老舊工業建筑改造綠色評價方法研究

摘 要：以老舊工業建筑改造綠色評價為總目標，建立三級評價指標體系，涵蓋資源利用、環境負荷、能源有效利用率等下級指標。借助層次分析法為各個指標分配合理的權重，并劃分評價指標的評分等級，奠定了堅實的量化評價打分基礎。

關鍵詞：老舊工業建筑；改造；綠色評價方法

中圖分類號：TU201.5" " " " " " " " " " " " " " " 文獻標識碼：A" " " " " " " " " " " " " " " " 文章編號：2096-6903（2023）08-0101-04

0 引言

綠色節能理念在工業建筑改造中的應用愈發廣泛，在項目規劃設計、建造以及運維管理中，應該對設計方案及建筑物實體的綠色性能開展評價。為了保證評價質量，需要建立一套具有突出專業性的評價方法，以流程化的方式推進相關工作，并實現量化操作。

1 老舊工業建筑改造的綠色評價標準和理論模型

1.1 老舊工業建筑改造的綠色評價標準

新建和改建的工業建筑均需按照GB/T 50878-2013《綠色工業建筑評價標準》開展綠色節能規劃、設計、建造和竣工驗收，項目的運營管理、報廢拆除也在評價范圍之內[1]。該標準提出8個方面的評價內容，包括室內環境與職業健康、室外環境與污染物控制、節能與能源利用、節水與水資源利用等，每一項評價內容又可進行細分，形成二級評價指標。

以節能為例，其細分后的評價內容涵蓋能源利用指標、能量回收、可再生能源利用以及節能效果。工業建筑綠色評價采用量化方法，其評價結果為明確的分值，并根據得分劃分建筑物的綠色等級（見表1）。

1.2 老舊工業建筑改造綠色評價基本原則及理論模型

GB/T 50878-2013《綠色工業建筑評價標準》中，根據章、節以及每一節的具體條文建立了完善的三級評價指標體系，并且為每一項指標分配了權重值，以便進行量化打分。指標權重值分配基于一定的理論模型，各個評價指標對建筑物綠色節能運行的影響程度存在差異，因而要根據數學模型開展計算與分析，具體實施過程如下。

1.2.1 設置評價指標的原則

綠色建筑思想起源自20世紀70年代中期，發展至今，已經形成了較為完善的理論體系，如“五節一環保”理念、建筑生命周期理念等。老舊工業建筑改造涉及多方面的內容，其評價指標的確立應遵循一系列原則。

1.2.1.1 定量、定性相結合

在評價老舊工業建筑的綠色改造方案時，應該優先采用可量化的評價指標。原因是量化指標的評價過程依托于精確的數據，具有更強的識別性與客觀性。例如，工業建筑運行過程產生的噪聲會影響周邊環境，為此，評價其噪聲污染時，以現場采集的分貝數為依據，再根據國家相關標準確定噪聲污染的嚴重程度。

工業建筑的綠色評價指標體系中也存在部分難以量化的指標。以節材評價為例，其二級指標中設置有節材措施應用，對應的三級指標包括土建與室內外裝修一體化設計水平、建筑造型要素的簡約程度等[2]。顯然，一體化設計水平和建筑造型的簡約性都是難以量化的內容，此時應改為定性評價，與同類項目進行對比，得出相對客觀的評價結果。

1.2.1.2 綜合指標與分解指標相結合

綜合指標指能夠進一步分解的中上層指標，其影響因素至少為兩個。典型的綜合指標為建設場地利用系數的合理性，其影響因素包括公共設施用地、建筑物層數、地下空間開發等。分解指標是對綜合性指標的下沉和細化，以利于收集量化評價的數據。綜合指標在老舊工業建改造方案的綠色評價中占據著主導地位，其評分由分解指標的評價結果按照權重值匯總計算而來。

1.2.1.3 革命性與先進性相結合

綠色建筑的理論和技術在持續進步，選擇評價指標時應該體現出技術發展的成果。革命性評價指標融入了新的技術路徑，是對原有技術的革命性、顛覆性創新，其綠色設計效果通常明顯高于傳統的技術路徑。先進性評價指標以國內同行業水平為參考基準，要求老舊工業建筑改造在綠色設計方面達到先進程度。

1.2.2 評價指標篩選及分層理論

1.2.2.1 AHP法

AHP法又稱為層次分析法，能夠將一個復雜的、綜合性問題分解為結構清晰的小問題，是開展量化評價的重要工具。其主要實施步驟包括建立目標和指標的層次結構模型、建立判斷矩陣、求解矩陣并判斷指標的相對重要程度、計算設計方案的綜合重要度。AHP方法能夠計算出指標的權重，進而篩選出對綠色建筑評價影響較為突出的指標，建立更加科學的指標體系。

