基于功能分析系統技術的低碳建筑方案優化

楊文安　黃嫚嫚

摘要：指出了低碳建筑是建筑業發展的重要方向之一，方案優選又是低碳建筑前期策劃的主要工作，因此以低碳建筑方案優選為研究對象，將低污染、低排放、低能耗及室內環境污染作為低碳建筑四大性能指標，以低碳建筑項目的功能性分析為基礎，繪制了功能分析系統（FAST）圖，進行了功能成本分析及功能性能分析；并運用最簡單方案法，結合功能成本的矩陣算法，計算出功能成本數值分配額以及功能性能分配額，最后通過性能敏感性矩陣，利用相關的數值分析，得出了對高成本低性能貢獻的功能應該采取替換或摒棄措施以及對性能有卓越貢獻的功能需要著重考慮的結論，從而實現了方案的優化。

關鍵詞：低碳建筑；功能分析系統技術；功能成本分析；功能性能分析

中圖分類號：F407.9文獻標識碼：A文章編號：16749944（2014）02026504

1引言

低碳建筑也就是綜合利用能源資源、能源消耗小、排放少的建筑，一般也稱為綠色低碳建筑[1]。所謂低碳建筑是以減少溫室氣體排放為目標，以低能耗、低污染為基礎的經濟模式，其實質是能源高效利用、清潔能源開發、追求綠色GDP，核心是能源技術和減排技術創新、產業結構和制度創新以及人類生存發展觀念的根本性轉變[2]。

早在2007年我國推行的《能源發展“十一五”規劃》中，明確提出到2010年，將使單位GDP能耗比2006年降低20%的目標[3]。就目前國情而言，中國建筑生態節能水平的落后不單單是技術的落后[4]，而且缺乏整個價值導向的中樞指導，再加上低碳建筑不僅僅只是時代召喚的結果，也日漸成為人們追求健康、綠色生活的理念代表。在低碳建筑項目的建設中，方案的優選往往決定了低污染、低能耗實現的程度。目前，對于低碳建筑方案優選環節，大多采用的是基于原理V=FC[5]的價值工程研究，在運用價值工程方法進行方案選取時，雖然也將項目的功能作為考慮的基本要素，但是研究者往往是在功能與成本的比值上作權衡，要么是犧牲功能減少成本要么僅僅是降低成本。有專家認為，低碳建筑不同于一般建筑，其功能和費用的關系更加復雜，不僅應關注功能與費用的關系，還應做到建筑物的節能減排，而且我們還應尋找一個可以量化的指標來反映低碳建筑的碳排放水平[6]。在低碳建筑項目中，如果僅僅只是為了達到建筑低碳性的目標而對于使用低碳節能技術和設備具有極大的盲目性，則會增加建筑成本，得不償失，而且還會導致建筑功能性缺失的遺憾。因此，從考慮綠色環保和使用功能的角度，本文將注重分析低碳建筑項目的功能，通過繪制FAST圖，來研究怎樣實現建筑的低碳功能，然后基于功能、成本與性能三者的關系，通過相應的數值分析進行方案優化。

2低碳建筑FAST圖

FAST是功能分析系統技術的簡稱，它是在描述項目的功能的基礎上建立的，是由Charles Wbytheway 創建的。該功能是由動詞-名詞[7]的形式進行定義，將這些簡單隨機的功能用來描述復雜的系統；它解決了具有不同學術背景的專家對于專業性問題溝通的障礙，促進了問題挖掘的效率性及準確性。

基于對低碳建筑概念的回歸，將改善人居環境作為研究的最終目標，以減低建筑能耗及解決能源問題作為初步實現目標的途徑，構建了以下的FAST圖（圖1）。在FAST模型中，功能依存關系是通過明確一項功能如何實現這個功能來確定的。如果對應哪個問題無法給出確切且令人可以接受的答案，那就說明存在著無價值的功能，也存在著功效不大的行動[7]（從左到右以怎么辦來閱讀，從右到左以為什么來進行閱讀，如左到右，要改善人居環境，怎么辦？要通過減低建筑能耗和解決能源問題來解決；從右往左讀，為什么要準備設計？是因為要利用常規能源等），如何-為何這類問題的重要性在于它們所引出的答案。當問“為何”的時候，答案就是實現那個功能的方法。當問“為何”的時候，答案就是那個功能的目標[7，8]

