基于解释结构模型(ISM)的低碳建筑指标体系分析
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基于解释结构模型(ISM)的低碳建筑指标体系分析
内容摘要：本文首先对低碳建筑的概念进行了界定，然后构建了低碳建筑的指标体系，运用解释结构模型（ISM）分析此指标体系，建立了邻接矩阵、可达矩阵，最后分解出了指标体系的解释结构模型图，确定了高级指标和基础指标，以促进低碳建筑的发展。
关键词：解释结构模型低碳建筑指标体系
低碳经济的实质是能源的有效利用以及发展新能源。
在这一理念的带动下，“低碳城市”、“低碳社区”、“低碳校园”、“低碳建筑”等概念相继提出来，其目的都是要减少二氧化碳排放，阻止气候异常，最终做到人与自然生态系统共存，实现可持续发展。
而据科学统计表明，在全世界范围内，建筑占用40%的能源与材料，25%的原始木材（其中55%用于非燃料的伐木），16%的供水，对30%的导致全球变暖的二氧化碳排放和40%的导致酸雨的二氧化硫负责。
在低碳理念的指导下，人们越来越清晰地认识到建筑低碳发展的重要性，对低碳建筑的深入研究成为必然的趋势。
低碳建筑的概念及核心内容
低碳建筑是指在建筑建造、使用过程中，以人类健康舒适为基础，以保护全球气候为目标，有效地利用自然、回归自然、保护自然，提倡重复循环利用，努力减少污染，保持能源消耗和控制二氧化碳排放处于较低的水平，追求人与自然环境和谐共生，建筑永续发展，以创造一个绿色健康的生活环境。
低碳建筑的核心是新能源的开发利用、能源的有效利用、资源的有效利用。
新能源的开发利用主要是以太阳能、风能、生物质能、氢能和燃料电池、地热能、海洋能、潮汐能等新能源代替常规化石能源，为建筑物和居民提供采暖、热水、空调、照明、通风、动力等一系列功能。
能源、资源的有效利用主要是在建筑规划、设计、建造和使用过程中，通过自然的可再生资源的利用、自然通风采光的设计、新型建筑保温材料的使用、智能控制等降低建筑能源消耗，主要包括节能、节地、节水、节材。
还要注重对资源的重复、回收利用，要珍惜不可再生物质，做到循环使用，采用对环境友好的技术和材料，减少化石能源的使用，提高能效，最终降低二氧化碳的排放量。
低碳建筑评价指标体系构建
随着对建筑的研究和理解的深入，人们已经认识到低碳建筑的内涵不仅在于建筑界对自然资源、能源及环境等物质影响方面，还涉及建筑对社会、经济乃至文化、美学等非物质领域的影响，其实现的方法更是包括了设计、工程、管理等各个方面的内容，各种软技术手段也越来越多的出现在有关低碳建筑项目中。
本文根据低碳建筑的概念、核心以及参考英国建筑研究组织制定的英国BREEAM、
美国绿色建筑委员会制定的能源及环境设计先导计划LEED、日本可持续建筑协会制定的建筑物综合环境性能评价系统CASBEE、中国台湾的绿色建筑解说评估手册EEWH、中国内地的绿色建筑评价标准，遵循科学性、代表性、简明性、系统性、可操作性、可比性以及可行性的原则，从能源有效利用与可再生能源利用、资源有效利用、交通、低碳行为方式、软技术、运营管理六个方面构建我国低碳建筑的评价指标体系，如表1所示。
解释结构模型建模分析
ISM是美国J.华费尔特教授于1973年为分析复杂的社会经济系统有关问题而开发的一种方法。
其特点是把复杂的系统分解为若干子系统（要素），利用人们的经验和知识，以及电子计算机的帮助，最终构建一个多级阶梯的结构模型。
ISM属于概念模型，它最大的好处是可以把模糊不清的思想、看法转化为直观的具有良好结构关系的模型，具有启发性。
