海绵城市背景下的绿色建筑水评价标准研究

作者:赵卉 张明顺 潘润泽
单位:北京建筑大学北京应对气候变化研究和人才培养基地 北京市城市规划设计研究院
摘要:《绿色建筑评价标准》(GB/T 50378—2014)虽然在节能及改善环境方面相对完善,指标相对全面,但在水评价标准方面尚缺深入研究,尤其是缺乏绿色建筑水管理与区域海绵城市建设关联的研究。在深入分析和评估《绿色建筑评价标准》(GB/T50378—2014)和《海绵城市建设评价标准》(GB/T51345—2018)基础上,通过专家咨询和实践调研,构建了包括4个一级指标和11个二级指标的绿色建筑水评价指标体系。利用层次分析法,计算出了一级和二级指标的权重,并通过案例进行了测试。评价方法注重绿色单体建筑开发与雨洪控制、区域径流污染控制、节水措施及景观建设等海绵城市建设的关键因素结合,对《绿色建筑评价标准》(GB/T 50378—2014)的修改和完善具有一定的参考价值。
关键词:关键词:绿色建筑评价绿色建筑水评价海绵城市层次分析法
作者简介:作者简介:赵卉,女,1992年出生,北京人,硕士研究生,主要研究方向为应对气候变化。E-mail:747594975@qq.com;
基金:基金:欧盟SWITCH ASIA项目(DCI-ASIE/2015/368-399);

 

0前言

《绿色建筑评价标准》(GB/T 50378—2014)虽然在节能、节材、节地及室内环境舒适度等方面相对完善,指标相对全面,但在节水评价方面尚缺深入研究[1]。目前绿色建筑评价标准中关于节水的评价主要基于单体建筑,评价指标强调了单体建筑的节水和水资源利用,而忽略了单体建筑节水与区域水环境治理的关联。海绵城市理论的核心是城市区域水环境的综合治理。由于建筑是城市建设的主题和核心,诸多海绵试点城市也包含了大量成功的绿色建筑小区及绿色公共建筑群的案例,这些案例都十分强调区域水环境治理的概念,这和强调单体建筑节水的现行绿色建筑评价体系缺乏关联。因此,修订和完善现有绿色建筑评价体系中关于水环境体系的评价,使之能与基于区域水环境管理的海绵城市评价体系很好的衔接是目前绿色建筑评价领域急需解决的问题。现在很多绿色建筑在雨洪管理方面开展了许多工作,但是由于《绿色建筑评价标准》(GB/T50378—2014)在水评价标准方面的不完善,导致许多绿色建筑缺乏系统性的雨洪控制利用设施建设,使得绿色建筑未能与海绵城市建设有机结合。本文基于《海绵城市建设评价标准》(GB/T 50378—2014),利用专家咨询和层次分析法,通过计算指标权重与赋值,希望对现行的绿色建筑评价标准中的水评价标准进行优化,使绿色建筑评价标准中关于单体建筑水环境的评价能和海绵城市建设评价标准中强调的区域水环境评价体系有机结合,为绿色建筑评价标准的修改和完善提供参考。

1 绿色建筑评价标准中水评价标准的不足

《绿色建筑评价标准》(GB/T 50378—2014)共分为节地与室外环境、节能与能源利用、节水与水资源利用、节材与材料资源利用、室内环境质量、施工管理和运营管理等七大评价指标体系,依建筑类型的不同,节水与水资源利用部分约占绿色建筑评价总分的20%~25%。其中与海绵城市密切相关的有关雨洪控制利用设施建设的内容在节水与水资源利用部分有所提及。在《绿色建筑评价标准》(GB/T 50378—2014)中,节水与水资源利用部分的评价指标包括:减少地表径流及雨水资源及非传统水源的利用等相关指标要求,一定程度上反映了《绿色建筑评价标准》(GB/T 50378—2014)对雨洪管理的重视,但对于加强城市雨洪控制管理和基于区域水环境治理的海绵城市建设仍有不足,主要问题如下:

