基于DEMATEL-ISM的低碳建筑發(fā)展制約因素

莊 麗, 陳 娜

(青島理工大學(xué) 管理工程學(xué)院, 山東 青島 266520)

2020年3月,清華大學(xué)建筑節(jié)能研究中心發(fā)布的研究報(bào)告顯示, 目前,我國(guó)建筑領(lǐng)域碳排放量每年約20億t,占到全國(guó)總碳排放量的20%左右。如考慮相關(guān)建材生產(chǎn)、運(yùn)輸?shù)?將占到全國(guó)總排放量的近40%[1],我國(guó)建筑能耗強(qiáng)度仍高于各經(jīng)合組織國(guó)家。伴隨城市化程度不斷提高,每年新增建筑面積約20億m2,對(duì)我國(guó)兌現(xiàn)“2060碳中和”目標(biāo)構(gòu)成巨大挑戰(zhàn)。建筑領(lǐng)域的減碳已經(jīng)成為我國(guó)實(shí)現(xiàn)碳達(dá)峰、碳中和目標(biāo)的“關(guān)鍵一環(huán)”,對(duì)全方位邁向低碳社會(huì),實(shí)現(xiàn)高質(zhì)量發(fā)展具有重要意義[2]。低碳建筑能夠減少化石能源的使用、提高能效、降低二氧化碳排放量,對(duì)實(shí)現(xiàn)人、自然與建筑的平衡具有重要作用。低碳建筑在我國(guó)的發(fā)展進(jìn)程比較緩慢,雖然目前還存在一些待解決的問(wèn)題,但是低碳建筑已成為未來(lái)建筑業(yè)的發(fā)展導(dǎo)向。因此,如何正確認(rèn)識(shí)影響低碳建筑發(fā)展的相關(guān)因素成為低碳建筑在我國(guó)不斷推廣的關(guān)鍵。

低碳建筑作為未來(lái)建筑業(yè)走可持續(xù)發(fā)展道路的有效途徑之一,近年來(lái)成為國(guó)內(nèi)外關(guān)注的焦點(diǎn),研究者針對(duì)低碳建筑的現(xiàn)狀以及發(fā)展提出了不同的觀點(diǎn):高源等[3]研究表明,實(shí)現(xiàn)我國(guó)建筑行業(yè)節(jié)能減排的關(guān)鍵在于建筑業(yè)發(fā)展低碳建筑;Ma[4]等通過(guò)應(yīng)用層次分析法以及DEMATEL法分析得出,推廣低碳建筑必須以政府為核心,同時(shí)考慮提高公眾的低碳意識(shí)并加強(qiáng)低碳建筑激勵(lì)機(jī)制; Morgenstern等[5]認(rèn)為公眾對(duì)低碳的認(rèn)識(shí)不全面,導(dǎo)致對(duì)低碳建筑的態(tài)度不明朗;Wu[6]指出低碳建筑的發(fā)展路徑需要改進(jìn)施工技術(shù),加強(qiáng)政策支持,對(duì)低碳材料和新能源進(jìn)行充分利用,完善建筑結(jié)構(gòu),并需借鑒一些發(fā)達(dá)國(guó)家的評(píng)價(jià)體系,從而建立具有中國(guó)特色的低碳評(píng)價(jià)體系;陳鋼等[7]表明經(jīng)濟(jì)因素和市場(chǎng)因素是最為關(guān)鍵的一級(jí)指標(biāo),建筑業(yè)對(duì)低碳建筑成本的認(rèn)識(shí)存在誤區(qū);潘凌翔等[8]認(rèn)為由于融資問(wèn)題的存在,使低碳建筑在我國(guó)發(fā)展速度較慢;謝福泉等[9]認(rèn)為目前國(guó)內(nèi)對(duì)于低碳建筑認(rèn)可度普遍偏低,資金很難進(jìn)入低碳建筑的相關(guān)產(chǎn)業(yè),需要通過(guò)政府層面制定相應(yīng)的激勵(lì)及貸款扶持政策,保障低碳建筑發(fā)展;謝超[10]通過(guò)結(jié)構(gòu)方程模型對(duì)實(shí)例進(jìn)行分析,采用路徑系數(shù)計(jì)算得出,政策影響因素是5大影響因素中制約低碳建筑發(fā)展的主要因素;馮佩華等[11]指出低碳建筑的市場(chǎng)推廣需要加強(qiáng)政府管控,完善及出臺(tái)相關(guān)法律條例及優(yōu)惠政策,增加監(jiān)管督查的力度,從源頭上增加低碳建筑新生事物的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力;張曉清等[12]通過(guò)ISM模型從能源有效利用、可再生資源有效利用、交通、低碳行為方式、軟技術(shù)、運(yùn)營(yíng)管理等6個(gè)方面構(gòu)建了我國(guó)低碳建筑的評(píng)價(jià)指標(biāo)體系;姜虹等[13]提出發(fā)展低碳建筑應(yīng)該通過(guò)文化理念的回歸與進(jìn)步, 依靠技術(shù)跨越式發(fā)展和制度約束。

