绿色建筑评价指标体系和模型研究

绿色建筑

节能经济2010年第6期（总第332期

）

绿色建筑评价指标体系和模型研究

■夏立明，潘金双，王亦虹

（天津理工大学管理学院，天津300384）

[摘

要]

针对当前绿色建筑评价体系存在的问题，以建筑资源消耗程度、建筑环境适宜程度、系统的持久性为评价对象，从绿色建筑本身属性和外部环境两个层面，建立了基于时期和时点两个视角的绿色建筑动态评价指标体系；利用主成分分析法和因素重构分析法在数据处理上的优势，建立适应指标体系特征和考虑数据约束条件的绿色建筑评价模型。

[关键词]绿色建筑；绿色建筑评价体系；主成分分析；因素重构分析；评价模型

Abstract:Consideringtheproblemsaboutevaluationsystemofgreenbuilding,adynamicevaluationsystemofgreenbuilding,whichtakestheconsumptionlevelofconstructionresource,thefitnessofconstructionenvironmentandthedurabilityofthesystemastheevaluationobjects,isconstructedinviewoftheperiodandthepoint.Itcon－sistsoftwolevelsofitsownpropertyandtheexternalenvironment.Then,acorrespondinggreenbuildingevaluationmodeladaptingtothecharacteristicsofthisindexsystemispresentedwithconsiderationoftheconstraintconditionofdataandbytakingfulluseoftheadvantagesoffactorsystemrestructuringanalysisandprincipalcomponentanalysisindataprocessing.

Keywords:greenbuilding;evaluationsystemofgreenbuilding;principalcomponentanalysis;factorsystemrestructuringanalysis;evaluationmodel[中图分类号]F407.9

[文献标识码]B

[文章编号]1002-851X（2010）06-0097-05

据统计，人类为建造各类建筑及其附属设施，消耗了从自然界所获得的50%以上的物质原料，这些建筑在建与建筑造和使用过程中又消耗了全球能量的50%左右；有关的空气污染、光污染、电磁污染等占环境总体污染的建筑垃圾占人类活动产生垃圾总量的40%[1]。从以上34%；

数据可以看出，建筑物在其整个生命周期内，需要消耗大量的资源和能源，还会造成严重的环境污染问题。鉴于全球资源环境方面的种种严峻现实，建筑业的可持续发展问题成为人们关注的焦点，西方发达国家于20世纪70年代率先提出了绿色建筑（GreenBuilding）的全新理念。

1.1

绿色建筑

绿色建筑是指在建筑的全寿命周期内，最大限度地节约资源（节能、节地、节水、节材）、保护环境和减少污染，适用和高效的使用空间，与自然和谐共为人们提供健康、

生的建筑[2]。它是以生态（自然和人文）系统的良性循环为基本原则，运用生态的生物共生和物质多级传递循环再生原理，应用系统工程方法和多学科的现代绿色科技成就，根据当地环境和资源状况，强调优化组合住区的功能结

[作者简介]夏立明（1960-），男，天津人，天津理工大学教授，研究方向：工程项目管理与方法。潘金双（1983-），男，吉林四平人，天津理工大学研究生，研究方向：工程项目管理与方法。王亦虹（1974-），女，天津人，天津理工大学讲师，研究方向：工程项目管理与方法。

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构，实现经济﹑生态和社会效益三结合的新型人类聚居环境和建筑体系，是符合21世纪可持续发展方向的绿色居住生活方式。1.2