3低碳建筑功能、成本、性能分析

3.1低碳建筑功能成本分析

低碳建筑主要強調在建筑物的整個生命周期內減少化石能源的使用，提高能效，降低二氧化碳等溫室氣體的排放[9]，根據上述FAST圖，可以將低碳建筑的功能分解為：提高通風率、降低用水量、提高可再生資源利用率、降低能耗率、提高吸收率、監控二氧化碳量、管理雨污水、創造舒適性、控制污染源九大指標。

3.4構建性能敏感性矩陣

上一節通過分析功能成本矩陣以及功能性能矩陣，那么根據矩陣所得的數值建立性能敏感度矩陣，首先建立二維度指標，橫向表示的是低碳建筑的功能，豎向表示的是低碳建筑的性能屬性。功能對于性能的貢獻度大，表4用環狀圖形表示主要貢獻（由y的數值分布來判斷數值的大小，y的值越大就表示功能對性能占主要貢獻，用F表示功能，P表示性能）。

4結語

本文僅僅在低碳建筑項目方案選擇中給出了功能分析系統技術這樣一種優化方法，這種方法同樣也適用于低碳建筑項目全壽命周期的任何一個階段，只是項目在每個階段所帶來的功能、性能大體不同，因而相應的分析也會隨之變動。

參考文獻：

[1] 陳小龍，劉小兵，武涌. 低碳建筑的價值評價方法與實證研究[J]. 建筑經濟，2013（6）：74-77.

[2] 李啟明，歐曉星. 低碳建筑概念及其發展分析[J]. 建筑經濟，2010（2）：41～43.

[3] 佚名.探索我國建筑業發展低碳建筑的方法與策略[EB/OL].2014-12-24.中國城市低碳經濟網.

[4] 宿敏.淺談我國低碳建筑發展[EB/OL].2012-06-08.中國城市低碳經濟網.

[5] 王軍，金浩，石啟印.價值工程在建筑設計方案評標中的應用[J].四川建筑科學研究，2006，32（1）：171～173.

[6] 陳悅華，申杰. 價值工程在低碳建筑節能減排中的應用[J]. 價值工程，2012，26：1～3.

[7] kaufman，J. Jerry. Value Engineering for the Practitioner. North Carolina State University， Raleigh， North Carolina， 1985.

[8] kaufman， J. Jerry.”The power of FAST in value Management，” SAE Technical Paper Series #970761.SAE International February，1997.

[9] 吳寧. 基于價值工程的低碳建筑投資決策研究[D].蘭州：蘭州交通大學，2012.

[10] IJ.S.Green Building Council An Introduction to IJ.S.Green Building Council and the LEED Rating system[S].December，2004.

[11] 乃靜. 功能目前成本的矩陣算法[J]. 價值工程，1988（2）：33～34.

[12] 馬慶國. 功能目前成本的一種求法——最簡方案法[J]. 價值工程，1986（2）：23～24.endprint

摘要：指出了低碳建筑是建筑業發展的重要方向之一，方案優選又是低碳建筑前期策劃的主要工作，因此以低碳建筑方案優選為研究對象，將低污染、低排放、低能耗及室內環境污染作為低碳建筑四大性能指標，以低碳建筑項目的功能性分析為基礎，繪制了功能分析系統（FAST）圖，進行了功能成本分析及功能性能分析；并運用最簡單方案法，結合功能成本的矩陣算法，計算出功能成本數值分配額以及功能性能分配額，最后通過性能敏感性矩陣，利用相關的數值分析，得出了對高成本低性能貢獻的功能應該采取替換或摒棄措施以及對性能有卓越貢獻的功能需要著重考慮的結論，從而實現了方案的優化。

關鍵詞：低碳建筑；功能分析系統技術；功能成本分析；功能性能分析

中圖分類號：F407.9文獻標識碼：A文章編號：16749944（2014）02026504

1引言

低碳建筑也就是綜合利用能源資源、能源消耗小、排放少的建筑，一般也稱為綠色低碳建筑[1]。所謂低碳建筑是以減少溫室氣體排放為目標，以低能耗、低污染為基礎的經濟模式，其實質是能源高效利用、清潔能源開發、追求綠色GDP，核心是能源技術和減排技術創新、產業結構和制度創新以及人類生存發展觀念的根本性轉變[2]。