低碳建筑發(fā)展制約因素眾多且具有較強(qiáng)的關(guān)聯(lián)性,雖然目前的研究成果較為豐富,但已有文獻(xiàn)大多為定性分析,定量分析較少。鑒于此,本文通過(guò)構(gòu)建低碳建筑發(fā)展制約因素指標(biāo),將DEMATEL方法與ISM模型相結(jié)合,分析了各制約因素之間的相互關(guān)系和作用機(jī)理,避免了單一DEMATEL方法對(duì)于邏輯關(guān)系分析不足和單一ISM方法對(duì)于影響程度分析不準(zhǔn)確的缺點(diǎn)。文章利用組合模型找出關(guān)鍵性因素,根據(jù)分析結(jié)果有針對(duì)性地提出了具有指導(dǎo)意義的對(duì)策建議,為我國(guó)低碳建筑發(fā)展中制約因素的研究提供一定的參考。

1 識(shí)別低碳建筑發(fā)展制約因素

主要采用文獻(xiàn)研究法、問(wèn)卷調(diào)查法以及專家訪談法進(jìn)行制約因素識(shí)別,制約因素識(shí)別主要分為2步,第1步基于文獻(xiàn)研究法識(shí)別出低碳建筑發(fā)展的制約因素,第2步通過(guò)專家訪談法和問(wèn)卷調(diào)查法對(duì)識(shí)別出的制約因素進(jìn)行修正和簡(jiǎn)化,最終提煉出社會(huì)、市場(chǎng)、經(jīng)濟(jì)、技術(shù)等4個(gè)維度下的16個(gè)制約因素,見(jiàn)表1。社會(huì)維度主要體現(xiàn)目前國(guó)內(nèi)大環(huán)境下對(duì)于低碳建筑的支持情況;市場(chǎng)維度主要體現(xiàn)目前各方對(duì)于低碳建筑的消費(fèi)態(tài)度;經(jīng)濟(jì)維度主要強(qiáng)調(diào)經(jīng)濟(jì)產(chǎn)出、材料投入及財(cái)政支撐;技術(shù)維度主要強(qiáng)調(diào)低碳建筑技術(shù)運(yùn)用識(shí)別。

表1 低碳建筑發(fā)展制約因素清單Table 1 List of influencing factors of low-carbon building development

表1(續(xù))

2 模型構(gòu)建方法

決策試驗(yàn)與評(píng)價(jià)實(shí)驗(yàn)室(decision-making trial and evaluation laboratory,DEMATEL)是為解決現(xiàn)實(shí)世界中的復(fù)雜問(wèn)題而提出的方法論。該方法是一種運(yùn)用圖與矩陣工具進(jìn)行系統(tǒng)要素分析的方法,通過(guò)分析系統(tǒng)中各因素之間的邏輯關(guān)系與直接影響關(guān)系,計(jì)算出每個(gè)因素對(duì)其他因素的影響程度及被影響度,從而計(jì)算出每個(gè)中心度和原因度,判斷要素之間是否存在關(guān)系及強(qiáng)弱[14]。解釋結(jié)構(gòu)模型(interpretative structural modeling method, ISM)是結(jié)構(gòu)化模型技術(shù)的一種,通過(guò)對(duì)各種子系統(tǒng)(因素、要素)的拆分,得到各因素間的二元關(guān)系,由布爾邏輯關(guān)系運(yùn)算,在不損失系統(tǒng)整體功能的前提下,以最簡(jiǎn)的層次化有向拓?fù)鋱D的方式呈現(xiàn)出來(lái),可適用于分析宏微觀不同層面的問(wèn)題?；贒EMATEL-ISM的低碳建筑發(fā)展制約因素研究流程見(jiàn)圖1。

圖1 基于DEMATEL-ISM的低碳建筑發(fā)展制約因素研究流程Fig.1 Research process of constraints on the development of low-carbon buildings based on DEMATEL-ISM