绿色建筑评价体系

（1）可持续发展的原则：可持续发展是既满足当代人的需求，又不危及后代人满足其需求的发展，绿色建筑评价实质是建筑的可持续发展评价。

（2）可操作性原则：可操作性是指具体评价工作要方便、实用，便于信息的输入和控制；同时表现为评价工作在时间和空间上的差异。

（3）定性与定量相结合的原则：用定性的手段根据具体建筑的特点确定评价指标，然后再用定量的方式去科学、客观地评价。

（4）全局性原则：绿色建筑评价体系要将建筑项目的整个全寿命周期作为评价周期，绿色建筑的评价体系要涉经济和环境的方方面面。及社会、

（5）动态性原则：绿色建筑的评价要体现时间和空间的结合，从建筑本身的空间属性和时间动态性综合评价。2.22.2.1

绿色建筑评价概念模型绿色建筑的评价内容

绿色建筑评价体系，是应用在绿色建筑整体寿命周期内的一套明确的评价及认证系统，它以一定的准则来“绿色”程度，同时通过确立一衡量建筑在整个阶段达到的

系列的指标体系，为各个方面提供具体清晰的条例以指导和鉴定绿色建筑的实践[3]。

绿色建筑评价系统涉及的专业领域广泛，而且复杂多样，是一个高度复杂的系统工程。围绕推广和规范绿色建筑的目标，发达国家相继开发了适应不同国家特点的绿色建筑评价体系。例如：英国的环境评价法（BREEAM）；美国的能源及环境设计先导计划（LEED，Leadershipin）；还有日本的CASBEE等。Energy&EnvironmentalDesign

美国的LEED陆续发展出不同建筑类型、甚至旧有建筑改造的评价版本，它以需求为导向，以市场为驱动，是现有国最具影响的绿色建筑评价体系之一，已成为际上最完善、

世界各国建立绿色建筑可持续性评估标准的范本。

我国引进绿色建筑的概念比较晚，相应的评价体系目前处于发展阶段，近几年国家相继出台了一些法律文件来建立绿色建筑的评价标准。例如：2001年10月我国制《中国生态定出版了适用于我国绿色生态住宅评价体系的

；在共创“绿色奥运、科技奥住宅技术评估手册》2004年，运、人文奥运”的背景下，制定了《绿色奥运建筑评估体；系》2005～2006年我国相继推出了《绿色建筑评价标准》和《绿色建筑评价技术细则》等文件，进一步完善了我国绿色建筑评估体系。

在综合分析国家颁布的《绿色建筑评价技术细则》和《绿色建筑评价标准》中住宅建筑的评价内容后，归纳相关评价内容见表1。

综合对比与归类分析表1的内容，本文用建筑的资源利用程度和建筑环境的适宜程度作为衡量建筑本身的评价对象，用系统的持久性作为衡量建筑运营的评价对象。通过分析一些国家成功的绿色建筑评价体系可知，这些国家都把环境问题作为绿色建筑评价的内容之一，而且根据建筑作为生态环境中的一个系统，并不是孤系统的观点[7]，

立存在的，这样建筑既要满足人们居住的需要，又要协调外部环境的适应性，于是就要求评价体系要包含建筑内部环境和外部居住环境的两个层面的内容；建筑物是建设期末的一个可以衡量的交付物，而根据全生命周期管理要求，对建筑的评价要在全生命周期中建立动态的评价标准。2.2.2

绿色建筑评价的概念模型

绿色建筑评价体系的建立和应用，无疑给绿色建筑的发展翻开了新的一页，它对于绿色建筑的影响力，无论经济或社会角度，都是以前的建筑法规和规范无从技术、

法相比的，但也存在评估工作量大，不同国家和地区体系不通用，缺乏灵活性等不足。因此，绿色建筑评价体系这样一个复杂、庞大的评价体系，需要人们不断地去研究、探索，用现代科学评估方法不断进行完善。2.1

绿色建筑评价指标体系的构建原则

基于上述分析与总结，并借鉴各个国家评估体系的特点，按照绿色建筑指标体系建立的原则，本文建立建筑环境适宜程度、系统的一个以建筑资源消耗程度、

持久性为评价对象，从绿色建筑本身属性和外部环境两个层面，基于时期和时点两个视角的绿色建筑动态评价模型系统，见图1。该评价概念模型是在系统论相关知识的基础上构建的，能为绿色建筑评价指标体系建立清晰的概念框架，较之前的文献研究忽视绿色建筑运营期及生命期末建筑的处理情况的评价有所改进。

对比各国的绿色建筑评价体系，绿色建筑评价指标体系的构建应该遵循以下原则[4-6]：

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表1

指标名称

评价内容

绿色建筑的评价内容和方法

评价方法

场地地形图和相关文件

应对措施的合理性及相关检测报告设计图纸和日照模拟分析报告

景观设计文件及其植物配植报告和文件规定

施工过程控制的有关文档及当地环保或建设等有关管理部门对环境影响因子的达标证明有关设计文件和现场核实

检查设计图纸及说明书，核对设备的能效值设计文档计算和现场核实建筑水系统规划方案或报告查阅图纸、设计说明书等并现场核实查阅设计文档、产品说明及现场核实查阅图纸、设计说明书及现场核实第三方检验机构出具的产品检验报告查阅竣工图纸及现场核实