早在2007年我國推行的《能源發展“十一五”規劃》中，明確提出到2010年，將使單位GDP能耗比2006年降低20%的目標[3]。就目前國情而言，中國建筑生態節能水平的落后不單單是技術的落后[4]，而且缺乏整個價值導向的中樞指導，再加上低碳建筑不僅僅只是時代召喚的結果，也日漸成為人們追求健康、綠色生活的理念代表。在低碳建筑項目的建設中，方案的優選往往決定了低污染、低能耗實現的程度。目前，對于低碳建筑方案優選環節，大多采用的是基于原理V=FC[5]的價值工程研究，在運用價值工程方法進行方案選取時，雖然也將項目的功能作為考慮的基本要素，但是研究者往往是在功能與成本的比值上作權衡，要么是犧牲功能減少成本要么僅僅是降低成本。有專家認為，低碳建筑不同于一般建筑，其功能和費用的關系更加復雜，不僅應關注功能與費用的關系，還應做到建筑物的節能減排，而且我們還應尋找一個可以量化的指標來反映低碳建筑的碳排放水平[6]。在低碳建筑項目中，如果僅僅只是為了達到建筑低碳性的目標而對于使用低碳節能技術和設備具有極大的盲目性，則會增加建筑成本，得不償失，而且還會導致建筑功能性缺失的遺憾。因此，從考慮綠色環保和使用功能的角度，本文將注重分析低碳建筑項目的功能，通過繪制FAST圖，來研究怎樣實現建筑的低碳功能，然后基于功能、成本與性能三者的關系，通過相應的數值分析進行方案優化。

2低碳建筑FAST圖

FAST是功能分析系統技術的簡稱，它是在描述項目的功能的基礎上建立的，是由Charles Wbytheway 創建的。該功能是由動詞-名詞[7]的形式進行定義，將這些簡單隨機的功能用來描述復雜的系統；它解決了具有不同學術背景的專家對于專業性問題溝通的障礙，促進了問題挖掘的效率性及準確性。

基于對低碳建筑概念的回歸，將改善人居環境作為研究的最終目標，以減低建筑能耗及解決能源問題作為初步實現目標的途徑，構建了以下的FAST圖（圖1）。在FAST模型中，功能依存關系是通過明確一項功能如何實現這個功能來確定的。如果對應哪個問題無法給出確切且令人可以接受的答案，那就說明存在著無價值的功能，也存在著功效不大的行動[7]（從左到右以怎么辦來閱讀，從右到左以為什么來進行閱讀，如左到右，要改善人居環境，怎么辦？要通過減低建筑能耗和解決能源問題來解決；從右往左讀，為什么要準備設計？是因為要利用常規能源等），如何-為何這類問題的重要性在于它們所引出的答案。當問“為何”的時候，答案就是實現那個功能的方法。當問“為何”的時候，答案就是那個功能的目標[7，8]

3低碳建筑功能、成本、性能分析

3.1低碳建筑功能成本分析

低碳建筑主要強調在建筑物的整個生命周期內減少化石能源的使用，提高能效，降低二氧化碳等溫室氣體的排放[9]，根據上述FAST圖，可以將低碳建筑的功能分解為：提高通風率、降低用水量、提高可再生資源利用率、降低能耗率、提高吸收率、監控二氧化碳量、管理雨污水、創造舒適性、控制污染源九大指標。

3.4構建性能敏感性矩陣

上一節通過分析功能成本矩陣以及功能性能矩陣，那么根據矩陣所得的數值建立性能敏感度矩陣，首先建立二維度指標，橫向表示的是低碳建筑的功能，豎向表示的是低碳建筑的性能屬性。功能對于性能的貢獻度大，表4用環狀圖形表示主要貢獻（由y的數值分布來判斷數值的大小，y的值越大就表示功能對性能占主要貢獻，用F表示功能，P表示性能）。

4結語

本文僅僅在低碳建筑項目方案選擇中給出了功能分析系統技術這樣一種優化方法，這種方法同樣也適用于低碳建筑項目全壽命周期的任何一個階段，只是項目在每個階段所帶來的功能、性能大體不同，因而相應的分析也會隨之變動。

參考文獻：

[1] 陳小龍，劉小兵，武涌. 低碳建筑的價值評價方法與實證研究[J]. 建筑經濟，2013（6）：74-77.