3 模型的建立

3.1 綜合矩陣T的計(jì)算

邀請(qǐng)專家和相關(guān)建筑行業(yè)工作人員進(jìn)行問(wèn)卷調(diào)查,分別對(duì)低碳建筑發(fā)展制約因素S1～S16之間的作用關(guān)系進(jìn)行打分。采取0～4評(píng)分標(biāo)準(zhǔn),0、1、2、3、4分別代表無(wú)影響、較小影響、一般影響、較大影響和很大影響。共邀請(qǐng)5位專家,發(fā)放調(diào)查問(wèn)卷50份,歷時(shí)23 d,調(diào)研對(duì)象主要為低碳建筑設(shè)計(jì)人員、高?？蒲腥藛T、政府部門(mén)及施工單位等,收回有效問(wèn)卷39份,有效率為78%,其中有效數(shù)據(jù)中碩士及以上學(xué)歷人員占比為41.18%,本科學(xué)歷人員占比為55.88%,房地產(chǎn)開(kāi)發(fā)人員占比為20.59%,科研機(jī)構(gòu)人員占比為23.53%,設(shè)計(jì)機(jī)構(gòu)人員占比為11.76%,政府部門(mén)人員占比為15.88%,施工單位人員占比為5.88%。采用SPSS 22.0對(duì)問(wèn)卷數(shù)據(jù)進(jìn)行信度檢查,16個(gè)制約因素的Cronbach’sα系數(shù)為0.919,可見(jiàn),調(diào)查問(wèn)卷的穩(wěn)定性和可靠性較高,數(shù)據(jù)信度較為理想。根據(jù)參與調(diào)查的人數(shù)計(jì)算出每個(gè)因素對(duì)應(yīng)數(shù)據(jù)的算術(shù)平均值,然后取平均值的整數(shù)(4舍5入),盡可能消除專家的主觀誤差,形成初始矩陣V=[vij]16×16。矩陣V中的元素vij表示Si因素對(duì)Sj因素的直接影響程度,一般情況下,vij≠vji,且令vii=0。規(guī)范直接影響矩陣,可得規(guī)范化直接影響矩陣G[15](G=[gij]16×16),

式中:n表示元素個(gè)數(shù);gij是矩陣G中的元素,表示規(guī)范化直接影響矩陣中因素Si對(duì)Sj的影響程度。計(jì)算綜合影響矩陣T(T=[Tij]16×16),用于表示因素之間直接影響關(guān)系和間接影響關(guān)系的綜合累加,從而確定每個(gè)因素對(duì)于低碳建筑發(fā)展過(guò)程中其他因素的影響大小[16],其計(jì)算公式為

T=G(I-G)-1。

式中,I為單位矩陣。求得的綜合影響矩陣T見(jiàn)表2。

3.2 計(jì)算中心度及原因度

將綜合矩陣T采用式(1)進(jìn)行行相加得到相應(yīng)因素的影響度f(wàn)i,采用式(2)進(jìn)行列相加得到相應(yīng)因素的被影響度ei,利用式(3)和式(4)將影響度和被影響度相加得到其中心度Mi,相減得到原因度Ni。

(1)

(2)

Mi=fi+ei,i=1,2,…,n,

(3)

Ni=fi-ei,i=1,2,…,n。

(4)

式中:tij表示表2矩陣中的因素的行影響度;tji表示表2矩陣中的因素的列影響度。中心度是評(píng)價(jià)影響因素本身對(duì)復(fù)雜系統(tǒng)影響程度的重要指標(biāo),原因度是影響因素對(duì)其他因素影響程度評(píng)價(jià)的重要指標(biāo),若原因度大于零,則為原因因素,小于零為結(jié)果因素[15]。計(jì)算結(jié)果見(jiàn)表3。

表2 綜合影響矩陣TTable 2 Comprehensive influence matrix T

表3 DEMATEL計(jì)算結(jié)果Table 3 Results of DEMATEL analysis

繪制原因結(jié)果圖,原因因素位于上方(其中最右側(cè)的S1、S3、S6、S9為關(guān)鍵因素),結(jié)果因素位于下方,見(jiàn)圖2。

圖2 原因結(jié)果圖Fig.2 Cause and effect diagram

3.3 DEMATEL分析

通過(guò)上述DEMATEL法得出的結(jié)果,結(jié)合圖2分析如下:

1) 原因因素中“相關(guān)政策法規(guī)建設(shè)尚未完善(S1)、低碳建筑成本高(S9)、評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)及體系不明確(S3)”中心度位于前3位,說(shuō)明這3項(xiàng)因素對(duì)于其他因素的影響程度較大,因此政府層面需要加強(qiáng)政策方面的支持來(lái)促進(jìn)低碳建筑的發(fā)展。

2) 結(jié)果因素中“利益相關(guān)方滿意程度欠缺(S8)、公眾低碳意識(shí)較弱(S5)、政府激勵(lì)補(bǔ)貼政策缺乏(S11)”中心度位于前3位,表明此類因素受其他因素影響程度大。