查阅设计图纸及设计书以及工程决算材料清单审核设计图纸、日照模拟计算报告或检测报告查阅设计图纸和检测报告

审核通风模拟计算报告、设计图纸，并现场核实设计图纸与现场调查监测噪声污染环境指标

有关设备、管道的设计文件并现场核实垃圾收集、运输的整体规划和现场核实现场考察和用户抽样调查现场考察和用户抽样调查

建筑地的选择有无潜在自然灾害和有毒物质建筑地对周边自然环境和文物的损坏程度

节地与室外环境

建筑对日照的要求

建筑地的绿化植物选择与绿化面积施工过程应对各种污染的措施情况住宅建筑热工设计和暖通空调设计

节能与能源利用

匹配建筑的设备情况

常规能源，自然能源和可再生能源利用规划建设阶段各种水资源的利用情况

节水与水资源利用

建筑本身的防护保障措施和设备节水工具和设备的落实情况应用非传统水资源的安全保障措施建筑材料的有毒物质含量

节材与材料资源利用

建筑材料的集约利用

常规材料和绿色材料的使用及废料处理日照标准和自然采光建筑维护结构的噪声处理

室内外环境质量

居住空间的通风效果与空气污染情况室内热环境室外的周边环境

建筑配置的更新和完善程度

运营管理

生活垃圾的处理情况周边环境的维持与保护情况保障制度落实情况

按照该概念模型的框架，可以从建筑的本身环境载荷和外部环境（居住环境）设置两个层面的指标体系，并结合建筑的属性因素建立完善的评价体系对象。建筑的本

身环境载荷用来反映建设期对环境造成的损害程度；建筑的外部环境用来反映运营期及生命期末居住人对建筑的客观综合反映情况。用建筑的能源消耗程度和建筑的内部环境作为评价的建筑时点指标，用系统的持久性作为动客观地在建筑的态评价建筑的时期指标，这样能够全面、全生命周期内作出相对正确的评价。2.3

绿色建筑评价体系

根据上文绿色建筑评价的内容和绿色建筑评价概念模型，并参考国际绿色建筑评估体系及对BREEAM，按照我国的《生态住宅技LEED，GBTOOL等的综合分析，和《绿色建筑评价技术细则》相关规定的标术评估手册》

准，将评价指标体系分为4层，包括能源消耗程度、环境适并根据相关包含的内宜程度和系统持久性3个子目标层，

容及其影响因素分别划分了二级指标和三级指标，具体指

图1

绿色建筑评价的概念模型

标体系见图2。

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行处理，形成总系统聚集状态性态函数表，进而进行综合评价。

3.2绿色建筑评价实用模型

绿色建筑评价指标体系是由大量的定性和定量的指标构成的复杂体系，如何确定所建立的27个指标体系之间的相关关系，得到主要的影响因素，并得到最终的评价结果，是主要问题。针对这些问题，运用主成分分析法和因素重构分析法建立绿色建筑评价实用模型如图3

图2

绿色建筑评价指标体系

所示。该模型既考虑了将

庞大繁杂的指标体系适当整合归并，以反映不重叠且重点的信息；也适应了当前在我国进行绿色建筑评价的约束条件，同时，利用相应计算软件可以使评价简便易行，可以预见在实际评价中能取得较为理想的评价结果。3.3

指标的量化与评价的实现

3.1

主成分分析法和因素重构分析法

主成分分析法[8]也称主分量分析法，旨在利用降维的思想，通过数学变换的方法将多指标问题转化为较少的综合指标的一种重要统计方法。它能将高维空间的问题转化到低维空间去处理，使问题变得比较简单、直观，而且这些较少的综合指标之间互不相关，又能提供原有指标的绝大部分信息。

因素重构分析法[8]通过分别计算各因素水平与指标水平构成的假设系统的性态函数值，将其与原系统性态函数进行比较，反映假设系统与原系统之间的接近程度。接近程度值越小，表示影响程度（相关性或相似性）越大；反之影响程度（相关性或相似性）越小。

