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【摘 要】 面对世界范围的能源危机和环境危机，国内外都在大力发展绿色建筑。文章以绿色建筑设计方案的决策问题为切入点，首先构建了一套绿色建筑方案综合评价指标体系，从建筑全寿命周期费用角度来选择经济效益、环境效益和社会效益最优的方案。然后将灰色关联投影决策法引入绿色建筑设计方案综合评价，并采用离差最大化确定评价指标权重，克服主观因素的影响，使得绿色建筑设计方案的优选更加客观，从而提高了准确性。
【关键词】 绿色建筑设计；方案评价
一、绿色建筑的含义
绿色建筑主要把是指绿色建筑没有对环境造成危害，能够充分的利用环境资源和自然资源，并且确保在不破坏环境基本生态平衡条件下建造一种没有污染的建筑，又可称其为可持续发展建筑、生态建筑、回归大自然建筑或者节能环保建筑等它最大限度的节约了资源消耗、保护了环境和减少了污染，为人类提供了一个健康、适用和高效的生活空间，与自然和谐共存的绿色建筑。绿色建筑中的“绿色”，并不仅仅指一般含义上的立体绿色，而且代表着一种概念和象征。
二、绿色建筑设计的重要性
1、绿色建筑设计理念是对国家环保政策的响应，是推动企业发展的动力
人与社会、人与自然和谐发展是国家可持续发展战略中的重要内容。绿色建筑即是在建筑设计中植入绿色环保的和谐理念，进行环保建设、节能建设。这种响应国家政策的建设理念不仅能够得到国家和政府的支持和帮助，还有助于企业提高在业界的知名度和在市场的竞争力。同时，采用环保设计理念还是企业降低建筑成本，提高经济效益的有效途径。
2、绿色建筑设计有利于降低能耗
建筑在建设过程中要经过选址、平面设计、材料选择等环节，绿色建筑在建设过程中，重点考虑的就是如何从建筑本身做好降低能耗的设计。如在进行平面设计时，设计师会综合考虑如何因地制宜、怎样的布局、怎样的形状、建筑物走向以及体形系数、表面面积系数、室内设计等因素。建筑材料如建筑物的门窗、屋顶、墙体、室内外墙面的铺设等都是材料消耗的重要内容，绿色建筑则是利用最环保的、节约的材料建设高效的空间。
3、绿色建筑有助于人们健康生活
建筑师在绿色建筑设计过程中通常都会进行人性化考虑，尤其是在人们的健康方面。近年来，随着人们健康意识的不断提高，也促进了建筑设计的绿色环保发展。因此，为了满足消费者的需求，绿色建筑追求的是运用健康的材料为人们营造健康的生活环境。
三、绿色建筑的设计原则
1、环境优先原则
在进行绿色建筑设计过程中，最重要的还是以环境优先为主。绿色建筑的设计要求就是以提高资源使用效率，保护自然环境为主，所以在进行绿色建筑的设计过程中，建筑设计师应对当地的自然及社会生态环境表示尊重，保护好当地的历史、人文景观，避免因建筑设计而对当地的文化造成不利影响。与此同时，可以充分利用当地的地形和地势，结合独特的艺术视角和美学手法，来设计出以自然环境为主体的建筑产品，真正做到人与自然和谐统一。
2、节能高效原则
现代化的社会追求的就是高效，其看重的是一个结果，过重的装饰不仅会造成资源浪费，还会对建筑的功能有所影响，所以绿色建筑应坚持简洁高效的设计原则。在进行建筑设计时为了达到节约能源的效果，应加大建筑的智能化设计，尽量选取已研发出的可再生资源来作为建筑的基本材料，提高对资源的利用效率，避免出现资源浪费的情况。另外，建筑的设计一定要具有前瞻性和预见性，为社会发展留有足够的空间，做到近期发展与远期发展相结合，为建筑的扩建留有余地。
3、健康舒适原则
