绿色建筑能耗影响因素分析及节能对策研究

周成君

随着社会的发展，人们对建筑在功能方面的要求越来越多，使得建筑的能耗水平也越来越高。为了减轻建筑能源消耗给环境带来的压力，国家加大了对资源节能型社会的建设力度，降低建筑能源消耗、积极开发节能材料、提高能源利用率以及推动建筑能源可持续发展已经成为人们日益关心的问题[1-2]。

无论是对于新建建筑还是对于已有建筑，节能改造都是重点研究方向。因此，首先要确定影响绿色建筑节能的关键因素，在符合节能要求的前提下，实现建设成本的最小化和经济效益的最大化。

王芳等[3]因此选择利用可量化的软件技术，实现对绿色建筑的节能减排。通过建立建筑能耗评估指标体系，利用Aho-Corasick 算法定量分析各评估指标，基于群体评价原理，通过拓展样本库、增强指标权重确定的稳定性，采用信息熵的算法对各指标的权值进行调整，从而建立基于变量模糊基准法的绿色建筑节能评估方法，以达到节能减排的目的。数值模拟研究显示，该模型能够精确的预报绿色建筑的能量构成及年均能量密度，并有效优化了节能减排的效果。

基于以上研究背景，本文分析了影响绿色建筑能耗的因素，并提出节能对策，以期可以达到降低绿色建筑能耗的目的。

1 绿色建筑能耗影响因素分析

1.1 采集绿色建筑能耗影响因素

根据已有研究资料，本文筛选出影响绿色建筑能耗的因素，通过分类将建筑能耗影响因素归为3 个一级指标，如表1 所示[4]。表1 给出了每个一级指标对应的二级指标。

表1 建筑能耗影响因素的构成

1.2 模型建立

在表1 的影响因素构成中，利用Apriori 算法筛选出B2、B4、A8、B5、A7、A12、A11 及A10 这8 个 关键因素，分别用Y1、Y2、……、Y8表示。其中，节能政策因素用虚拟变量描述，其他7 个影响因素可以直接获取[5]。将绿色建筑的能耗作为被解释变量f，在建模过程中，对虚拟变量取对数，构建了如式（1）所示的模型：

式中：λ0、λ2、…、λ8为每1 个影响因素对应的回归系数；φ为回归模型的随机扰动项。

1.3 样本数据

本文在某小区的绿色建筑中选取20 个地点为研究样本，依照Apriori 算法筛选出的8 个关键影响因素对其进行调查，并将结果量化，如图1 所示[6]。

图1 样本数据（作者自绘）

从图1 中可以看出，在20 个观测值中，Y1～Y8的平均值分别为1.689、0.281、0.534、0.523、0.497、0.448、0.653、0.311。

1.4 回归分析

利用最小二乘法对式（1）的模型进行因变量与自变量的共线检测，利用式（2）构建多元线性回归模型[7]。具体表示：

式中：μi为多元线性回归的随机误差；Wi为模型矩阵；ε^0和ε^1为共线检测的参数向量，具体算法如式（3）所示：

式中：WT为模型转置矩阵；W-1为模型逆矩阵；y为回归模型的修正系数。

当式（1）的模型处于共线状态时，WTW不可逆，即|WTW|=0，此时参数无法求出。利用SPSS 软件对图1 中数据的回归分析，得到如表2 所示的结果。

表2 回归分析结果

根据表2 的结果可知，绿色建筑能耗影响因素之间的回归系数为0.998，具有比较高的拟合程度。各个自变量的VIF 值都在10 以下，说明各个自变量之间不存在共线性。绿色建筑能耗影响因素的F 统计量大于0.625，说明各个影响因素的回归方程具有显著性。

回归模型如式（4）所示：

回归分析结果显示，Y1、Y2、Y3、Y5和Y6的相关系数均为正，说明这几个影响因素会导致绿色建筑能耗增加。Y4、Y7、Y8的相关系数均为负，说明这几个影响因素可以减少绿色建筑的能耗。