本文建立的评价指标体系有27个，由于指标体系中涉及的变量较多，并且彼此之间存在一定的相关性，使得观测数据反映的信息在一定程度上有所重叠，属于典型的高维空间问题，因此，首先采用主成分分析法降维，剔除信息重叠的部分，强化突出重点指标，从而使指标体系更为精练简洁，并且通过指标所反映的信息确定其客观权重；并进一步利用因素重构分析方法在处理因素、指标之间的逻辑与数学关系的复杂性问题上的优势，将定性和定量信息流通过不同方式输入到系统中进

在以资源消耗程度、建筑环境适宜程度和系统的持久性为评价对象进行评价时，按照各指标的评价准则和实验法、问卷法、深度访谈法、产品行业标准，采用观察法、分析法等方法对绿色建筑进行实地调研，按照图2中设置分别得出具体判断值作为原始数据xij，的27个三级指标，

图3实用模型流程图

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在此基础上按以下步骤进行量化和评价：

）整理27个三级指标值的原始数据xij，将其按式（1

（1）转化成标准指标值xij*；

xij*=xijij

《绿色建筑评价标准》相关要求和标准，确定该评价绿色建筑的等级，并对从主成份分析得到的相关主要影响因素进行相应的改善和保障控制，以达到保持现阶段等级或者进

（1）

一步达到绿色指标的要求。

（i=1，…，…，）2，n；j=1，2，m

式中ij和σij2分别是xij的平均值和方差。

（2）求各标准化指标xij*的两两相关系数，并得到相关系数矩阵R=（rij）其中m×m，

rij=1

n

综上所述，本文的主要研究成果如下：

（1）参考国际绿色建筑评估体系及对BREEAM，LEED，以建筑资源消耗程度、建筑环境GBTOOL等的综合分析，

适宜程度、系统的持久性为评价对象，从绿色建筑本身属性和外部环境两个层面，基于时期和时点两个视角，建立了绿色建筑的动态评价模型系统，该系统包含的指标体系分成3层，包括3个子目标指标、8个评价指标和27个数据指标。

（2）在分析了国外大量的绿色建筑评价体系和国《绿色建筑评价技术细则》和《绿色建筑评价标准》的内

相关要求后，针对已有评价方法的局限性，提出了因素重构分析法与主成分分析法相结合的绿色建筑评价方法，以期为客观、准确、科学地评价绿色建筑提供方法支持。蒉[参考文献]

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enterprise

in

Singapore

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建筑工业出版社，2006.

t=1

Σxx

titj

（i，…，）j=1，2，m（2）

（3）求相关矩阵R的特征值λ（…，），并将其2，pii=1，由大到小排列，按照预定的累计贡献率Σλi/m(通常累计

i=1p

贡献率达到85%以上为宜),确定主成分个数p（p≤m），求出对应的贡献率、累计贡献率和特征向量。

（4）由此提取的主成分重新整合指标体系，并根据确定的区间和水平值分别计算各指标与其水平值的接近程度：

）Φ（-minΦk，kTi

Φk，i=

maxΦk，-minΦik，i

（3）

Φk，i为第T个样本中第K个指标与maxΦk，i的接近程（i=度，而与minΦk，i代表第i个区间i的接近程度为1-Φk，i，））为第T个样本中第K个指标的具体数值，，2Φk（T1，

））所在区间的上界，所在区maxΦk，minΦk，i为Φ（kTi为Φ（kT间的下界。

（5)根据各水平值及其与各指标接近程度值确定聚集状态性态矩阵。

（6)将聚集状态性态矩阵中的数据输入GENREC重构分析软件的文件中，运行软件，根据软件输出结果分别求出绿色建筑整合后各指标在3种水平中的重要程度的（）和值f。2，3ii=1，

（7）计算评价水平值在最终评价中的呈现度p（ii=。1，2，3）

pi=fi-minΦiii

3

3

[3]段胜辉.绿色建筑评价体系方法-GBTool的中国框架[D].

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（i=1，）2，3

（4）

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）计算绿色建筑的最终评价值w。（8

w=Σpiei

i=1

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[8]夏立明，王亦虹.基于因素重构分析法和主成分分析法

的企业安全文化评价模型[J].中国安全科学学报，2007（12）.

（编辑谭丰华）

i=1

p

i

（i=1，）2，3

式中pi（i=1，2，3）评价水平值在最终评价中的呈现（度；分别为低水平的下界值，中水平的中值即e2，3）ii=1，（中水平下界+中水平上界）高水平上界值。/2，

根据最终评价值w，参照《绿色建筑评价技术细则》和

101

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