基于多因素相關(guān)性分析的綠色建筑經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)研究

柯園園，郭　健，何章津，殷　俊

(武漢輕工大學(xué) 土木工程與建筑學(xué)院，湖北 武漢 430023)

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基于多因素相關(guān)性分析的綠色建筑經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)研究

柯園園，郭健，何章津，殷俊

(武漢輕工大學(xué) 土木工程與建筑學(xué)院，湖北 武漢 430023)

摘要：推行綠色建筑，建立一套滿足的綠色建筑經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)體系。以湖北省高層住宅綠色建筑項(xiàng)目為基礎(chǔ)，探討綠色建筑成本影響因素，運(yùn)用統(tǒng)計(jì)分析方法，對(duì)綠建影響因素進(jìn)行相關(guān)性分析，構(gòu)建綠色建筑綠建評(píng)價(jià)模型，可為綠色建筑項(xiàng)目的經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)提供決策依據(jù)。

關(guān)鍵詞：綠色建筑；影響因素；相關(guān)性分析；評(píng)價(jià)研究

1引言

目前我國(guó)正處于城鎮(zhèn)化快速發(fā)展時(shí)期，建筑的能源資源消耗量逐年迅速增長(zhǎng)，對(duì)環(huán)境破壞越來越嚴(yán)重。因此，基于建筑發(fā)展成果，推行綠色建筑，建立一套滿意的綠色建筑經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)體系，具有十分重要的意義[1]。

近幾年，國(guó)家住建部相繼頒布了一系列的綠色建筑認(rèn)證標(biāo)準(zhǔn)和評(píng)價(jià)體系[2-3]。隨著綠色建筑的發(fā)展，國(guó)內(nèi)外眾多學(xué)者對(duì)綠色建筑經(jīng)濟(jì)性進(jìn)行了研究分析[4-7]。雖然國(guó)內(nèi)外學(xué)者已提出不少綠色建筑評(píng)價(jià)方法和體系，但影響綠色建筑的因素眾多[8]，主要是采用單因素的定性方法分析建筑的技術(shù)與環(huán)境效益，難以滿足綠色建筑評(píng)價(jià)要求。筆者以湖北省42個(gè)高層住宅綠色建筑為樣本，從定量分析角度，探究影響綠色建筑經(jīng)濟(jì)成本因素，運(yùn)用相關(guān)分析方法對(duì)綠建成本、建筑層數(shù)、建筑面積影響因子進(jìn)行相關(guān)分析。采用SPSS統(tǒng)計(jì)軟件分析建筑層數(shù)、建筑面積對(duì)綠建成本的影響權(quán)重系數(shù)，運(yùn)用線性回歸方法構(gòu)建綠色建筑評(píng)價(jià)模型。

2綠色建筑技術(shù)經(jīng)濟(jì)統(tǒng)計(jì)分析

綠色建筑即在全壽命周期內(nèi)，最大限度地節(jié)約資源(節(jié)能、節(jié)地、節(jié)水、節(jié)材)、保護(hù)環(huán)境、減少污染，為人們提供健康、適用和高效的使用空間，與自然和諧共生的建筑[1]。與非綠色建筑相比，綠色建筑因?qū)嵤┚G色建筑理念和策略，而增加采用節(jié)能、節(jié)水、節(jié)材等綠色技術(shù)方案。因此，可將綠色建筑總成本劃分為符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)但未采用綠色技術(shù)或措施的非綠色建造成本和運(yùn)用綠色技術(shù)方案的綠色技術(shù)成本，且綠色技術(shù)成本大致分為節(jié)能技術(shù)成本、節(jié)水技術(shù)成本、節(jié)地技術(shù)成本、節(jié)材技術(shù)成本等四個(gè)方面。

目前擬建和在建的住宅建筑多以高層為主，短期內(nèi)建筑的參與主體更多關(guān)注的是“四節(jié)”技術(shù)的成本投入。結(jié)合《2014年度綠色建筑評(píng)價(jià)標(biāo)識(shí)統(tǒng)計(jì)報(bào)告》，選取湖北省42個(gè)高層住宅綠色建筑項(xiàng)目為分析樣本，其中一星級(jí)項(xiàng)目、二星級(jí)項(xiàng)目、三星級(jí)項(xiàng)目各有14個(gè)，研究投入的“四節(jié)”成本影響權(quán)重。高層住宅建筑的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)如表1所示。