3) “相關(guān)政策法規(guī)建設(shè)尚未完善(S1)、評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)及體系不明確(S3)、低碳建筑成本高(S9)”的中心度位于前3位,表明這3項(xiàng)因素對(duì)于低碳建筑的發(fā)展影響較大。管理模式越合理,政策引導(dǎo)建設(shè)越到位,越能促進(jìn)低碳建筑的發(fā)展。同時(shí)適當(dāng)降低低碳建筑的成本對(duì)于低碳建筑的發(fā)展也具有重要的促進(jìn)作用。

4) 原因因素中“低碳建筑優(yōu)秀示范推廣底低(S4)”原因度最高,說(shuō)明了此因素易影響其他因素,結(jié)果因素中“政府激勵(lì)補(bǔ)貼政策缺乏(S11)”原因度最高,說(shuō)明此因素易受其他因素影響。

3.4 計(jì)算可達(dá)矩陣

以綜合矩陣T為基礎(chǔ),計(jì)算系統(tǒng)整體影響矩陣H(H=[hij]16×16),

H=T+I。

通過(guò)設(shè)定閾值舍去影響程度較小的影響關(guān)系,可以簡(jiǎn)化系統(tǒng)結(jié)構(gòu),便于系統(tǒng)層次結(jié)構(gòu)的劃分,本研究中取閾值λ為0.17,計(jì)算出可達(dá)矩陣K為

式中:Kij為可達(dá)矩陣的因素;hij為整體影響矩陣H中的元素。

3.5 確定層級(jí)結(jié)構(gòu)

根據(jù)上述計(jì)算出的可達(dá)矩陣K進(jìn)一步進(jìn)行區(qū)域劃分,確定各影響因素間的影響程度,建立可達(dá)集R(Si),表示可達(dá)矩陣中Si所對(duì)應(yīng)的行中包含1的元素所對(duì)應(yīng)的列因素的集合,即因素Si到達(dá)的因素;前因集Q(Si)表示可達(dá)矩陣中Si所對(duì)應(yīng)的列中包含1的元素所對(duì)應(yīng)的行因素的集合,即因素Si可到達(dá)的因素;當(dāng)R(Si)∩Q(Si)=R(Si)時(shí),則取R(Si)為最高層因素,劃除已分層的因素后重復(fù)此操作,直到影響因素的所有層次劃分完成,具體劃分見(jiàn)表4。分析可知,低碳建筑發(fā)展影響因素分為6個(gè)層級(jí),第1層級(jí)為(S8、S13、S14、S15、S16),第2層級(jí)為(S4、S5、S6),第3層級(jí)為(S7、S9、S12),第4層級(jí)為(S10、S11),第5層級(jí)(S2、S3),第6層(S1)。

表4 低碳建筑發(fā)展影響因素層級(jí)分解Table 4 Hierarchical decomposition of influencing factors of low-carbon building development

3.6 ISM分析

多級(jí)遞階結(jié)構(gòu)如圖3所示,從圖中可以看出,將低碳建筑發(fā)展影響因素劃分為6個(gè)層級(jí),第1層級(jí)的表層為直接因素,途經(jīng)第2～5層的中間因素到最后的深層根本因素。

圖3 多級(jí)遞階結(jié)構(gòu)Fig.3 Multi-level hierarchical structure

表層直接因素中“利益相關(guān)方滿意程度欠缺(S8)、低碳建筑施工難度大(S13)、缺乏專業(yè)的技術(shù)指導(dǎo)和培訓(xùn)(S14)、企業(yè)對(duì)新技術(shù)掌握不充分(S15)、整體實(shí)現(xiàn)與局部操作之間有矛盾(S16)”屬直接影響因素。低碳建筑主要采用品質(zhì)優(yōu)良、節(jié)能環(huán)保、功能良好的新型建筑材料,其技術(shù)應(yīng)用尚未成熟,使低碳建筑建設(shè)過(guò)程中出現(xiàn)了技術(shù)難點(diǎn)等問(wèn)題,延緩了低碳建筑的發(fā)展進(jìn)程。

中間因素中包含了關(guān)于“低碳建筑成本高(S9)、評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)及體系不明確(S3)、低碳市場(chǎng)機(jī)制不完善(S7)、管理模式不完善(S2)、低碳消費(fèi)需求量少(S6)等”眾多因素,其中“低碳消費(fèi)需求量少(S6)”受到較多因素影響,倡導(dǎo)低碳生活方式,加強(qiáng)對(duì)于低碳建筑的宣傳,提升大眾對(duì)于低碳建筑的認(rèn)知度有利于推進(jìn)低碳建筑的發(fā)展進(jìn)程,其余中間因素導(dǎo)致了直接因素的出現(xiàn)。