(1)对节水与水资源方面的指标要求主要强调单体建筑,缺乏与区域水环境治理的关联。现有绿色建筑在雨洪管理以及区域水环境治理方面只体现了很少一部分,许多可以用于指标评价的措施,甚至许多绿色建筑已经应用的措施都没有体现在评价指标中。此外,海绵城市建设评价中的一些区域水环境治理的评价指标没有纳入到绿色建筑的节水与水资源利用评价中。

(2)量化指标过少。《绿色建筑评价标准》(GB/T 50378—2014)是采用定性和半定量相结合的方式,但是由于缺乏相关的实践数据,导致定量指标偏少,就节水与水资源利用的部分评价指标而言,定量条文与定性条文的数量之比约为5∶7。由于定性指标评价尺度难以把握,可能增加打分的主观性、成为“送分项”,失去了肯定和鼓励应用适宜技术的初衷[2]

(3)各项指标间的层次划分不够清晰,指标权重缺乏。《绿色建筑评价标准》(GB/T 50378—2014)没有系统的对指标进行层次上的划分,使得整个评价体系的系统划分不够明确,很难把握其评价尺度。各单项指标对评价结果的贡献是有差异的,这种差异在理论上通过赋予指标权重体现出来。现有评级体系,采用了简单的专家打分法,没有对各单项指标赋予权重,增加了评价结果的主观性。

(4)纵向拓展能力较弱。随着社会的发展,新的节水与水资源方面相关的技术与产品不断进行更新;而《绿色建筑评价标准》(GB/T 50378—2014)仅对技术本身进行评价,而不是对整个系统采用该种技术的适宜性进行评价,无法有效评价该项技术用于现阶段建设的合理性[2]

(5)横向拓展能力较弱。由于我国地域广阔,不同地域间的气候特征、资源蕴含量、地方政策、经济条件及建筑类型都存在很大差异;但《绿色建筑评价标准》(GB/T 50378—2014)没有做到“因地制宜”,在面对这些差异的情况下,也只有一个笼统的评价标准,很难做到客观评价。

2 绿色建筑水评价体系优化

2.1 绿色建筑水评价指标筛选

(1)系统分析和评估《绿色建筑评价标准》(GB/T 50378—2014)中关于节水和水资源利用评估指标、我国《海绵城市建设评价指标》(GB/T51345—2018)以及国际上具有代表性、应用较为广泛的绿色建筑、可持续建筑评价指标和海绵城市、韧性城市评价指标,在基础文献研究的基础上[3,4],初步筛选出绿色建筑水评价评价指标,并将这些指标按水安全、水环境、水生态和水资源等4个方面归类。

(2)通过专家咨询对初选指标进行分析和筛选。专家主要来源于建筑设计与开发、海绵城市设计与建设、城市规划与管理等领域。专家咨询主要依据的原则是指标客观、数据可得、指标能够反映绿色建筑和海绵城市建设成果,能够与相关政策关联。基于以上原则,共筛选出15个指标(见表1)。

(3)在专家筛选的15个指标基础上,课题研究组依据以下4个原则对每个指标进行深入分析和评估:(1)指标概念清楚,科学系强,能够客观反映事实;(2)指标之间相对独立、不关联;(3)指标可测,数据可得,获取指标数据的成本低;(4)指标具有先进性,能够反映绿色建筑、海绵城市的最新实践成果。通过评估,最终筛选出11个指标,作为绿色建筑水评价体系优化指标,用于进一步的权重分析。

2.2 基于层次分析法确定指标权重

由于各单项指标对绿色建筑节水及水资源利用的评分贡献是不一样的,因此,对各单项指标赋予权重是客观、真实评价的根本保证。指标赋予权重方法很多,主要包括专家咨询法、主成分分析法、利益攸关者评判法、相关性分析法以及基于模糊数学理论的层次分析法(AHP)。AHP是一种定性与定量相结合的系统分析方法,应用十分广泛。该方法的原理是将复杂问题通过分解成不同层次简单化。本文采用AHP方法,确定指标的权重。

