耗时在33.6s，由此可说明本文方法碳减排潜力评估平均耗时低于对比方法。

5 结语

本文选取某三甲医院建筑为研究对象，设计了一个基于模糊熵的碳减排潜力智能评价模型。实验结果表明，所提方法具有良好的评价效果，其评价精度高于0.9230，平均评估耗时为33.6s，优于对比方法，具有较大的应用价值。