[2] 李啟明，歐曉星. 低碳建筑概念及其發展分析[J]. 建筑經濟，2010（2）：41～43.

[3] 佚名.探索我國建筑業發展低碳建筑的方法與策略[EB/OL].2014-12-24.中國城市低碳經濟網.

[4] 宿敏.淺談我國低碳建筑發展[EB/OL].2012-06-08.中國城市低碳經濟網.

[5] 王軍，金浩，石啟印.價值工程在建筑設計方案評標中的應用[J].四川建筑科學研究，2006，32（1）：171～173.

[6] 陳悅華，申杰. 價值工程在低碳建筑節能減排中的應用[J]. 價值工程，2012，26：1～3.

[7] kaufman，J. Jerry. Value Engineering for the Practitioner. North Carolina State University， Raleigh， North Carolina， 1985.

[8] kaufman， J. Jerry.”The power of FAST in value Management，” SAE Technical Paper Series #970761.SAE International February，1997.

[9] 吳寧. 基于價值工程的低碳建筑投資決策研究[D].蘭州：蘭州交通大學，2012.

[10] IJ.S.Green Building Council An Introduction to IJ.S.Green Building Council and the LEED Rating system[S].December，2004.

[11] 乃靜. 功能目前成本的矩陣算法[J]. 價值工程，1988（2）：33～34.

[12] 馬慶國. 功能目前成本的一種求法——最簡方案法[J]. 價值工程，1986（2）：23～24.endprint

摘要：指出了低碳建筑是建筑業發展的重要方向之一，方案優選又是低碳建筑前期策劃的主要工作，因此以低碳建筑方案優選為研究對象，將低污染、低排放、低能耗及室內環境污染作為低碳建筑四大性能指標，以低碳建筑項目的功能性分析為基礎，繪制了功能分析系統（FAST）圖，進行了功能成本分析及功能性能分析；并運用最簡單方案法，結合功能成本的矩陣算法，計算出功能成本數值分配額以及功能性能分配額，最后通過性能敏感性矩陣，利用相關的數值分析，得出了對高成本低性能貢獻的功能應該采取替換或摒棄措施以及對性能有卓越貢獻的功能需要著重考慮的結論，從而實現了方案的優化。

關鍵詞：低碳建筑；功能分析系統技術；功能成本分析；功能性能分析

中圖分類號：F407.9文獻標識碼：A文章編號：16749944（2014）02026504

1引言

低碳建筑也就是綜合利用能源資源、能源消耗小、排放少的建筑，一般也稱為綠色低碳建筑[1]。所謂低碳建筑是以減少溫室氣體排放為目標，以低能耗、低污染為基礎的經濟模式，其實質是能源高效利用、清潔能源開發、追求綠色GDP，核心是能源技術和減排技術創新、產業結構和制度創新以及人類生存發展觀念的根本性轉變[2]。

早在2007年我國推行的《能源發展“十一五”規劃》中，明確提出到2010年，將使單位GDP能耗比2006年降低20%的目標[3]。就目前國情而言，中國建筑生態節能水平的落后不單單是技術的落后[4]，而且缺乏整個價值導向的中樞指導，再加上低碳建筑不僅僅只是時代召喚的結果，也日漸成為人們追求健康、綠色生活的理念代表。在低碳建筑項目的建設中，方案的優選往往決定了低污染、低能耗實現的程度。目前，對于低碳建筑方案優選環節，大多采用的是基于原理V=FC[5]的價值工程研究，在運用價值工程方法進行方案選取時，雖然也將項目的功能作為考慮的基本要素，但是研究者往往是在功能與成本的比值上作權衡，要么是犧牲功能減少成本要么僅僅是降低成本。有專家認為，低碳建筑不同于一般建筑，其功能和費用的關系更加復雜，不僅應關注功能與費用的關系，還應做到建筑物的節能減排，而且我們還應尋找一個可以量化的指標來反映低碳建筑的碳排放水平[6]。在低碳建筑項目中，如果僅僅只是為了達到建筑低碳性的目標而對于使用低碳節能技術和設備具有極大的盲目性，則會增加建筑成本，得不償失，而且還會導致建筑功能性缺失的遺憾。因此，從考慮綠色環保和使用功能的角度，本文將注重分析低碳建筑項目的功能，通過繪制FAST圖，來研究怎樣實現建筑的低碳功能，然后基于功能、成本與性能三者的關系，通過相應的數值分析進行方案優化。