表1綠色建筑基礎(chǔ)數(shù)據(jù)一覽表

序號(hào)建筑面積/萬m2建筑層數(shù)建設(shè)成本/(元/m2)非綠建成本/(元/m2)綠建成本/(元/m2)星級(jí)15.57113114.253071.8342.4223.8242241.102173.6767.43335522041.342011.7129.63465102309.652290.2219.43525183034.653002.6232.03644203073.553053.4220.13736232710.202680.3329.87821.35312267.882233.8434.04931263041.783010.2531.531039332119.042089.6129.431120.65282501.712470.3431.371212.53133243.123200.4142.711330.68362046.992010.4636.531443.17422010.951989.7821.17★155563087.893005.2482.651664152346.132270.1775.961719.86272092.422011.1181.311868.07182566.432502.9663.471949.97172356.302284.1372.172057.65302230.232156.7073.532170.93352003.341945.4057.942240.94192663.052582.0581.00236.2202803.182704.0299.162466.09242126.582066.2560.332514.37162855.762763.0092.762628.95422503.422405.7497.682710.32292068.381992.3376.052843.38332741.762659.9081.86★★

續(xù)表

不同星級(jí)綠色建筑技術(shù)成本投入不同。一星級(jí)建筑項(xiàng)目成本主要用于雨水收集、節(jié)水器具采用上，投入到提高能源使用效率較少；二星級(jí)建筑項(xiàng)目較注重能源高效利用和新能源使用，比一星級(jí)建筑更加強(qiáng)了非傳統(tǒng)水源的利用率；三星級(jí)建筑項(xiàng)目在節(jié)能、節(jié)水、節(jié)材、節(jié)地四個(gè)方面都加大技術(shù)成本的投入，較為明顯的是使用節(jié)能和節(jié)材上。各星級(jí)建筑項(xiàng)目綠色技術(shù)措施投入的單方成本及分布如表2所示。

表2綠色建筑單位面積平均成本分析表/(元/m2)

星級(jí)非綠建成本綠建成本節(jié)能節(jié)水節(jié)材節(jié)地★2292.6633.414.5613.368.127.37★★2382.0778.2830.8524.1814.488.77★★★2467.84143.3271.0929.2830.9112.04

分析綠色建筑“四節(jié)”技術(shù)占非綠建成本比例，計(jì)算結(jié)果如表3所示。

表3綠色建筑經(jīng)濟(jì)指標(biāo)分析表

星級(jí)綠建成本節(jié)能節(jié)水節(jié)材節(jié)地★1.45%0.20%0.58%0.35%0.32%★★3.29%1.29%1.02%0.61%0.37%★★★5.81%2.88%1.19%1.25%0.49%平均值3.52%1.46%0.93%0.74%0.39%

在表3基礎(chǔ)上，將“四節(jié)”占非綠建成本比例進(jìn)行歸一化處理，確定一星級(jí)、二星級(jí)、三星級(jí)中“四節(jié)”的權(quán)重，如表4所示。影響因素權(quán)重分析及其它指標(biāo)如圖1—圖3所示。

表4綠色建筑經(jīng)濟(jì)指標(biāo)權(quán)重系數(shù)表

星級(jí)節(jié)能節(jié)水節(jié)材節(jié)地★0.140.400.240.22★★★0.390.310.190.11★★★0.500.200.220.08

從分析圖1可以看出：“四節(jié)”權(quán)重與建筑星級(jí)的關(guān)系，節(jié)能權(quán)重隨星級(jí)的增加而逐漸增加；節(jié)材權(quán)重在三個(gè)星級(jí)中變化不大，基本相同；節(jié)水權(quán)重和節(jié)地權(quán)重隨星級(jí)的增加而逐漸減小。以星級(jí)為自變量x，節(jié)能、節(jié)水、節(jié)地權(quán)重為因變量。節(jié)材權(quán)重與星級(jí)呈非線性相關(guān)，基本呈水平，取其平均值0.217。經(jīng)擬合確定節(jié)能、節(jié)水、節(jié)材、節(jié)地的線性方程如下：

a2=-0.1x+0.503；

(1)

a3=0.217;

(2)

a4=-0.07x+0.277；

(3)

a1=1-(a2+a3+a4)=0.17x+0.003.

