綠色建筑成本影響因素評價研究

王連月，曲曉偉，曲榮榮

(1.青島理工大學(xué) 管理工程學(xué)院，青島 266525；2.山東省高校智慧城市建設(shè)管理研究中心，青島 266525)

在我國，綠色建筑的概念被越來越多的人所認(rèn)可，綠色建筑在社會、經(jīng)濟(jì)、環(huán)境等方面帶來很高的效益，然而，綠色建筑的高成本問題一直居高不下，導(dǎo)致綠色建筑并沒有得到較快的發(fā)展[1]，已有的研究大多從增量成本效益方面對其進(jìn)行研究[2]，很少通過深入的分析綠色建筑成本控制影響因素來降低其成本。因此需要建立合適的綠色建筑成本影響因素評價體系反映存在的問題，為解決綠色建筑高成本問題提供一定的理論依據(jù)。

WU X等[3]通過分析綠色建筑增量成本影響因素，提出了技術(shù)措施、項目區(qū)域、定位以及可行性研究時間四個影響因素，進(jìn)而提出相應(yīng)的控制綠色建筑成本的措施。何向彤[4]選擇了24個影響綠色建筑成本的因素，通過主成分分析法得到六種關(guān)鍵的影響因素，分別為施工水準(zhǔn)、政策法規(guī)、材料成本、該地人文環(huán)境、項目目標(biāo)、綠色建筑技術(shù)。安玉華等[5]通過改善模糊數(shù)學(xué)與BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)來建立綠色建筑成本估算模型，為綠色建筑成本估算提供有價值的參考。

目前對綠色建筑的研究關(guān)于成本控制的研究較少，尤其是成本控制的影響因素，研究方法相對簡單，人們對科學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)性和應(yīng)用可行性有許多疑問。本文將物元分析與模糊綜合評價結(jié)合建立評價體系，對影響因素進(jìn)行分析，進(jìn)而提出相應(yīng)的應(yīng)對措施，期望為綠色建筑成本的有效控制提供理論意義以及實際價值。

1 構(gòu)建綠色建筑成本影響因素評價體系

1.1 建立評價指標(biāo)體系

通過文獻(xiàn)分析法，搜集整理綠色建筑相關(guān)的文獻(xiàn)，對綠色建筑成本影響因素進(jìn)行識別。通過中國知網(wǎng)CNKI數(shù)據(jù)庫，檢索2000—2019年關(guān)鍵詞為“綠色建筑成本”的文獻(xiàn)共102篇，依據(jù)關(guān)鍵詞頻次總結(jié)法，進(jìn)行初步篩選，選取頻次不低于5次的關(guān)鍵詞，見表1 。構(gòu)建綠色建筑成本影響因素評價體系，見表2。

表1 綠色建筑成本影響因素

表2 綠色建筑成本影響因素評價體系

1.2 確定權(quán)重

1) 層次分析法步驟。

第一步：構(gòu)建層次結(jié)構(gòu)模型。

第二步：確定標(biāo)度并構(gòu)建判斷矩陣。在確定各層次各因素的權(quán)重時，比較各因素的重要性，得到判斷矩陣B。各專家對各個影響因素的重要性賦予權(quán)重，將數(shù)據(jù)以矩陣的形式表達(dá)出來即組成判斷矩陣B，采用1—9分標(biāo)度法進(jìn)行分值的界定[6]，見表3。

表3 重要性標(biāo)度含義

第三步：計算權(quán)重向量。將判斷矩陣B的列向量歸一化求得指標(biāo)權(quán)重系數(shù)：

(1)

計算判斷矩陣B的最大特征值：

(2)

第四步：層次單排序一致性檢驗。在得到最大特征值和權(quán)重系數(shù)后，需要計算一致性指數(shù)IC進(jìn)行一致性檢驗。

(3)

(4)

式(3)(4)中：IC為一致性指數(shù)；RC為隨機(jī)一致性比率；IR為平均隨機(jī)一致性指標(biāo)，取值見表4。

表4 平均隨機(jī)一致性指標(biāo)取值

RC≤0.1則判斷矩陣的一致性可以接受，否則需重新進(jìn)行判斷計算。

(5)

完成總排序后仍需進(jìn)行一致性檢驗，第p層單排序一致性指標(biāo)為ICj(p),平均一致性指標(biāo)為IRj(p)，則

(6)

RC(p)<0.1則可以計算判斷矩陣的整體一致性。

2) 熵值法步驟。

第一步：求各指標(biāo)的信息熵。假設(shè)指標(biāo)Xji的分值為Yji，則信息熵為

(7)

(8)

第二步：確定指標(biāo)的權(quán)重。

(9)

3) 確定綜合權(quán)重。假設(shè)層次分析法和熵值法所計算的指標(biāo)權(quán)重分別為αi，βi綜合權(quán)重為ωi[7]，取折中系數(shù)ε，則

ωi=εαi+(1-ε)βi

(10)