2低碳建筑FAST圖

FAST是功能分析系統技術的簡稱，它是在描述項目的功能的基礎上建立的，是由Charles Wbytheway 創建的。該功能是由動詞-名詞[7]的形式進行定義，將這些簡單隨機的功能用來描述復雜的系統；它解決了具有不同學術背景的專家對于專業性問題溝通的障礙，促進了問題挖掘的效率性及準確性。

基于對低碳建筑概念的回歸，將改善人居環境作為研究的最終目標，以減低建筑能耗及解決能源問題作為初步實現目標的途徑，構建了以下的FAST圖（圖1）。在FAST模型中，功能依存關系是通過明確一項功能如何實現這個功能來確定的。如果對應哪個問題無法給出確切且令人可以接受的答案，那就說明存在著無價值的功能，也存在著功效不大的行動[7]（從左到右以怎么辦來閱讀，從右到左以為什么來進行閱讀，如左到右，要改善人居環境，怎么辦？要通過減低建筑能耗和解決能源問題來解決；從右往左讀，為什么要準備設計？是因為要利用常規能源等），如何-為何這類問題的重要性在于它們所引出的答案。當問“為何”的時候，答案就是實現那個功能的方法。當問“為何”的時候，答案就是那個功能的目標[7，8]

3低碳建筑功能、成本、性能分析

3.1低碳建筑功能成本分析

低碳建筑主要強調在建筑物的整個生命周期內減少化石能源的使用，提高能效，降低二氧化碳等溫室氣體的排放[9]，根據上述FAST圖，可以將低碳建筑的功能分解為：提高通風率、降低用水量、提高可再生資源利用率、降低能耗率、提高吸收率、監控二氧化碳量、管理雨污水、創造舒適性、控制污染源九大指標。

3.4構建性能敏感性矩陣

上一節通過分析功能成本矩陣以及功能性能矩陣，那么根據矩陣所得的數值建立性能敏感度矩陣，首先建立二維度指標，橫向表示的是低碳建筑的功能，豎向表示的是低碳建筑的性能屬性。功能對于性能的貢獻度大，表4用環狀圖形表示主要貢獻（由y的數值分布來判斷數值的大小，y的值越大就表示功能對性能占主要貢獻，用F表示功能，P表示性能）。

4結語

本文僅僅在低碳建筑項目方案選擇中給出了功能分析系統技術這樣一種優化方法，這種方法同樣也適用于低碳建筑項目全壽命周期的任何一個階段，只是項目在每個階段所帶來的功能、性能大體不同，因而相應的分析也會隨之變動。

參考文獻：

[1] 陳小龍，劉小兵，武涌. 低碳建筑的價值評價方法與實證研究[J]. 建筑經濟，2013（6）：74-77.

[2] 李啟明，歐曉星. 低碳建筑概念及其發展分析[J]. 建筑經濟，2010（2）：41～43.

[3] 佚名.探索我國建筑業發展低碳建筑的方法與策略[EB/OL].2014-12-24.中國城市低碳經濟網.

[4] 宿敏.淺談我國低碳建筑發展[EB/OL].2012-06-08.中國城市低碳經濟網.

[5] 王軍，金浩，石啟印.價值工程在建筑設計方案評標中的應用[J].四川建筑科學研究，2006，32（1）：171～173.

[6] 陳悅華，申杰. 價值工程在低碳建筑節能減排中的應用[J]. 價值工程，2012，26：1～3.

[7] kaufman，J. Jerry. Value Engineering for the Practitioner. North Carolina State University， Raleigh， North Carolina， 1985.

[8] kaufman， J. Jerry.”The power of FAST in value Management，” SAE Technical Paper Series #970761.SAE International February，1997.

[9] 吳寧. 基于價值工程的低碳建筑投資決策研究[D].蘭州：蘭州交通大學，2012.

[10] IJ.S.Green Building Council An Introduction to IJ.S.Green Building Council and the LEED Rating system[S].December，2004.

[11] 乃靜. 功能目前成本的矩陣算法[J]. 價值工程，1988（2）：33～34.

[12] 馬慶國. 功能目前成本的一種求法——最簡方案法[J]. 價值工程，1986（2）：23～24.endprint