根据表1筛选出的绿色建筑节水与水资源利用评价指标体系,建立基于层次分析法的层次分析模型。该模型包括4层:(1)目标层(给指标赋权重);(2)原则层(指标赋权重遵循的原则);(3)一级指标层(赋予4类指标中,每一类指标的权重);(4)二级指标层即单一指标层(确定每一个单一指标的权重)。在层次分析模型构建的基础上,构建评价指标判断矩阵,并分别计算出判断矩阵的最大特征值λmax,并根据CI与RI的值,算出CR,进行一致性检验,最后得出整个指标体系中的各项指标所对应的权重。以原则层指标计算过程为例,根据专家打分结果,得到原则层判断矩阵,见表2。

表1 绿色建筑水评价指标筛选
Tab.1 Selection of indicators for water assessment of green building   

表1 绿色建筑水评价指标筛选

表2 原则层判断矩阵
Tab.2 Judgment matrix of the principles   

表2 原则层判断矩阵

利用一致性分析,首先构造矩阵A,如下:

 

其中ω1=0.55、ω2=0.27、ω3=0.18;利用Matlab计算得到矩阵A的对角矩阵A’得:

 

其中λmax=3.009 2,CI=0.004 6,由于矩阵A是三阶矩阵,查表可知当n等于3时,RI=0.52,可得CR=0.008 8<0.1,故矩阵A通过了一致性检验。

根据专家打分结果,分别构建了不同原则下一级指标、二级指标的判断矩阵,并通过判断矩阵计算出一级指标和二级指标的权重。计算结果均经过了一致性检验,指标权重见表3。

表3 指标权重计算结果
Tab.3 Calculated weights of indexes and indicators   

表3 指标权重计算结果

2.3 绿色建筑水评价等级划分

由于指标之间存在不同的量纲,为了消除影响,采用离差标准化法对指标的原始数据进行标准化处理,再结合各个指标所对应的权重,加权之后可得到绿色建筑在水评价方面的总得分[5],加权求和公式如下:I=C1Y1+C2Y2+C3Y3+…+C11Y11。其中,I为总得分,Ci(i=1,2,3……11)为指标权重,Yi(i=1,2,3……11)为标准化之后的指标数据[6]

根据《绿色建筑评价标准》(GB/T 50378—2014),绿色建筑可分三个星级,三星绿建作为我国绿色建筑中的领头羊,应当在各方面都做到最高标准。现在许多绿色建筑通过“忽略”某些方面,着重加强另一些方面,使得评价总分较高,从而得到较高星级,但是提升绿色建筑本身的综合水平才是体现三星绿色建筑价值的最好方式。因此,绿色建筑评价时,除设定不同星级建筑总分要求外,还应设定7个评价体系中每个体系的分数下限。通过绿色建筑在水评价标准的重新构建,经过专家咨询打分后,对绿色建筑在水评价标准的总得分区间进行重新划分,划分后的等级会对绿色建筑的星级评价产生影响,等级划分见表4。

表4 绿色建筑水评价标准等级划分
Tab.4 Classification of water assessment standards for green buildings   

表4 绿色建筑水评价标准等级划分

3 案例分析

珠海兴业新能源产业园研发楼目前已获得国家绿色建筑三星设计标识以及美国LEED铂金级认证、发改委———中国“双十佳”最佳节能实践建筑并被录入《2018中国建筑节能年度发展研究报告》中[7]。该项绿色建筑在雨洪管理方面表现较为突出,利用本文开发的绿色建筑水评价方法,对该建筑进行了评价,评价结果如表5。

表5 绿色建筑案例水评价
Tab.5 Water assessment of an green building   

表5 绿色建筑案例水评价

表5表明珠海兴业新能源产业园研发楼在水评价方面的总得分为0.69,小于三星建筑要求的大于0.80的要求。虽然此绿建在各个方面都表现得很优秀,但根据重新构建的绿色建筑水评价标准可知,该绿色建筑只可评为二星级绿色建筑。