建筑产品的最终用途是为人类提供服务，所以绿色建筑的设计原则除了要保护自然环境、提高资源利用效率，更要健康舒适，加强用户与自然环境之间的沟通，使用户能够在健康、舒适的环境下工作和生活。因此，在进行设计过程中，应加强对建筑内房屋个体的设计，增加房屋的空气对流，保证房屋的采光充足，保证室内的温度，进而保证建筑的舒适感。“南北通透”、“三阳房”都是舒适房屋设计当中的典型代表。
四、绿色建筑设计方案评价模型
1、评价指标体系
按照绿色建筑全寿命周期理论和综合评价理论，建立绿色建筑设计方案的综合评价指标体系如表1所示。
2、指标评分
选取第二级评价指标作为对绿色建筑设计方案综合评价的基本指标。要获得第二级评价指标的得分，只有通过对第三级评价指标综合评价得到。对每个第三级评价指标确立评价标准，并针对每个指标专门进行评分。需要设计各方人员进行讨论，对指标进行具体量化，制定统一的评价标准。以采暖空调系统耗能的定量评价为例，如表2所示。
对第三级评级指标的权重确定采用比较评分法，最重要的指标权重值是10，其它指标评分以此为参照，按5～10分制的标度进行评分。这个过程中，项目决策者可以根据设计功能的要求对指标权重进行调节。如表3所示。
三级评价指标权重系数由单个指标权重值除以权重值总和得出。然后算出指标得分，相加得到二级评价指标得分，用于方案评价阶段。例如节能与能源利用指标得分的计算如表4所示。
3、方案评价
设P为n个绿色建筑设计方案的集合，Pn={P1，P2，…，Pn}；E为n个评价指标集合，E={E1，E2，…，Em）；其中，N={1，2，…，n}，M={1，2，…，m），i∈N，j∈M。设yij为方案P对评价指标Ei的属性值，则矩阵：
（1）
表示方案集Pi对评价指标集Ej的决策矩阵。
由于各评价指標没有统一的评价标准，所以先对原始数据按照公式
（2）
进行标准化处理。则对矩阵Y标准化处理后的矩阵
为：（3）
采用离差最大化法确定评价指标权重：若所有规划方案Pi在评价因子Ej下的属性值差异越小，则说明该属性值对评价对象与排序所起的作用越小；反之，如果评价因子Ej能使所有评价对象的属性值有较大差异，则说明其对评价对象与排序将起到重要作用，因此，从对评价对象进行排序的角度考虑，评价对象属性值差值越大则其相应的权重值就越大。 设评价因子E+的权重为ω=（ω1，ω2，…，ωm），ωj≥0，j∈M，规划方案Pi与其他规划方案关于评价因子Ej之间的离差用Dij（ω）表示，总离差用Dj（ω）表示，则可定义：
根据上述分析，评价因子权重ω的选择应使所有属性对所有方案的总离差最大，因此，构造如下最优化模型：
用拉格朗日最小乘法解此最优化模型得最优解为：
由于（5）式计算出的加权向量一般满足于单位化约束条件而不满足归一化约束条件，因此计算出单位化权重向量ωj*之后，再对其进行归一化处理，可以得到：
（4）
将理想方案Pj作为参考向量，方案Pi作为被参考向量，则第i个评价方案对第j种指标因子与第j个最佳指标因子的灰色关联系数为：
（5）
式中：常数ρ为分辨系数，ρ∈[0，1]，通常取ρ=0.5。因此得到灰色关联系数矩阵：
（6）
设ωk（k=1，2，…，m）为第k个指标的权重，ω=（ω1，ω2，…，ωm）表示权重向量，则关联度表示第i个评价对象与最优方案的关联度。
记一组新的评价因子权值矢量，称其为灰色关联投影权值矢量，且满足下式：
（7）
记决策方案Pi在理想方案P*上的投影为Si，则有：
（8）
五、实例验证
根据上述评价指标体系，选取技术应用情况E11，节地与室外环境E21，节能与能源利用E22，节水与水资源利用E23，节材与材料资源利用E24，室内环境质量E25，全寿命周期费用E31，安全生产水平E41这8个指标对下面4个绿色建筑设计方案进行评价。根据上述指标评分方法，得到评价指标得分值，汇总列表5。