(4)

其中，x取值為1、2、3，表示一星、二星、三星；a1、a2、a3、a4分別表示節(jié)能、節(jié)水、節(jié)材、節(jié)地權(quán)重，且a1+a2+a3+a4=1。

圖1　影響因素權(quán)重分析圖

圖2　綠色建筑建筑層數(shù)與成本關(guān)系圖

圖3　綠色建筑建筑面積與成本關(guān)系圖

觀察關(guān)系圖2、圖3，可發(fā)現(xiàn)：星級(jí)等級(jí)對(duì)建筑的綠建成本影響最大，三星級(jí)綠色建筑項(xiàng)目的綠建成本最大，且主要分布在最上層，一星級(jí)分布在最下層，二星級(jí)處于中間層。此外，綠建成本投入還受到建筑規(guī)模的影響，同一星級(jí)綠色建筑項(xiàng)目的綠建成本在一定的范圍內(nèi)具有隨建筑層數(shù)、建筑面積的增加而減小的趨勢(shì)。

3綠色建筑成本分析

3.1綠建成本相關(guān)性分析

我國(guó)綠色建筑評(píng)價(jià)體系中，建筑項(xiàng)目要獲得星級(jí)標(biāo)識(shí)不僅要達(dá)到《綠色建筑評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)》全部控制項(xiàng)要求，還需采取其它綠色技術(shù)措施達(dá)到“四節(jié)、運(yùn)營(yíng)管理、室內(nèi)環(huán)境質(zhì)量”等指標(biāo)要求，從而獲得相應(yīng)的評(píng)分。結(jié)合上文分析可知，綠色建筑項(xiàng)目成本不僅受星級(jí)標(biāo)識(shí)的影響，還受建筑規(guī)模影響。

樣本點(diǎn)的散點(diǎn)圖只能判斷變量間是否為線性相關(guān)，還需計(jì)算變量間的Pearson相關(guān)系數(shù)以及進(jìn)行檢驗(yàn)才能確定變量間線性相關(guān)程度以及是否顯著相關(guān)[9]。相關(guān)系數(shù)在-1到1之間，絕對(duì)值越大相關(guān)程度越大。相關(guān)系數(shù)為正是正相關(guān)，為負(fù)是負(fù)相關(guān)。相關(guān)系數(shù)大小須經(jīng)顯著性檢驗(yàn)來驗(yàn)證是否顯著，不能直接由相關(guān)系數(shù)大小來判斷是否達(dá)到顯著性水平。其計(jì)算公式如式5。

(5)

將42個(gè)樣本點(diǎn)數(shù)據(jù)按星級(jí)等級(jí)導(dǎo)入SPSS軟件對(duì)綠建成本與其影響因素進(jìn)行相關(guān)性分析，計(jì)算結(jié)果見表5。在該pearson相關(guān)系數(shù)表中，顯著性檢驗(yàn)sig.值沒有一一列出，只在具有統(tǒng)計(jì)顯著性意義的相關(guān)系數(shù)值旁邊用星號(hào)標(biāo)記。

表5綠建影響因素相關(guān)性分析表

星級(jí)綠建成本建筑層數(shù)建筑面積★1-0.423-0.843**★★1-0.786**-0.789**★★★1-0.868**-0.897**

**: 在0 .01 水平(雙側(cè))上顯著相關(guān)。

三個(gè)星級(jí)的綠建成本與建筑層數(shù)、建筑面積相關(guān)系數(shù)都為負(fù)數(shù)，建筑規(guī)模越大，投入的綠建成本越小。在置信度為0.01的顯著性檢驗(yàn)時(shí)，一星級(jí)的綠建成本主要與建筑面積呈顯著性相關(guān)，與建筑層數(shù)在統(tǒng)計(jì)相關(guān)上不顯著；二星級(jí)、三星級(jí)的綠建成本與建筑層數(shù)、建筑面積都呈顯著性相關(guān)。