由分析可知,该项目在水安全、水生态方面的设施比较健全,且该项目对于非传统水源的利用十分重视,但是在水环境和水资源方面还有所欠缺。采用《绿色建筑评价标准》(GB/T 50378—2014)评价,该绿色建筑被评为三星绿色建筑。采用本文开发的绿色建筑水评价方法,该建筑只能评为二星级绿色建筑,此绿建综合星级原则上不得超过二星。该绿色建筑在水环境和水资源方面有所欠缺,在今后的规划及建设过程中需要着重加强污水处理、再生水回用等设施的应用,尤其是加强单体建筑水管理与区域海绵城市水管理的衔接,使该绿色建筑可以成为名副其实的三星绿色建筑[8]

4 结论与建议

基于上述绿色建筑剖析、水评价指标构建、以及案例分析,在其后修订我国绿色建筑评价标准的水评价标准时,应进一步加强和完善对雨洪的控制利用,加强单体绿色建筑节水、水资源利用与区域海绵城市水治理的有机结合。

(1)重新构建绿色建筑水评价标准。由于《绿色建筑评价标准》(GB/T 50378—2014)主要强调单体建筑本身的节水与水资源利用,缺乏系统的区域性水评价指标要求,导致许多绿色建筑对雨洪管理没有起到足够的重视。面对当前气候变化情况加剧以及海绵城市建设工作的全面开展,将雨洪管理和区域水环境治理融入到绿色建筑的设计与建设当中势在必行。

(2)综合考虑指标权重。在一级指标中,水安全的占比最重,达到0.50,水环境、水生态和水资源的占比相对平均。有关部门今后在对绿色建筑评价标准的水评价标准进行修订完善时,需要着重考虑建设用地范围内的年径流总量控制率及低影响开发设施的建设,同时还需考虑结合区域性径流污染控制、节水措施及景观建设等多方面因素,从而使绿色建筑的水评价标准能够在我国绿色建筑的雨洪控制、区域水环境治理以及海绵城市建设方面起到指导作用。

(3)政策扶持。绿色建筑作为建筑行业中践行低碳环保理念的领头羊,政府应出台相关政策,推动我国绿色建筑的规模化和主流化建设,鼓励绿色建筑加强雨洪控制利用设施建设,促进绿色建筑群的雨洪控制利用设施建设,形成联动,从而使绿色建筑的建设与海绵城市发展理念有机结合。

作为绿色建筑而言,没有城市雨洪管理领域的科技发展和技术支撑,很难做到真正实现绿色建筑对城市绿色化的推进。将雨洪管理通过指标要求融入绿色建筑评价中,优化绿色建筑评价标准中的水评价标准,可以很好的推动绿色建筑发展与海绵城市建设的有机结合,最终为实现我国城市可持续发展助力。

作者图片

 

赵卉

 

 

Developing water assessment standard for green building within the framework of sponge city
Zhao Hui Zhang Mingshun Pan Runze
(Beijing University of Civil Engineering and Architecture,Beijing Climate Change Response Research and Education Center Beijing Municipal Institute of City Planning and Design)
Abstract: Assessment standard of green building(GB/T 50378—2014)includes well-functioning energy saving and environment related indicators.However water governance indicators are not enough,in particular the standard is lack of indicators that are linking water management of buildings and regional sponge city development.This paper,building on systematic analysis and assessment of Assessment standard of green building(GB/T 50378—2014)and Assessment standard of sponge city(GB/T 51345—2018)and applying expert approach and on-site surveys,developed a new water assessment system for green buildings.This new system is compositing of 4 first-level indexes and 11 second-level individual indicators.By applying Analytic Hierarchy Process,all indexes and indicators have been weighted and then tested by an example green building.The new system emphasizes linkages of water management of individual building and regional rain flooding control,regional water pollution control,water saving solutions and regional landscape that are the key factors of sponge city development.The new system has created added value for further revising China's Assessment standard of green building(GB/T 50378—2014).
Keywords: Green building assessment; Water assessment of green building; Sponge city; Analytic hierarchy process;
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