式中：ε的取值范圍為[0,1]，通過查閱相關(guān)文獻(xiàn)并結(jié)合本案例的真實情況，ε取值為0.5。

1.3 構(gòu)建綠色建筑成本影響因素綜合評價模型

模糊物元是指將量值的模糊性和物元相結(jié)合，用基本元(事物、事物特征、模糊量值)對事物進(jìn)行描述，這種基本元即為模糊物元[8]。綜合評價方法很多，且應(yīng)用廣泛，但每一種方法都有主要的應(yīng)用領(lǐng)域，沒有一種方法可以適合各種場所[9]。具體步驟如下：

1) 待判斷物元：

(11)

2) 計算關(guān)聯(lián)函數(shù)：

(12)

其中，φ(xoj，Xij)為待評價物元的特征值到經(jīng)典域的距離，

(13)

(14)

3) 計算待評價物元在等級Ni上的優(yōu)度：

(15)

將Ki(xoj)組成的矩陣記為關(guān)聯(lián)度模糊物元RK。

(16)

將指標(biāo)對應(yīng)的權(quán)重組成的向量記為權(quán)重物元Rω。

(17)

依據(jù)式(15)算出各級因素優(yōu)度：

(18)

(19)

2 案例分析

本文選取濟(jì)南的一處綠色辦公樓項目，該建筑總建筑面積66 096.55 m2，地上七層，地下兩層，總高度為79.05 m，容積率2.43，綠地率為40.26%，采用鋼筋混凝土框架剪力墻結(jié)構(gòu)，具體評價過程如下：

2.1 成本影響因素權(quán)重的確定

2.1.1 數(shù)據(jù)的收集處理

本研究的數(shù)據(jù)來源于專家打分，以網(wǎng)絡(luò)渠道向施工、建設(shè)、設(shè)計以及監(jiān)理單位共發(fā)送50份問卷，回收37份，去掉異常問卷6份，回收率為62%。由于條件限制，調(diào)查數(shù)據(jù)較少，存在一定的局限性。熵權(quán)法數(shù)據(jù)通過調(diào)查實際案例情況，邀請該項目的施工單位、監(jiān)理單位及建設(shè)單位進(jìn)行打分。

2.1.2 層次分析法權(quán)重的確定

依據(jù)式(1)—(6)可得各級因素的權(quán)重，計算結(jié)果見表5。

表5 層次分析法影響因素權(quán)重

依據(jù)式(7)—(9)計算成本影響因素的信息熵，據(jù)此得出差異因素及權(quán)重向量，結(jié)果見表6。

表6 熵權(quán)法結(jié)果

依據(jù)式(10)計算綜合權(quán)重，并對一、二級因素進(jìn)行反向修正，結(jié)果見表7。

表7 熵值法修正層次分析法

2.2 基于模糊物元的成本影響因素綜合評價模型

2.2.1 評價等級的劃分

通過走訪綠色建筑研究領(lǐng)域的5位專家對綠色建筑成本指標(biāo)體系數(shù)據(jù)進(jìn)行百分制評分，修正等級劃分標(biāo)準(zhǔn)，將影響綠色建筑成本的因素劃分為五個等級，影響程度分為小、較小、一般、較大、大，見表8。

表8 成本影響因素等級劃分

M1：對綠色建筑成本造成微小的增量，可忽略不計，無需采取措施。

M2：對綠色建筑成本造成較低的增量，對成本控制影響較小，無需采取措施。

M3：對綠色建筑成本造成一定數(shù)額的增量，對成本控制影響程度為一般，在設(shè)計階段應(yīng)進(jìn)行關(guān)注，減少成本的增加。

M4：對綠色建筑成本造成較大數(shù)額的增量，需付出較大的額外成本才能實現(xiàn)項目的目標(biāo)，對成本造成實質(zhì)性的影響，需采取相應(yīng)措施控制成本。

M5：對綠色建筑成本造成巨大數(shù)額的增量，成本目標(biāo)無法完成，需重點關(guān)注，采取經(jīng)濟(jì)、技術(shù)、組織手段降低成本。

依據(jù)式(11)，對各因素的分值計算平均值得出待評價物元，見表9。

表9 成本影響因素原始值

2.2.2 基于模糊物元的影響因素綜合評價

依據(jù)式(12)—(14)計算各評價指標(biāo)的關(guān)聯(lián)度，見表10。

表10 單指標(biāo)關(guān)聯(lián)度

由表10可知，A21，B21，B22影響程度較?。籄11，A12，A14，A22，B12，B23，C11，C12，C22，C23影響程度一般；A13，A23，B11，C21影響程度較大。

依據(jù)表9得出三級影響因素的關(guān)聯(lián)度矩陣，見表11。

表11 三級影響因素關(guān)聯(lián)度

根據(jù)式(17)計算三級因素權(quán)重物元矩陣：

根據(jù)式(12)—(16)得到二級因素關(guān)聯(lián)度模糊物元矩陣如下：

根據(jù)式(17)計算二級因素權(quán)重物元：

依據(jù)式(12)—(16)得到一級因素關(guān)聯(lián)度模糊物元矩陣如下：

根據(jù)式(17)計算一級因素權(quán)重物元：

該工程的綜合優(yōu)度見表12。

表12 綜合優(yōu)度

2.3 評價結(jié)果分析

依據(jù)最大關(guān)聯(lián)度原則，能源利用A2和綠色施工B1等級為M4，對成本控制的影響程度較大，需重點進(jìn)行控制。該項目的綜合評價等級為M3，雖成本控制影響程度為一般，但仍應(yīng)依據(jù)需要對影響較大的因素采取相應(yīng)的控制措施：