3.2綠建成本回歸線性分析

以建筑項(xiàng)目綠建成本為因變量，建筑層數(shù)和建筑面積為自變量，建立綠建成本估算多元線性回歸數(shù)學(xué)模型。由于綠建成本受星級(jí)標(biāo)識(shí)等級(jí)影響較大，因此不同星級(jí)等級(jí)的綠色建筑的綠建成本估算模型是不同的。綠建成本估算模型如下(式6)：

ΔC=f(N,S,i)=β0i+β1iN+β2iS.

(6)

式中：

△C—綠色建筑項(xiàng)目綠建成本；

N—綠色建筑的建筑層數(shù)；

S—綠色建筑的建筑面積；

i—建筑項(xiàng)目所要參評(píng)的星級(jí)等級(jí)，一星級(jí)、二星級(jí)、三星級(jí)分別取數(shù)值1,2,3.

采用最小平方法來求算回歸系數(shù)β，建立線性回歸數(shù)學(xué)模型。與實(shí)際數(shù)據(jù)進(jìn)行線性擬合檢驗(yàn)，通過判定系數(shù)R2來反映由自變量與因變量所形成的線性回歸模型的擬合度和解釋能力。R2越接近1，說明該線性回歸模型的擬合度越高。計(jì)算公式如下(式7)：

(7)

判斷模型回歸系數(shù)的顯著性。在回歸方差分析中，構(gòu)造判別回歸數(shù)學(xué)模型的系數(shù)整體上是否具有統(tǒng)計(jì)上的意義的統(tǒng)計(jì)量F來進(jìn)行失擬性檢驗(yàn)。統(tǒng)計(jì)量F計(jì)算公式如下(式8)。

(8)

在顯著性水平為α?xí)r，若存在 F>Fα(m,n-m-1)則拒絕原假設(shè)H0:β=0，表明回歸系數(shù)整體上是顯著，該回歸數(shù)學(xué)模型可用于預(yù)測(cè)；否則，不可用于預(yù)測(cè)。

構(gòu)造能判斷每一個(gè)回歸系數(shù)具有顯著意義的統(tǒng)計(jì)量t。統(tǒng)計(jì)量tj是服從自由度為n-m-1的t分布，計(jì)算式如式9：

(9)

自我相關(guān)分析。誤差項(xiàng)除了應(yīng)呈隨機(jī)化的正態(tài)分布，不同的自變量所產(chǎn)生的誤差之間應(yīng)該相互獨(dú)立，無相關(guān)存在。采用Durbin-Watson(DW)統(tǒng)計(jì)量來檢查誤差項(xiàng)是否獨(dú)立，計(jì)算公式如式10：

(10)

DW值在0—4之間，當(dāng)DW=2時(shí)，完全無相關(guān)存在；DW>2時(shí)，相鄰兩點(diǎn)的殘差正相關(guān)；DW<2時(shí)，相鄰兩點(diǎn)的殘差負(fù)相關(guān)。一般在1.5—2.5間就可大略認(rèn)為無自我相關(guān)現(xiàn)象。

將表1中42個(gè)樣本點(diǎn)數(shù)據(jù)按星級(jí)分類后導(dǎo)入到SPSS軟件中。首先將樣本點(diǎn)數(shù)據(jù)進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化處理，然后以綠建成本為自變量，建筑層數(shù)、建筑面積為因變量進(jìn)行線性回歸操作。確定的回歸系數(shù)、擬合度以及相關(guān)的檢驗(yàn)統(tǒng)計(jì)量值如表6、表7、表8所示。

表6建筑綠建成本DW值分析

模型RR2調(diào)整R2標(biāo)準(zhǔn)估計(jì)的誤差DW★0.8590.7380.6906.7442.392★★0.8700.7580.7146.7942.482★★★0.9510.9050.8887.7502.291

表7綠建成本回歸殘差分析及F檢驗(yàn)

