企業(yè)視角下裝配式建筑節(jié)能減排評價(jià)研究

李琦LI Qi；成梓煜CHENG Zi-yu；王清宇WANG Qing-yu；尤紹昀YOU Shao-yun

（北方工業(yè)大學(xué)土木工程學(xué)院，北京100144）

0 引言

中國“十四五”時(shí)期對經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展提出了綠色發(fā)展的新目標(biāo)：綠色轉(zhuǎn)型成效顯著，能源資源配置更加合理、利用效率大幅提高，單位國內(nèi)生產(chǎn)總值能源消耗降低13.5%，二氧化碳排放降低18%，提出了“推進(jìn)新型城市建設(shè)”的戰(zhàn)略目標(biāo)，建設(shè)宜居、創(chuàng)新、智慧、綠色、人文、韌性城市[1]。隨著經(jīng)濟(jì)逐漸發(fā)展和人民生活水平不斷提高，人們對于美好生活環(huán)境的需要也在不斷增長。值得指出的是，節(jié)能減排的意識(shí)已經(jīng)貫穿到人民生活的方方面面[2]，人民作為建筑行業(yè)的消費(fèi)者，隨著其環(huán)境意識(shí)的增強(qiáng)以及裝配式建筑市場更加激烈的競爭，相關(guān)裝配式建筑企業(yè)要想生存并持續(xù)發(fā)展，則需要在保證建筑質(zhì)量的基礎(chǔ)上，滿足人民日益增長的對美好環(huán)境的需要[3]。裝配式建筑可將大量的現(xiàn)場作業(yè)工作轉(zhuǎn)移到工廠中，在現(xiàn)場直接利用工廠制作完成的構(gòu)件進(jìn)行安裝，因而其具有節(jié)能環(huán)保、綠色施工的特點(diǎn)，也因此被廣泛應(yīng)用。相比于國外的發(fā)展，我國裝配式建筑發(fā)展起步較晚，仍有較大的發(fā)展空間。

根據(jù)住房與城鄉(xiāng)建設(shè)部對《關(guān)于加快新型建筑工業(yè)化發(fā)展的若干意見》解讀，要重點(diǎn)開展新型建筑工業(yè)化項(xiàng)目評價(jià)。目前有許多學(xué)者已經(jīng)從裝配式建筑的各類效益出發(fā)進(jìn)行評價(jià)了評價(jià)體系的研究，張恒等人[6]從全生命周期視角下對裝配式建筑綜合效益進(jìn)行研究，得出技術(shù)研發(fā)費(fèi)用、資源節(jié)約效益、結(jié)構(gòu)工程成本對裝配式建筑綜合效益影響較大。任曉宇等人[7]將全生命周期分為決策設(shè)計(jì)、構(gòu)件生產(chǎn)和運(yùn)輸、施工、運(yùn)營使用及報(bào)廢回收五個(gè)階段，從經(jīng)濟(jì)、環(huán)境、社會(huì)、資源四個(gè)方面對裝配式建筑可持續(xù)發(fā)展進(jìn)行評價(jià)，為裝配式建筑的發(fā)展提供了新思路；石振武和王金茹[8]則通過構(gòu)建裝配式建筑綠色供應(yīng)鏈結(jié)構(gòu)模型，建立裝配式建筑可持續(xù)發(fā)展評價(jià)指標(biāo)體系，針對裝配式綠色供應(yīng)鏈的關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)問題提出建議。

因此，對于裝配式建筑節(jié)能減排的評價(jià)方法一直是一個(gè)值得研究的問題。現(xiàn)有的許多研究是從建筑全生命周期的角度分析裝配式建筑的效益，而輕視了建筑企業(yè)作為裝配式建筑市場內(nèi)的“生產(chǎn)者”，其建造條件與節(jié)能減排密切相關(guān)，本文基于上述現(xiàn)狀，針對既有的評價(jià)體系不足之處所做研究，以從建筑企業(yè)的視角為主，對裝配式建筑的節(jié)能減排效果的評價(jià)體系進(jìn)行研究，旨在為裝配式建筑的節(jié)能減排評價(jià)提供新思路。