根据表5所给的数据，可知理想最优方案的因素指标为：P*=（9.1 8.2 8.3 7.2 7.2 8.3 7.4 8.1）
根据公式（2）（3）构建标准化矩阵：
用离差最大化确定指标权重，根据公式（4）计算得出
各归一化后的指标权重为：ω=（0.124 0.134 0.125 0.122 0.106 0.134 0.128 0.128）T
根据公式（5）（6）计算出灰关联度，并构建灰色关联系
数矩阵：λ=
根据公式（7）计算各决策方案
μ=（0.043 0.051 0.044 0.042 0.031 0.051 0.046 0.046）T
根据公式（8）计算各决策方案在理想最优方案上的灰色关联投影值S，S=（0.225 0.261 0.207 0.212）因此这4个方案灰色关联投影值由大到小为：S2>S1>S4>S3。即说明方案2最接近理想最优方案，为最优方案。验证该模型时采用模糊综合评判方法，结果同样为P2>P1>P4>P3，即方案2为最佳决策方案，故本方法用于绿色建筑设计方案综合评价是可行的。
六、结束语
本文將全寿命周期理论及灰色关联投影法应用到绿色建筑设计方案的综合评价中，首先建立了绿色建筑设计方案的综合评价评价指标体系，扩展了传统建筑设计方案评价体系的维度，可实现对绿色建筑设计方案的全生命周期的总体评价。然后对最基础的第三级评价指标进行评分和权重确定，这一步可以根据不用的决策要求进行指标权重的调节。最后使用灰色关联分析投影法建立了绿色建筑设计方案选择综合评价模型，它能够避免只将各个决策方案的单个因素指标值进行比较而引起的偏差，从而可以系统地分析各个指标相互间的内在联系，反映了整个指标因素集的情况。通过模糊综合评判法验证，证明模型可行，可应用此项评价方法实现对具体绿色建筑工程项目设计方案的评价。
参考文献：
[1]石华旺，安俊华，孟辉彬等.绿色建筑评价指标体系与评价方法研究[J].山西建筑，2012，33（22）：49-50.
[2]杨波，李慧民，胡长明等.建筑工程投资决策模型研究[J].西安科技大学学报，2013，26（4）：485-489.
【关键词】 绿色建筑设计；方案评价
一、绿色建筑的含义
绿色建筑主要把是指绿色建筑没有对环境造成危害，能够充分的利用环境资源和自然资源，并且确保在不破坏环境基本生态平衡条件下建造一种没有污染的建筑，又可称其为可持续发展建筑、生态建筑、回归大自然建筑或者节能环保建筑等它最大限度的节约了资源消耗、保护了环境和减少了污染，为人类提供了一个健康、适用和高效的生活空间，与自然和谐共存的绿色建筑。绿色建筑中的“绿色”，并不仅仅指一般含义上的立体绿色，而且代表着一种概念和象征。
二、绿色建筑设计的重要性
1、绿色建筑设计理念是对国家环保政策的响应，是推动企业发展的动力
人与社会、人与自然和谐发展是国家可持续发展战略中的重要内容。绿色建筑即是在建筑设计中植入绿色环保的和谐理念，进行环保建设、节能建设。这种响应国家政策的建设理念不仅能够得到国家和政府的支持和帮助，还有助于企业提高在业界的知名度和在市场的竞争力。同时，采用环保设计理念还是企业降低建筑成本，提高经济效益的有效途径。
2、绿色建筑设计有利于降低能耗
建筑在建设过程中要经过选址、平面设计、材料选择等环节，绿色建筑在建设过程中，重点考虑的就是如何从建筑本身做好降低能耗的设计。如在进行平面设计时，设计师会综合考虑如何因地制宜、怎样的布局、怎样的形状、建筑物走向以及体形系数、表面面积系数、室内设计等因素。建筑材料如建筑物的门窗、屋顶、墙体、室内外墙面的铺设等都是材料消耗的重要内容，绿色建筑则是利用最环保的、节约的材料建设高效的空间。