模型平方和自由度均方FSig.★回歸1408.7392704.36915.4870.001殘差500.30011 45.482總計(jì)1909.03913★★回歸1588.2612794.13117.2040.000殘差507.7621146.16總計(jì)2096.02413★★★回歸6303.10323151.55152.4610.000殘差660.81211 60.074總計(jì)6963.91513

表8建筑綠建成本回歸系數(shù)及T檢驗(yàn)

模型非標(biāo)準(zhǔn)化系數(shù)標(biāo)準(zhǔn)系數(shù)β標(biāo)準(zhǔn)誤差試用版tSig.★(常量)48.9194.79410.2030建筑面積-0.7420.153-0.987-4.8450.001建筑層數(shù)0.2170.2000.2211.0840.301★★(常量)110.0566.56516.7630建筑面積-0.2790.11-0.486-2.5260.028建筑層數(shù)-0.7420.300-0.476-2.4730.031★★★(常量)200.2877.80625.6590三星級(jí)建筑面積-0.8130.194-0.564-4.1840.002三星建筑層數(shù)-1.2620.371-0.459-3.4030.006

一星級(jí)建筑項(xiàng)目綠建成本估算模型的回歸系數(shù)經(jīng)計(jì)算，常量為48.919，建筑層數(shù)系數(shù)為0.217，建筑面積系數(shù)為-0.742。從回歸模型的整體檢驗(yàn)結(jié)果分析表可知，模型判定系數(shù)R2為0.738，有較高的擬合度。DW值為2.392，在1.5—2.5間，可大略認(rèn)為其殘差間相互獨(dú)立無自相關(guān)現(xiàn)象。統(tǒng)計(jì)量F值15.487，sig.值0.001，拒絕該數(shù)學(xué)模型的回歸系數(shù)均為0的假設(shè)，模型在0.01的顯著水平上是顯著的；雖然在T檢驗(yàn)過程中，建筑層數(shù)的回歸系數(shù)在顯著水平0.05上不顯著，但建筑面積回歸系數(shù)較為顯著，可大致認(rèn)為該數(shù)學(xué)模型的每一個(gè)回歸系數(shù)都是有意義的。因此，確定一星級(jí)建筑項(xiàng)目綠建成本估算模型為：

(11)

二星級(jí)回歸數(shù)學(xué)模型中常量以及建筑層數(shù)、建筑面積的系數(shù)分別為110.056，-0.742，-0.279。模型判定系數(shù)R2為0.785，有較高的擬合度。DW值為2.482，可大略認(rèn)為其殘差間相互獨(dú)立無自相關(guān)現(xiàn)象。整體回歸系數(shù)的F檢驗(yàn)中sig.值小于0.001,該模型是顯著的。每一個(gè)回歸系數(shù)的T檢驗(yàn)中sig.值都小于0.05,進(jìn)一步說明模型是顯著的，在統(tǒng)計(jì)上有意義。因此，可確定二星級(jí)建筑項(xiàng)目綠建成本估算模型為：

(12)

三星級(jí)回歸數(shù)學(xué)模型中常量以及自變量建筑層數(shù)、建筑面積的系數(shù)分別為200.287，-1.262，-0.813。模型判定系數(shù)R2為0.905，具有較高的擬合度。DW值為2.291，可大略認(rèn)為其殘差間相互獨(dú)立無自相關(guān)現(xiàn)象。整體回歸系數(shù)的F檢驗(yàn)中sig.值小于0.001,該模型是顯著的。每一個(gè)回歸系數(shù)的T檢驗(yàn)中sig.值都小于0.01,更進(jìn)一步說明三星級(jí)綠建成本估算模型是顯著的，在統(tǒng)計(jì)上有意義。因此，可確定三星級(jí)建筑項(xiàng)目綠建成本估算模型為：

(13)

根據(jù)上述分析，確定各星級(jí)增量成本估算模型確定如下：

ΔC=f(N,S,i)

(14)