1 裝配式建筑企業(yè)節(jié)能減排評價(jià)體系構(gòu)建

1.1 層次分析法在評價(jià)指標(biāo)體系構(gòu)建中的作用

層次分析法（AHP）是一種較為主觀的對非定量因素進(jìn)行量化分析的方法，其憑借有利于解決多方案的分析問題的優(yōu)點(diǎn)被廣泛使用于各個(gè)領(lǐng)域。層次分析法解決問題的基本思路為：將復(fù)雜的多種方案和問題劃分為不同的評價(jià)因素以建立層次體系，依照因素從屬關(guān)系分別建立決策目標(biāo)層、準(zhǔn)則層、指標(biāo)層，然后將各個(gè)評價(jià)因素根據(jù)重要程度進(jìn)行兩兩比較，采用九標(biāo)度賦值，構(gòu)造判斷矩陣，根據(jù)判斷矩陣計(jì)算進(jìn)行層次單排序和層次總排序，并進(jìn)行一致性檢驗(yàn)。依據(jù)總排序?qū)κ挛镞M(jìn)行綜合評價(jià)[5]。綜上所述，層次分析法在裝配式建筑企業(yè)節(jié)能減排評價(jià)體系構(gòu)建中具有良好的適用性，能夠幫助決策部門科學(xué)地衡量裝配式建筑的節(jié)能減排效果，針對性地制定裝配式建筑節(jié)能減排的相關(guān)政策，促進(jìn)建筑業(yè)節(jié)能減排進(jìn)程的發(fā)展。

1.2 裝配式建筑節(jié)能減排評價(jià)層次結(jié)構(gòu)模型

本文的研究重心在于通過科學(xué)的方法評價(jià)從企業(yè)視角出發(fā)對裝配式建筑節(jié)能減排效果進(jìn)行評價(jià)，建立科學(xué)的評價(jià)體系最主要的影響因素是指標(biāo)體系的選擇及權(quán)重的確定。因此，本研究在指標(biāo)體系的選擇上通過參考有關(guān)專家意見，最終圈定從建筑企業(yè)角度出發(fā)，裝配式建筑實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排過程中所受到的影響主要來自四個(gè)方面的因素：企業(yè)裝配式相關(guān)技術(shù)、企業(yè)基本條件、建造過程中物料消耗、社會(huì)因素，將企業(yè)視角下裝配式建筑節(jié)能減排評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)分為三個(gè)層次：目標(biāo)層、準(zhǔn)則層、指標(biāo)層。

表1 九標(biāo)度賦值及其含義

表2 企業(yè)視角下裝配式建筑節(jié)能減排評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)層次結(jié)構(gòu)

1.3 判斷矩陣的建立

通過專家調(diào)查的方法確定兩元素的重要程度，基于九標(biāo)度賦值的方法為裝配式建筑節(jié)能減排評價(jià)的層次結(jié)構(gòu)模型構(gòu)造判斷矩陣。

A—B的判斷矩陣：

B1-C1的判斷矩陣：

B2-C2的判斷矩陣：

B3-C3的判斷矩陣：

B4-C4的判斷矩陣：

1.4 一致性檢驗(yàn)

考慮到層次分析法一定的主觀性，需要對判斷矩陣進(jìn)行一致性檢驗(yàn)，避免認(rèn)為評價(jià)的邏輯錯(cuò)誤，一致性指標(biāo)用CI來表示，CI值越小，判斷矩陣一致性越好。同時(shí)，為了更好地判斷和比較一致性，引入隨機(jī)一致性指標(biāo)RI，其與判斷矩陣的階數(shù)有關(guān)，數(shù)值見表3。為避免隨機(jī)誤差對結(jié)果的影響，再次引入一致性比率CR。在層次分析法中，一般使用一致性指標(biāo)CI和隨機(jī)一致性比率CR來檢驗(yàn)判斷矩陣的一致性。式中λmax為判斷矩陣的最大特征值，n為矩陣的階數(shù)。

表3 RI數(shù)值表

當(dāng)CR<0.10時(shí)，認(rèn)為矩陣的一致性令人滿意。當(dāng)CR≥0.10時(shí)，需要調(diào)整判斷矩陣知道隨機(jī)一致性比率回歸到正常水平。

