基于層次分析法的建筑節能方案模糊綜合評價

摘 要：為了全面評價建筑節能方案的各項性能指標，文章建立了建筑節能方案的評價指標體系，利用層次分析法確定了各項性能指標的權重系數，運用模糊綜合評判法對其各項性能指標進行評價。采用實例驗證了層次分析法與模糊綜合評價相結合的合理性與有效性。

關鍵詞：建筑節能方案；模糊綜合評價；層次分析法

引言

近年來，資源嚴重短缺、能源極其緊張、環境加速惡化已成為我國可持續發展道路上的巨大挑戰，而建筑業及相關產業的耗能接近國民生產耗能的一半。為了節約資源、保護環境，從可持續發展的角度提出的綠色建筑設計理念用于指導建筑節能設計[1]。我國各地積極開發了綠色建筑項目，并開始了綠色生態城市規劃建設。建筑設計方案的優選是建設項目前期決策的關鍵。文章基于層次分析法，構建了一套建筑節能方案模糊綜合評價體系，促進節能環保型建筑的快速發展。

1 建筑節能方案評價指標

建筑節能方案評價體系的構建應充分考慮建筑節能方案指標構建的原則，由此確定以技術指標、經濟指標和施工指標為主要評價指標的建筑節能方案評價體系[2]。

1.1 技術指標

技術指標主要包括建筑設計的五大方面，即照明系統、供熱制冷系統、給排水系統門窗、墻體。在不影響照明效果的情況下，不應采用大能耗的照明產品而使用低功率而發光效率高的光源。此外光源的密度分布設計也是重要的節能設計；供熱制冷系統是耗電量最大的一個部分，提高供熱制冷系統的能效是建筑節能的重要途徑。鼓勵使用高效率主機和供熱制冷節能高新技術；給排水循環系統的節能設計大多體現在別墅和酒店的綠化用水、景觀用水和泳池用水上。這需要對雨水貯藏系統、中水再利用系統和節水澆灌系統進行節能設計。對于普通家庭則應采用節水型用水器具，這主要包括閥門和管道；門和窗是建筑物圍護結構系統中重要的組成部分。除了密閉、采光、通風、隔聲減噪、防水、防火等基本功能外，其在節能方面還應做到保溫和隔熱。針對采用不同保溫材料制造的門窗，提出更詳細節能設計方案；對建筑墻體的節能設計主要考慮其內外部的保溫設計，特別是對外墻的保溫設計。保溫材料的選擇和保溫材料厚度的計算對建筑墻體的節能設計至關重要。

1.2 經濟指標

經濟指標針對建筑節能方案的資金投入和效益進行評價，這需要對建筑節能方案資金投入與產出的經濟信息（如工程造價、運行維護費用、節能收益、拆除費用）進行收集和分析。

1.3 施工指標

建筑節能方案除考慮技術和經濟類指標外，還應考慮施工指標。施工指標指把建筑節能設計方案中采用的節能技術的成熟程度和由此帶來的風險。施工指標主要包括施工難度、建設工期和耐久化設計。

2 建筑節能方案綜合評價體系

模糊綜合評判法是利用模糊數學中模糊變換原理和最大隸屬度原則，考慮與被評價事物相關的各個因素或主要因素，對其所做的綜合評價[3]。

2.1 因素集

因素集F是以影響評判對象的各種因素為元素組成的集和。建筑節能方案評價指標體系分為兩個層次。第一層為總目標因素集，即：F=（F1，F2，F3）。F1，F2，F3分別代表技術指標、經濟指標和施工指標。第二層為子目標因素集。F1=（F11，F12，F13，F14，F15）。F11，F12，F13，F14，F15分別代表照明系統、供熱制冷系統、給排水系統、門窗和墻體。F2=（F21，F22，F23，F24）。F21，F22，F23，F24分別代表工程造價、運行維護費用、節能收益和拆除費用。F3=（F31，F32，F33）。F31，F32，F33分別代表施工難度、建設工期和耐久化設計。