3.3綠建經(jīng)濟(jì)成本偏差分析

綠色建筑項(xiàng)目的綠建成本估算模型已確定，模型的擬合度以及回歸系數(shù)的顯著性都具有統(tǒng)計(jì)上的意義，但還需對(duì)樣本值與預(yù)測(cè)值的殘差進(jìn)行分析。將表1中實(shí)際建筑項(xiàng)目的建筑層數(shù)和建筑面積結(jié)合星級(jí)等級(jí)，輸入到相應(yīng)的綠建成本估算模型公式中，得出預(yù)測(cè)綠建成本△C，并與實(shí)際綠建成本△Cr進(jìn)行誤差分析。ε是指實(shí)際綠建成本值與預(yù)測(cè)綠建成本值之間的誤差值，可利用公式ε=ΔCr-ΔC來確定，相對(duì)誤差為:

通過進(jìn)行誤差分析(圖4)，可知一星級(jí)建筑項(xiàng)目的預(yù)測(cè)值與實(shí)際值的誤差主要在±15%以內(nèi)；二星級(jí)、三星級(jí)建筑項(xiàng)目的預(yù)測(cè)值與實(shí)際值誤差主要在±10%以內(nèi)。因此，可確定該模型是有效的。

圖4　綠色建筑經(jīng)濟(jì)指標(biāo)誤差分析圖

4結(jié)束語(yǔ)

綠色建筑是一種“社會(huì)—經(jīng)濟(jì)—環(huán)境”復(fù)雜系統(tǒng)，是實(shí)現(xiàn)環(huán)境、經(jīng)濟(jì)、生態(tài)和社會(huì)效益相結(jié)合的可持續(xù)發(fā)展的途徑，具有高效節(jié)能、節(jié)水、節(jié)材等特性。因此，建立適合我國(guó)國(guó)情發(fā)展的綠色建筑評(píng)價(jià)體系必不可少。

筆者基于數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析方法，定量的對(duì)綠色建筑進(jìn)行技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析，探討了綠色建筑影響因素，并確定影響因素權(quán)重與建筑星級(jí)的關(guān)系。結(jié)合相關(guān)性分析和線性回歸分析方法，借助SPSS統(tǒng)計(jì)軟件，構(gòu)建綠色建筑的綠色建筑綠建經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)分析模型，并通過模型的顯著性檢驗(yàn)F檢驗(yàn)和T檢驗(yàn)、擬合度R2計(jì)算以及對(duì)實(shí)際值與預(yù)測(cè)值間的誤差分析來驗(yàn)證模型的準(zhǔn)確性。檢驗(yàn)結(jié)果表明，該模型誤差小，準(zhǔn)確性高，可為綠色建筑項(xiàng)目的經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)提供決策依據(jù)，幫助投資者選出最優(yōu)方案，從而驅(qū)動(dòng)綠色建筑走向市場(chǎng)，加快綠色建筑的普及和推廣。

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Research on economic evaluation of green buildings based on the correlation analysis of factors

KEYuan-yuan,GUOJian,HEZhang-jin,YINJun

(School of Civil Engineering and Architecture, Wuhan Polytechnic University, Wuhan 430023,China)

Abstract：It will be of great significance to promote the development of green buildings, and to establish economic evaluation system for green buildings. In this study, on the basis of the high-rise residential green building project in Hubei province, the cost affecting factors of green buildings are studied. A correlation analysis is conducted to the cost affecting factors with statistical analysis. A multiple regression model is built to assess the “degree of greenness” of buildings based on Green Buildings Evaluation Standard categories. Error analysis is provided to verify the viability of the model. This study can provide a basis for scientific judgment of the economic evaluation for green buildings.

Key words：green buildings;factors; correlation analysis; evaluation study

中圖分類號(hào)：TU 723

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

DOI:10.3969/j.issn.2095-7386.2016.01.017

文章編號(hào)：2095-7386(2016)01-0075-07

基金項(xiàng)目：住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部科學(xué)技術(shù)項(xiàng)目計(jì)劃(2013-K3-10).

作者簡(jiǎn)介：柯園園(1991-)，女，碩士研究生，E-mail：980579806@ qq.com.通信作者：郭健(1968-)，男，教授，博士，E-mail：guojianxh@163.com.

收稿日期：2015-10-14.修回日期：2015-11-16.