2 绿色建筑节能对策

通过回归分析，确定了影响绿色建筑能耗的因素，根据不同因素对绿色建筑能耗的影响程度提出具体的节能对策。

2.1 改善建筑物的节能特性

以国内超低能耗绿色建筑的实际案例为参照，通过归纳总结得出具体的节能设计方案[8]。第1，墙体施工时，可以使用加气混凝土浇筑外墙墙体，并将起到绝热作用的保温层添加到墙体的主体结构中。墙体表面的材料应选择保温性能好、质量轻、强度高及可以回收和降解的环保型砖块。第2，利用功能化的装潢材料装饰墙体内壁，从而提高房间内部的空气品质。

为了提高绿色建筑的能效，在节能设计阶段，应适当规划绿色建筑的方向和间距，并有效利用自然风和光线，尽量降低对诸如空调、人造灯光等消耗能源设备的依赖[9]。在绿色建筑中，还应保留较大的露台，以达到控制楼层高度的目的。绿色建筑的施工阶段，可将施工主体与装潢材料整合到一起，达到节省建材的目的。

2.2 加强BIM技术的应用

随着网络技术的飞速发展，BIM技术已经成为一种新兴的工程技术，对建筑业的发展具有促进作用。BIM技术可以集成各个专业的图纸，检验建筑设计图纸的完整性，优化管路布置，还可以分析建筑室内的净空高度，优化建筑的结构设计，从而满足人们对生活环境舒适度的需求。

BIM 技术应用于工程造价的全过程管理，可以对建筑及基础设施的物理属性和功能属性进行数字表示，还可以模拟建筑物的建设过程，帮助建设单位大致了解项目的建设费用，从而对其进行有效控制，达到提高建筑经济效益的目的。将BIM 技术引入绿色建筑的节能设计，对于促进建筑行业的可持续发展有着十分重大的现实意义[10]。

2.3 精细化管理绿色建筑增量成本

在绿色建筑的规划、图纸设计、施工及运营等全生命周期的各个环节中，要追踪环保技术的引入、使用及新增的施工行为和过程，分摊并计算施工过程中人力、材料、机械、管理费用和税金，从而对绿色建筑工程的增量成本有一个完整的认识，并以此为依据，实现增量成本的精细化管理。

利用可视化的方式表述绿色建筑的增量成本，可以清晰展现绿色建筑的成本组成，便于施工单位精细化管理各个环节的成本，同时有助于消费者对绿色建筑的环保投资形成一个完整的认识，提升人们对绿色建筑的认知程度，推动绿色建筑的发展。此外，对建筑增量成本的细化还有助于在设计时对相应的费用进行建模，以达到节约能源的目的。

2.4 充分利用可再生能源

全世界都面临着能源短缺的问题，可再生能源的开发在一定程度上可以缓解不可再生能源短缺的现象。其中，以太阳能为代表的可再生能源的开发，给建筑行业带来了新的机遇。

太阳能作为一种新兴的可再生能源，已经在太阳能热水器、太阳能电池等领域获得了长足发展。太阳能也可以应用于取暖、制冷等领域。从目前的发展趋势来看，在今后的节能设计中，太阳能将是一种主要的能量来源，有助于提高绿色建筑的节能效率。

此外风能、热能和生物能等可再生能源的广泛利用，与绿色建筑的理念和可持续发展的需要相一致，也能够在其中发挥十分关键的作用。

2.5 加强节能建材选用的宣传工作

运用多种宣传媒介，进行节能建材选用方面知识的普及和传播，培养人们的环保意识。在进行室内装修前，要确定装修建材的制造企业，查看装修材料中甲醛、苯等有害物质的含量是否符合规定。

装修结束后，需要正规的室内环境检测机构进行测试，然后再根据专业人士的建议确定入住的时机。在入住房间后，要经常开窗增强空气流通，加快房间内有害物质及气体的排出。若入住后出现不适症状，应立即到医院体检，并进行化验，以尽快发现和解决导致疾病的源头。

3 结语

本文主要研究绿色建筑能耗影响因素及节能对策，利用Apriori 关联规则，筛选出影响绿色建筑能耗的8 个因素，通过回归分析确定不同因素对绿色建筑能耗的影响关系，并提出节能对策。

本文研究虽取得一定成果，但还存在很多不足，在今后的研究中，希望可以通过BIM 技术绘制绿色建筑施工的3D 模型，从而设计合理的体形系数，降低绿色建筑的能耗。