3、绿色建筑有助于人们健康生活
建筑师在绿色建筑设计过程中通常都会进行人性化考虑，尤其是在人们的健康方面。近年来，随着人们健康意识的不断提高，也促进了建筑设计的绿色环保发展。因此，为了满足消费者的需求，绿色建筑追求的是运用健康的材料为人们营造健康的生活环境。
三、绿色建筑的设计原则
1、环境优先原则
在进行绿色建筑设计过程中，最重要的还是以环境优先为主。绿色建筑的设计要求就是以提高资源使用效率，保护自然环境为主，所以在进行绿色建筑的设计过程中，建筑设计师应对当地的自然及社会生态环境表示尊重，保护好当地的历史、人文景观，避免因建筑设计而对当地的文化造成不利影响。与此同时，可以充分利用当地的地形和地势，结合独特的艺术视角和美学手法，来设计出以自然环境为主体的建筑产品，真正做到人与自然和谐统一。
2、节能高效原则
现代化的社会追求的就是高效，其看重的是一个结果，过重的装饰不仅会造成资源浪费，还会对建筑的功能有所影响，所以绿色建筑应坚持简洁高效的设计原则。在进行建筑设计时为了达到节约能源的效果，应加大建筑的智能化设计，尽量选取已研发出的可再生资源来作为建筑的基本材料，提高对资源的利用效率，避免出现资源浪费的情况。另外，建筑的设计一定要具有前瞻性和预见性，为社会发展留有足够的空间，做到近期发展与远期发展相结合，为建筑的扩建留有余地。
3、健康舒适原则
建筑产品的最终用途是为人类提供服务，所以绿色建筑的设计原则除了要保护自然环境、提高资源利用效率，更要健康舒适，加强用户与自然环境之间的沟通，使用户能够在健康、舒适的环境下工作和生活。因此，在进行设计过程中，应加强对建筑内房屋个体的设计，增加房屋的空气对流，保证房屋的采光充足，保证室内的温度，进而保证建筑的舒适感。“南北通透”、“三阳房”都是舒适房屋设计当中的典型代表。
四、绿色建筑设计方案评价模型
1、评价指标体系
按照绿色建筑全寿命周期理论和综合评价理论，建立绿色建筑设计方案的综合评价指标体系如表1所示。
2、指标评分
选取第二级评价指标作为对绿色建筑设计方案综合评价的基本指标。要获得第二级评价指标的得分，只有通过对第三级评价指标综合评价得到。对每个第三级评价指标确立评价标准，并针对每个指标专门进行评分。需要设计各方人员进行讨论，对指标进行具体量化，制定统一的评价标准。以采暖空调系统耗能的定量评价为例，如表2所示。
对第三级评级指标的权重确定采用比较评分法，最重要的指标权重值是10，其它指标评分以此为参照，按5～10分制的标度进行评分。这个过程中，项目决策者可以根据设计功能的要求对指标权重进行调节。如表3所示。
三级评价指标权重系数由单个指标权重值除以权重值总和得出。然后算出指标得分，相加得到二级评价指标得分，用于方案评价阶段。例如节能与能源利用指标得分的计算如表4所示。
3、方案评价
设P为n个绿色建筑设计方案的集合，Pn={P1，P2，…，Pn}；E为n个评价指标集合，E={E1，E2，…，Em）；其中，N={1，2，…，n}，M={1，2，…，m），i∈N，j∈M。设yij为方案P对评价指标Ei的属性值，则矩阵：
（1）
表示方案集Pi对评价指标集Ej的决策矩阵。
由于各评价指標没有统一的评价标准，所以先对原始数据按照公式
（2）
进行标准化处理。则对矩阵Y标准化处理后的矩阵
为：（3）
采用离差最大化法确定评价指标权重：若所有规划方案Pi在评价因子Ej下的属性值差异越小，则说明该属性值对评价对象与排序所起的作用越小；反之，如果评价因子Ej能使所有评价对象的属性值有较大差异，则说明其对评价对象与排序将起到重要作用，因此，从对评价对象进行排序的角度考虑，评价对象属性值差值越大则其相应的权重值就越大。 设评价因子E+的权重为ω=（ω1，ω2，…，ωm），ωj≥0，j∈M，规划方案Pi与其他规划方案关于评价因子Ej之间的离差用Dij（ω）表示，总离差用Dj（ω）表示，则可定义：