2.2 評價集

評價集E是評價人員對各層次指標所給出的評語集和。根據建筑節能方案各項性能指標的特點，給出評價集E=（E1，E2，E3，E4，E5）。E1，E2，E3，E4，E5分別代表優秀、良好、中、一般和較差。相應的評分為T=（10，8，6，4，2）。

2.3 權重系數向量

文章采用層析分析法來確定各指標權重系數。針對每層每項的各個因素進行兩兩比較，確定矩陣中各元素的值，其賦值標準按元素i相對元素j的重要性比例尺度uij給出。相應地，元素j相對于元素i的重要性比例尺度為uji=1/uij。這樣便可以構成一個以重要性標度為元素的兩兩比較判斷矩陣U。文章的判斷尺度標度從1到5。它們的含義分別是：1代表兩元素同等重要；2代表元素i稍微重要；3代表元素i明顯重要；4代表元素i重要得多；5代表元素i極其重要。根據得出的判斷矩陣，采用特征根法求出判斷矩陣的最大特征根和相應的特征向量，然后將所得特征向量歸一化處理即可作為權重系數向量W。

2.4 評價矩陣

為得到各個因素與評價集的隸屬程度，需要單獨對每個因素進行評判。采用歸一化處理，每一因素與各個評價集的隸屬程度之和應等于1。可以得到相對應的單因素模糊綜合評價矩陣M。

2.5 綜合評判

當各個一級指標和二級指標的權重系數向量W和評價矩陣M為已知時，便可做模糊變換來進行綜合評判。利用矩陣相乘C=W·M可以得到一級指標和二級指標的評判向量C。從而綜合評判一級指標和二級指標與評價集的隸屬程度。

3 實例分析

文章以西安市長安區一座辦公大樓為研究對象，運用二級模糊綜合評判法對其性能指標進行分析評價。

3.1 指標權重向量

采用專家打分法對一級和二級指標中的各個因素進行評價。本次調查選取了建筑設計領域的專業人員共8人。各位專家根據建筑節能方案各性能指標的重要程度并結合判斷尺度標度給出了判斷矩陣中各個元素的值，得到了判斷矩陣和最大特征根所對應的特征向量。將所得的特征向量進行歸一化處理得到權重向量：W，W1，W2和W3。

3.2 判斷矩陣及綜合評判

為了建立單因素模糊評價矩陣，我們同樣采用了問卷調查法。專家依次對二級指標中的各個因素進行打分。通過對調查結果進行平均處理，最終得到二級指標單因素判斷矩陣M1、M2和M3。根據文章所求得的二級指標權重向量，由評判計算公式Ci=Wi·Mi，即可求得一級指標模糊綜合評判結果C1，C2和C3。在一級的模糊評判計算結果的基礎上，構建一級單因素判斷矩陣M=（C1，C2，C3）。由一級綜合評判計算公式C=W·M，得一級指標的綜合評判結果為：C=（0.2139，0.2714，0.3637，

0.1127，0.0383）。結果表明：對此辦公大樓節能方案的綜合評價，最終得到綜合評分為K=C·T=7.0198。

4 結束語

建筑節能方案評價是一個多因素綜合評估問題，通過應用模糊數學的處理方法就可以得到一個模糊評判結果。文章采用層次分析法與模糊綜合評判相結合的方法建立了建筑節能方案模糊綜合評價數學模型。通過對某辦公大樓節能方案的綜合模糊評價，驗證了采用層次分析法與模糊綜合評判相結合進行建筑節能方案模糊綜合評價的合理性與可靠性。模糊綜合評判法具有較高的科學性與客觀性，決策者可以根據實際情況給出不同評測指標和權重，快速有效地評價建筑節能方案，具有一定的理論意義和實踐意義。

參考文獻

[1]中國城市科學研究會.中國綠色建筑[M].北京：中國建筑工業出版社，2013.

[2]王美艷.中國綠色建筑的設計理念與評估研究[J].藝術百家，2011（3）：210-212.

[3]尹文浩.基于灰色系統理論的住宅建筑節能評估綜合研究[D].西安：長安大學，2008.

作者簡介：雷寧（1986，8-），女，籍貫：江西省豐城縣，現職稱：助理工程師，學歷：本科，研究方向：建筑。