构建ISM的主要工作步骤：设定问题，明确ISM的分析目标；选择构成系统的要素；构思模型，建立邻接矩阵和可达矩阵；对可达矩阵进行分检后得到骨架矩阵；根据骨架矩阵建立结构模型并得到解释结构模型。
（一）确定低碳建筑的要素相关性
低碳建筑的要素相关性见表2。
（二）建立邻接矩阵和可达矩阵
系统中这6个要素是有机的联系在一起的，而这些要素之间又是相互影响的，将这种影响关系用矩阵，即邻接矩阵（A）来表示。
矩阵的元素aij表示要素Si对Sj有直接影响，否则，aij=0。
分析与讨论之后建立邻接矩阵，见表3。
邻接矩阵反映了要素之间的直接关系，其实要素之间还存在着间接关系，要素Si 影响Sj，而Sj又影响Sk，则Si 就间接影响Sk。
这种影响可能是通过一个中间要素，也可能通过多个中间要素。
用可达矩阵M 来表示这样的直接或者间接的要素之间的影响关系。
矩阵的元素aij =1 表示要素Si对Sj有直接或间接的影响，否则，aij=0。
具体结果见表4。
（三）对可达矩阵划分得到骨架矩阵
根据可达矩阵，找出要素Si能够影响到的所有要素，组成可达集R（Si）和所有能够影响到Si的要素，组成前因集A（Si）。
同时找出所有既能影响Si又被Si影响的要素，组成共同集C（Si），结果如表5所示。
该级只有R(S0)=R (S0)∩A (S0)，因此，该级最高要素为0，则第一层要素为（S0），划去S0所对应的行和列，得到第二级的可达集与先行集（见表6）。
由此可知，可以得到第二层要素集为（S1，S2，S3，S4）。
去掉S1，S2，S3，S4所在的行和列，可以得到第三级的可达集与先行集（见表7）。
由此可知，第三层要素为S6，第四层要素为S5。
（四）建立解释结构模型
依据对可达矩阵的划分，可以得到低碳建筑指标体系的解释结构模型，如图1所示。
（五）低碳建筑指标的相关性分析
由图1可以看出，低碳建筑的各个指标是一个四级的递阶结构模型。
低碳建筑作为最终目标，能源有效利用与可再生能源利用、资源有效利用、低碳行为方式与交通作为高级指标，运营管理与软技术可以作为基础指标。
基础指标。
包括软技术与运营管理二个评价指标。
软技术是为软科学服务的技术方法，是使软科学研究实现科学化的基础，可以通过建立评价体系、政策支持、经济支持、知识宣传以及鼓励公众参与等手段来促使低碳建筑更加有效地实施。
运营管理是一种手段，一种控制，可以通过制定管理制度、设备管道有效的设置等措施使得低碳建筑更有效实施。
高级指标。
包括能源有效利用与可再生能源利用、资源有效利用、低碳行为方式与交通四个评价指标。
能源危机是当今世界的两大危机之一，我国的能源有效利用率仅为28%，从能耗的分布来看，我国建筑能耗占总能耗的25%-30%，因此，必须要有效地利用能源并且开发使用可再生能源代替传统能源，这样能够推进低碳建筑有效的实施，从而促进整个建筑业向低碳化转型。
综上，低碳建筑是人类社会可持续发展的重要组成部分。
本文构建了低碳建筑的评价指标体系，通过对低碳建筑指标的ISM 建模分析和分级评价，把低碳建筑的各个指标划分成一个具有最终指标、高级指标和基础指标的分级递阶系统。
通过对各级指标的相关性分析得出，低碳建筑首先应满足软技术与运营管理二个评价基础指标，然后逐步实现能源有效利用与可再生能源利用、资源有效利用、低碳行为方式与交通四个评价高级指标，从而达到低碳建筑的最终要求。
参考文献：
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