1.5 層次總排序

計(jì)算各層元素對目標(biāo)層的合成權(quán)重。

經(jīng)上述步驟求得準(zhǔn)則層對目標(biāo)層的判斷矩陣，對照上述步驟再次求得各個(gè)方案層對準(zhǔn)則層的判斷矩陣，結(jié)果見表5。

表5 企業(yè)視角下裝配式建筑節(jié)能減排評價(jià)各因素權(quán)重

由于層次單排序均通過一致性檢驗(yàn)，故不再進(jìn)行層次總排序的一致性檢驗(yàn)。

2 結(jié)論

本文通過專家問卷調(diào)查的方式獲得了有關(guān)裝配式建筑節(jié)能減排評價(jià)的相關(guān)數(shù)據(jù)，建立了有效的AHP評價(jià)模型，給出了各個(gè)因素的權(quán)重占比，有利于我國政府以及裝配式建筑企業(yè)重點(diǎn)發(fā)展和改進(jìn)重要因素，促進(jìn)建筑產(chǎn)業(yè)綠色節(jié)能發(fā)展，改評價(jià)體系覆蓋面全，具有良好的實(shí)用性和可操作性，可為日后建筑產(chǎn)業(yè)節(jié)能評比提供依據(jù)。

裝配式建筑由于大部分的構(gòu)件都是在工廠進(jìn)行加工，運(yùn)送到現(xiàn)場后直接吊裝安裝，有效的減少了大面積大范圍的現(xiàn)場澆筑，減少了混凝土現(xiàn)場攪拌以及現(xiàn)場澆筑時(shí)產(chǎn)生的粉塵污染、噪聲污染等污染問題，并減少了用于模板工程的木材、鋼材損耗。充分體現(xiàn)了裝配式建筑綠色環(huán)保，節(jié)能減排的優(yōu)點(diǎn)。目前我國的裝配式建筑正處于迅速發(fā)展階段，各地也都采取了許多推行裝配式建筑的政策。為進(jìn)一步提高裝配式建筑節(jié)能減排效益，結(jié)合本文所描述的評價(jià)體系提出以下建議。

表4 層次單排序及其一致性檢驗(yàn)

圖1 企業(yè)視角下裝配式建筑節(jié)能減排評價(jià)體系指標(biāo)權(quán)重柱狀圖

①促進(jìn)裝配式建筑企業(yè)相關(guān)節(jié)能減排技術(shù)的研發(fā)。節(jié)能減排技術(shù)的改進(jìn)與創(chuàng)新，是我國推動(dòng)實(shí)現(xiàn)建筑業(yè)節(jié)能減排進(jìn)程、實(shí)現(xiàn)可持續(xù)建設(shè)的重要途徑。政府可以根據(jù)節(jié)能減排技術(shù)的難度以及人力物力資源的耗費(fèi)給予一定程度的補(bǔ)貼以促進(jìn)企業(yè)主動(dòng)尋求節(jié)能減排技術(shù)的改進(jìn)。

②提高預(yù)制構(gòu)件裝配率。裝配式建筑在設(shè)計(jì)時(shí)進(jìn)行建筑標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)，采用“標(biāo)準(zhǔn)間”形式的“基本模數(shù)”，同一空調(diào)板、陽臺(tái)等構(gòu)件尺寸，減少預(yù)制構(gòu)件種類，提高建筑結(jié)構(gòu)的裝配率。在施工階段采用BIM技術(shù)對構(gòu)件進(jìn)行預(yù)拼裝，并對建筑進(jìn)行碰撞檢測，提高預(yù)制構(gòu)件的安裝質(zhì)量，施工時(shí)采用整體裝配，提高預(yù)制構(gòu)件裝配率。

③提高施工材料利用率。裝配式建筑在設(shè)計(jì)時(shí)可引入BIM技術(shù)。通過BIM模型分析計(jì)算建筑材料用量，精細(xì)優(yōu)化結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，減少建筑材料的無效使用。在施工階段利用BIM技術(shù)將場地的施工進(jìn)度與工程量信息相結(jié)合起來，有效優(yōu)化施工材料、機(jī)械和人力方案，進(jìn)一步發(fā)揮裝配式建筑高效施工的優(yōu)點(diǎn)。