1.2.2.2 GRA法

GRA法又稱為灰色關聯度法，可用于評價老舊工業建筑改造中各類評價指標之間的關聯程度，若兩個指標的變化趨勢較為接近，其灰色關聯程度也較高。如果一個二級評價指標存在多個潛在的下級影響因素，可通過關聯度的排序篩選出二級指標對應的三級指標[3]。

GRA法的實施步驟為：建立分層指標體系→確定參考數據列→指標數據的無量綱化處理→計算關聯系數→計算關聯序列→得出分析結果。

1.2.3 評價指標權重分配的數學模型

為了有效推進量化評價，可組建專家群對各個指標開展定量分析，再借助AHP法計算出各個指標的權重，其數學模型如下。

1.2.3.1 構造相對重要性判斷矩陣

在指標體系中，上一級指標對應多個下級指標，但各個下級指標對上級指標的重要性存在一定的差異。以上級指標為準則，對其下級指標進行兩兩比較，即可構造出判斷矩陣。假設上級指標為C，將其下級指標記為Ci，i∈[1，n]，則判斷矩陣如表2所示。其中，cij表示評價指標i對評價指標j的相對重要程度得分，具體取值可參照表3。表2中的c11=1。如果指標i對指標j的相對重要性為cij，則指標j對指標i的相對重要性為1/cij。如果專家組判斷指標相對重要性在同等重要和稍微重要之間，則相應分值為2。

根據表1可構造出判斷矩陣，如式（1）所示。

1.2.3.2 指標權重和綠色評價分值計算

各指標的相對重要性判斷由專家群完成，因而按照多人單準則方式計算綜合性指標的權重，計算過程包含以下幾個主要步驟。

在專家組評價的背景下，計算全部成員單人單準則權重的加權幾何平均值，如式（2）所示。

式中，將專家組中的某位評價人員記為m，" " 表示評價人員m對指標i的單人但準則權重值。

各指標權重值的規范化處理。

評價指標權重分配過程具有一定的經驗性，需通過一致性檢驗才能投入使用。只有非一致矩陣的判斷矩陣才需要進行一致性檢驗，實施步驟如下。

第一，計算一致性指標CI。CI=λmax-n/（n-1），式中的λmax為判斷矩陣的最大特征根，n為矩陣的階數。

第二，查找平均隨機性一致指標RI。根據判斷矩陣的階數查找對應的RI值，例如，當矩陣技術為3、4、5時，RI的取值分別為0.52、0.89、1.12。

第三，計算一致性比例CR。按照公式CR=CI/RI計算相關比例。當CR的計算結果小于0.1時，判斷矩陣的滿足一致性要求。相反的，如果CR的計算結果大于0.1，則需要修正部分指標，再重新計算CR[4]。

1.2.3.3 綠色評價得分計算

指標體系含有多個層次，以老舊工業建筑改造綠色評價為總目標，其評價結果由各級指標的權重值和打分結果計算而來。假設指標層為3級，總目標下的二級指標分別為C1、C2、...、Cn，指標C1對應的三級指標為C11、C12、...C1k，其權重值為別為w11、w12、...、w1k，如果c11～c1k的專家打分為a11、a12、...a1k。那么指標C1的綠色評價綜合得分為a11×w11+a12×w12+...+a1k×w1k。

2 老舊工業建筑改造綠色評價方法

2.1 建立科學的評價指標體系

雖然GB/T 50878-2013《綠色工業建筑評價標準》系統性地提出了綠色工業建筑的評價指標，但主要針對新建項目，未能充分體現老舊工業建筑改造項目的特點。因此，研究過程針對老舊工業建筑的改造內容，按照層次分析法篩選和建立綠色評價的指標體系。

2.1.1 目標層

目標層是指標體系中的一級評價指標，具體描述為改造方案的綜合綠色性能，將該級評價指標記為U。

2.1.2 準則層

準則層是指標體系中的二級評價指標，根據老舊工業建筑改造涉及的主要施工內容及后期運維管理特點，該層的評價指標可劃分為4類，分別為室外環境綜合質量、室內環境綜合質量、環境負荷以及資源消耗，準則層評價指標如表4。

2.1.3 方案層

方案層為評價指標體系中的第三級指標，其作用為深化準則層的指標，便于落地實施和數據收集。老舊工業建筑改造消耗的資源包括土地、能源、水以及施工材料，將這4項因素作為A1對應的3級指標，分別描述為土地資源有效利用率（A11）、能源有效利用率（A12）、水資源有效利用率（A13）、施工材料有效利用率（A14）。按照同樣的處理方式。指標A2對應的三級指標為光污染（A21）、噪聲污染（A22）、固體廢物及垃圾污染（A23）以及大氣污染（A24）。二級指標A3對應的三級評價指標為室內光環境質量（A31）、室內聲環境質量（A32）、室內熱環境情況（A33）、室內空氣環境質量（A34）。二級指標A4對應的三級評價指標為室外光環境質量（A41）、室外聲環境質量（A42）、室外熱濕環境質量（A43）、室外空氣環境質量（A44）、室外交通規劃質量（A45）。