根本因素對(duì)低碳建筑的發(fā)展起到至關(guān)重要的作用,“相關(guān)政策法規(guī)建設(shè)尚未完善(S1)”作為根本影響因素,影響了低碳建筑發(fā)展的各個(gè)層面。

4 建議及對(duì)策

1) 建立良好工作機(jī)制,加快政策推進(jìn)落實(shí)?！跋嚓P(guān)政策法規(guī)建設(shè)尚未完善”為影響低碳建筑發(fā)展最根本的因素,政府部門(mén)應(yīng)當(dāng)建立良好的工作機(jī)制,明確責(zé)任分工,加強(qiáng)協(xié)調(diào)配合,完善相關(guān)法律法規(guī)建設(shè),借鑒國(guó)外先進(jìn)的管理經(jīng)驗(yàn)和模式,結(jié)合我國(guó)國(guó)情,制定相應(yīng)的低碳標(biāo)準(zhǔn)。同時(shí),政府需加大監(jiān)管力度,采用多種形式進(jìn)行監(jiān)督和管理,針對(duì)低碳建筑問(wèn)題企業(yè)予以懲治,讓低碳建筑有法可循。

2) 運(yùn)用市場(chǎng)手段,提高低碳建筑理念。鼓勵(lì)低碳技術(shù)發(fā)明及應(yīng)用,推廣低污染新技術(shù)、資源化新技術(shù),倡導(dǎo)低碳生活方式,推動(dòng)低碳建筑發(fā)展。深入開(kāi)展多種形式的低碳宣傳和教育工作,將推廣低碳建筑作為未來(lái)發(fā)展的社會(huì)責(zé)任。

3) 財(cái)政政策支撐,市場(chǎng)平臺(tái)輔助。低碳建筑本身的高成本、短期經(jīng)濟(jì)效益不明顯、投資風(fēng)險(xiǎn)高等特性,說(shuō)明在其發(fā)展過(guò)程中資金支撐是重點(diǎn)。政府作為推進(jìn)低碳建筑發(fā)展的關(guān)鍵因素,需要出臺(tái)相應(yīng)的財(cái)政政策和貨幣政策來(lái)支持低碳建筑的發(fā)展,可搭建資金支持平臺(tái),設(shè)置專項(xiàng)資金,進(jìn)行多方面支持。同時(shí)還要借助市場(chǎng)的力量,鼓勵(lì)銀行、保險(xiǎn)和社會(huì)機(jī)構(gòu)等投資者積極作為,為發(fā)展提供金融保障。

4) 推動(dòng)低碳建筑優(yōu)秀示范區(qū)建設(shè)?？稍趪?guó)內(nèi)部分地區(qū)如北京、上海等地,優(yōu)先建設(shè)一批低碳建筑示范工程,對(duì)低碳建筑從設(shè)計(jì)、施工、竣工驗(yàn)收等全過(guò)程進(jìn)行展示,增加大眾和企業(yè)對(duì)于低碳建筑的認(rèn)識(shí),進(jìn)而不斷擴(kuò)大示范區(qū)范圍,推進(jìn)低碳建筑向前發(fā)展。

5 結(jié) 論

通過(guò)決策試驗(yàn)與評(píng)價(jià)實(shí)驗(yàn)室(DEMATEL)和解釋結(jié)構(gòu)模型(ISM)構(gòu)建的組合模型,對(duì)制約我國(guó)低碳建筑發(fā)展的因素進(jìn)行了研究。結(jié)果表明,“相關(guān)政策法規(guī)建設(shè)尚未完善”是影響低碳建筑發(fā)展的根本因素;中間因素中“低碳建筑成本高、低碳市場(chǎng)機(jī)制不完善、管理模式不完善、評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)及體系不明確”重要程度較高;直接因素中“利益相關(guān)方滿意程度欠缺”對(duì)于低碳建筑的發(fā)展更為重要。依據(jù)模型得出的結(jié)論針對(duì)關(guān)鍵因素提出了加快政府對(duì)低碳建筑政策、法規(guī)、資金的推進(jìn)落實(shí)、提高大眾和開(kāi)發(fā)企業(yè)的低碳建筑理念、運(yùn)用市場(chǎng)平臺(tái)輔助、推動(dòng)低碳建筑優(yōu)秀示范區(qū)建設(shè)等建議和對(duì)策,為我國(guó)低碳建筑的發(fā)展提供了一定的參考價(jià)值。