根据上述分析，评价因子权重ω的选择应使所有属性对所有方案的总离差最大，因此，构造如下最优化模型：
用拉格朗日最小乘法解此最优化模型得最优解为：
由于（5）式计算出的加权向量一般满足于单位化约束条件而不满足归一化约束条件，因此计算出单位化权重向量ωj*之后，再对其进行归一化处理，可以得到：
（4）
将理想方案Pj作为参考向量，方案Pi作为被参考向量，则第i个评价方案对第j种指标因子与第j个最佳指标因子的灰色关联系数为：
（5）
式中：常数ρ为分辨系数，ρ∈[0，1]，通常取ρ=0.5。因此得到灰色关联系数矩阵：
（6）
设ωk（k=1，2，…，m）为第k个指标的权重，ω=（ω1，ω2，…，ωm）表示权重向量，则关联度表示第i个评价对象与最优方案的关联度。
记一组新的评价因子权值矢量，称其为灰色关联投影权值矢量，且满足下式：
（7）
记决策方案Pi在理想方案P*上的投影为Si，则有：
（8）
五、实例验证
根据上述评价指标体系，选取技术应用情况E11，节地与室外环境E21，节能与能源利用E22，节水与水资源利用E23，节材与材料资源利用E24，室内环境质量E25，全寿命周期费用E31，安全生产水平E41这8个指标对下面4个绿色建筑设计方案进行评价。根据上述指标评分方法，得到评价指标得分值，汇总列表5。
根据表5所给的数据，可知理想最优方案的因素指标为：P*=（9.1 8.2 8.3 7.2 7.2 8.3 7.4 8.1）
根据公式（2）（3）构建标准化矩阵：
用离差最大化确定指标权重，根据公式（4）计算得出
各归一化后的指标权重为：ω=（0.124 0.134 0.125 0.122 0.106 0.134 0.128 0.128）T
根据公式（5）（6）计算出灰关联度，并构建灰色关联系
数矩阵：λ=
根据公式（7）计算各决策方案
μ=（0.043 0.051 0.044 0.042 0.031 0.051 0.046 0.046）T
根据公式（8）计算各决策方案在理想最优方案上的灰色关联投影值S，S=（0.225 0.261 0.207 0.212）因此这4个方案灰色关联投影值由大到小为：S2>S1>S4>S3。即说明方案2最接近理想最优方案，为最优方案。验证该模型时采用模糊综合评判方法，结果同样为P2>P1>P4>P3，即方案2为最佳决策方案，故本方法用于绿色建筑设计方案综合评价是可行的。
六、结束语
本文將全寿命周期理论及灰色关联投影法应用到绿色建筑设计方案的综合评价中，首先建立了绿色建筑设计方案的综合评价评价指标体系，扩展了传统建筑设计方案评价体系的维度，可实现对绿色建筑设计方案的全生命周期的总体评价。然后对最基础的第三级评价指标进行评分和权重确定，这一步可以根据不用的决策要求进行指标权重的调节。最后使用灰色关联分析投影法建立了绿色建筑设计方案选择综合评价模型，它能够避免只将各个决策方案的单个因素指标值进行比较而引起的偏差，从而可以系统地分析各个指标相互间的内在联系，反映了整个指标因素集的情况。通过模糊综合评判法验证，证明模型可行，可应用此项评价方法实现对具体绿色建筑工程项目设计方案的评价。
参考文献：
[1]石华旺，安俊华，孟辉彬等.绿色建筑评价指标体系与评价方法研究[J].山西建筑，2012，33（22）：49-50.
[2]杨波，李慧民，胡长明等.建筑工程投资决策模型研究[J].西安科技大学学报，2013，26（4）：485-489.