2.1.4 方案層指標的具體評價內容

觀察方案層各個指標，其粒度仍然較為粗糙，不利于綠色評價資料和數據的收集。在量化評價中，必須將指標內容延伸至可操作的數據層面，鑒于此，針對方案層指標設計具體的評價內容。以三級評價指標A11為例，土地資源的有效利用與建筑物容積率、綠化率、空間利用率密切相關，并且老舊建筑改造必須符合城市總體規劃方面的要求。因此，A11指標的評價內容為改造后建筑容積率是否合理、綠化率是否合理、能否滿足城市規劃要求、是否合理利用閑散空間資源、地下空間開發利用是否充分[5]。在實施評價的過程中，相關人員可根據評價內容收集量化的數據，從而達到量化評價的目的。

2.2 評價指標權重計算示例

按照AHP法以及指標權重計算的數學模型，對以上3級評價指標體系分配權重，實施步驟如下。

2.2.1 組建專家群

專家群應涵蓋施工單位、設計單位、市政規劃部門、老舊工業建筑的內部工作人員，專業層面應覆蓋電氣、土木、暖通空調、室內外裝飾裝修、園林綠化、給排水等。由于評價內容較多，涉及層面較廣，可適當增加專家群的人員規模，例如，將評價人員的總數控制在80～150人。

2.2.2 指標相對重要性評價

專家群的主要作用是根據自身經驗，判斷同級指標的相對重要性，對其進行量化打分，進而收集構建特征矩陣的數據源。在研究過程中向80名專業評價人員發放量表，由評價人員根據判斷矩陣的標度進行量化打分。評價指標中的準則層和方案層都要進行打分，共計形成5個特征矩陣，分別對應A1～A4、A11～A14。A21～A24、A31～A34、A41～A45。綜合評價人員的量表結果，以準則層指標為例，A1對指標A2、A3、A4的相對重要性標度分別為2、8、9。指標A2對指標A3、A4的相對重要性標度為3、2。指標A3對指標A4的相對重要度為1/2。在獲得各個指標相對重要性關系之后，即可構建筑準則層的特征判斷矩陣。

2.2.3 構造特征判斷矩陣

根據第2步形成的指標相對重要性數據，構造出各個指標層的特征判斷矩陣。顯然，矩陣的數量同樣為5個。其1表示同等重要，8表示指標A1對指標A3的相對重要性，1/8為指標A3對指標A1的相對重要性。準則層的特征判斷矩陣如式（4）所示。

2.2.4 權重計算結果

根據權重值計算的數學模型，先分別求出單一評價人員對指標體系的權重值評價結果，再合成專家群的所有評價結果，得出老舊工業建筑改造綠色評價指標體系的權重值。指標A1～A4的權重值分別為0.32、0.26、0.22、0.20，合計為1.0。指標A11～A14對指標A1的權重值分別為0.22、0.25、0.28、0.25，其對總目標U的權重值分別為0.0572、0.065、0.0728、0.065。A21～A24在指標A2中所占權重分別為0.25、0.24、0.23、0.28，其在總目標U中所占權重分別為0.055、0.0528、0.0506、0.0616。其他指標的權重計算結果此處不再贅述。

對五個特征判斷矩陣開展一致性檢驗，得出對應的CR值，分別為0.042、0.013、0.047、0.73、0.015，均小于0.1，說明所有指標的權重均通過了一致性檢驗。

2.3 確定老舊工業建筑改造的綠色評價等級

為各個指標分配權重的主要目的是在評價中開展量化計算，假設指標A1的得分為5分，乘以權重后的結果為5×0.32=0.16。因此，在評價之前還必須確定每個指標的評分等級，為評價人員打分提供依據。判斷指標實際情況和理想情況的符合程度，將完全相符、基本相符和不符合分別賦值為2、1、0。將改造方案的綠色性能劃分為4個等級，分別為不合格、合格、良好、優秀。將優秀視為接近或滿足完全相符，得分區間為[1.6，2]，對應總分的80%～100%。良好代表達到總分的60%～80%，打分區間為[1.2，1.6）。不合格指所有一級評價指標均為1分，此時指標U的綜合得分為0.2346，則不合格的打分區間為[0，0.2346）。合格對應的打分區間為[0.2346，1.2）。在評價過程中可按照該評分等級進行打分。

3 結束語

老舊工業建筑改造綠色評價方法的主要實施步驟為構建科學的評價指標體系、形成合理的指標層次結構、按照相關的理論模型為各個指標分配權重、確定綠色評價指標的評分等級，在完成以上工作的基礎上，由評價人員進行指標綠色性能打分，將分值乘以權重，層層向上匯總，最終得出改造方案的綜合綠色評價結果。在實施過程中，必須檢驗指標權重分配的合理性，以確保評價效果和客觀性。

參考文獻

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