1) 設(shè)計方案因素。該項目在設(shè)計時通過自然資源及增加建筑設(shè)備來滿足室內(nèi)的舒適性，但在利用自然資源時，考慮不全面，大大增加了建設(shè)成本。

在工程設(shè)計階段，應(yīng)先對場地及周圍的自然環(huán)境進(jìn)行充分的分析，更多地通過利用自然資源例如陽光、水、風(fēng)、植被等來達(dá)到舒適度，合理利用周邊的地形地貌來降低成本。在建筑設(shè)計中，配電室、空調(diào)冷熱源、風(fēng)機(jī)房的位置應(yīng)由暖通、電器等相關(guān)專業(yè)人員設(shè)計。

2) 建筑材料因素。在開敞式的大空間中可以采取石膏板將內(nèi)部進(jìn)行靈活的隔斷，經(jīng)估算該工程首層至三層可以功能的有效面積為2256.58 m2，靈活隔斷比例達(dá)24.87%，功能面積為561.21 m2，采用靈活隔斷能夠減少產(chǎn)生建筑垃圾，減少裝修時的浪費，降低成本的同時提高了辦公用房的靈活性。

我國綠色建材市場尚不規(guī)范，價格也不穩(wěn)定。很多企業(yè)可能由于缺少經(jīng)驗而采購價格高卻無法達(dá)到綠色建筑要求的材料和設(shè)備，高價采購材料和設(shè)備，不僅增加了成本，而且影響了建筑質(zhì)量。因此，企業(yè)應(yīng)充分考慮項目本身的特點，合理配置技術(shù)措施，選擇環(huán)保型建筑材料，降低用水量，提高資源利用率和材料回收利用率，重視建筑垃圾的分類回收。

3) 施工技術(shù)因素。該項目采用的技術(shù)主要有太陽能熱水系統(tǒng)、地源熱泵系統(tǒng)、太陽能光伏系統(tǒng)，在技術(shù)方面沒有任何的創(chuàng)新，水準(zhǔn)低于綠色建筑需求的技術(shù)水平，技術(shù)方案缺少全面性和系統(tǒng)性。

綠色建筑需要采用相應(yīng)的綠色技術(shù)來提高資源利用率，但在采取技術(shù)措施之前，必須明確項目的綠色設(shè)計等級目標(biāo)。明確綠色建筑建設(shè)的目標(biāo)可以降低資金和時間風(fēng)險，有效控制成本。

4) 成本控制意識。通過考察相關(guān)人員是否接觸過綠色建筑建設(shè)的管理，發(fā)現(xiàn)大部分人員均無綠色建筑建設(shè)管理經(jīng)驗，因此應(yīng)培養(yǎng)全員的成本管理意識。依據(jù)成本目標(biāo)的要求，將成本控制任務(wù)落實到個人，依據(jù)任務(wù)完成結(jié)果，實行激勵與懲罰制度。

目前，綠色建筑的發(fā)展還不是很成熟，要及時組織相關(guān)管理人員進(jìn)行學(xué)習(xí)，將成功案例與項目相結(jié)合，了解綠色建筑的新技術(shù)、新方法。技術(shù)人員應(yīng)根據(jù)項目的綠色等級建設(shè)目標(biāo)和綠色建筑標(biāo)準(zhǔn)，合理選擇綠色技術(shù)方案。招標(biāo)采購人員要了解材料市場，掌握綠色建筑所用綠色材料的特點，在保證施工順利進(jìn)行的前提下，實行限額領(lǐng)料制度，提高材料利用率。成本管理人員要多學(xué)習(xí)成功案例的經(jīng)驗，做好綠色建筑成本數(shù)據(jù)的收集和處理，定期對實際成本和計劃成本進(jìn)行分析，做好核算，及時控制成本偏差。

3 結(jié)論

通過層次分析法和熵權(quán)法相結(jié)合確定權(quán)重，既參考了專家的實際經(jīng)驗又結(jié)合了實際的工程，所得到的權(quán)重結(jié)果更加真實可靠。將能較好解決不相容問題的物元分析與處理不確定性問題的模糊數(shù)學(xué)結(jié)合，構(gòu)建模糊物元評價模型。將此模型運用到實際工程項目中，項目結(jié)果表明基于關(guān)聯(lián)度分析可知關(guān)鍵因素為設(shè)計方案、建筑材料、施工技術(shù)、成本控制意識。基于綜合優(yōu)度分析，能源利用與綠色施工為主要影響因素。實例分析驗證了該模型的可行性，有效分析查找影響綠色建筑成本控制的主要因素，為業(yè)主在建設(shè)過程中進(jìn)行成本控制提供了一個可操作的評價工具。