基于ISM模型分析绿色建筑能耗的影响因素

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基于 ISM 模型分析绿色建筑能耗的影响因素

摘 要：经济迅猛发展和城市化进程的加快，推动了建筑业的繁荣，但同时建筑能耗问题也

日益严重，在能源稀缺供不应求的背景下，建筑业节能降耗迫在眉睫。文章从降低绿色建筑能

耗角度出发，从建筑朝向和形状、窗户隔热和遮阳、墙体围护结构、人的行为、气候因素、建

筑节能政策等 6个方面对绿色建筑的能耗进行了研究，并采用 ISM 法（解释结构模型法）分析

了这 6个因素对建筑能耗的影响程度。研究表明，气候因素对绿色建筑能耗影响最大，其次是

建筑节能政策、人的行为。最后，根据研究结果提出了相应的节能对策。

   Abstract： The rapid economic development and the acceleration of urbanization have

promoted the prosperity of the construction industry, but at the same time, the problem of building

energy consumption is also increasingly serious, in the context of energy shortage, energy saving and

consumption reduction in the construction industry is imminent.Six factors has been studied to reduce

the energy consumption of green building: building towards and shape, insulation and shading of

windows,wall retaining structure, human behavior, climate factors, building energy conservation

policy, ISM(Interpretive Structural Model Method) has been used to analyze the influence of these six

factors on building energy consumption. The research shows that climate factors have the greatest

impact on energy consumption of green buildings, followed by building energy conservation policies

and human behavior. Finally, corresponding energy-saving countermeasures are proposed according to

the research results.

  Keyword： Green Building; Energy Consumption; Influencing Factor; ISM;

 0 、引言

建筑业作为社会发展的三大产业之一，对人类的生产和生活产生了巨大的影响。为应对全球能

源和资源短缺问题、缓解生态环境的恶化，建筑业诞生了一种契合可持续发展理念的新型环保

——建筑绿色建筑。近年来，绿色建筑的节能效果一直备受争议[1]，因此，国内外大量学者对

绿色建筑的节能机理和能耗影响因素进行了深入研究。林波荣[2]等人对绿色建筑的围护结构、

暖通空调系统、生活热水系统及可再生能源系统进行了研究，认为自然通风和采光技术的节能

效果良好、人的行为模式对能耗影响较大。吴学军[3]研究并提出新型暖通空调技术能够对建筑

物能耗和周围环境进行有效调节，为人们提供更为舒适的生活空间。纪冉[4]等人从外墙、外窗

和屋面等三个方面对建筑围护结构的节能特性进行了研究分析，为建筑节能设计提供参考。彭

渤[5]等人利用 DeST 软件模拟计算了建筑运行阶段的采暖能耗，通过窗户选型和优化窗墙比，

致使运行阶段采暖能耗降低了约 21.4%。何�h儿[6]等人从围护结构、能源技术两个方面量化

了绿色建筑节能效益，认为合理设置外遮阳、改变围护结构热工性能可产生 7%的节能率，节

能技术的应用可使建筑实现 46.9%的节能率。Esin T[7]从建筑全生命周期的角度出发研究了建

筑材料的能耗问题，结果表明节约使用建筑材料、提高材料利用率能够降低建筑能

耗。Baniassadi A[8]等人以屋顶为研究对象计算并分析了高反照率屋顶对住宅建筑能耗的影

响。本文基于国内外众多学者的研究成果，全面、综合地总结了绿色建筑的能耗影响因素，并

选取了其中影响较大的几个因素作为研究参数，采用 ISM 法分析了各因素对建筑能耗的影响并

提出了相应的节能对策。

1、绿色建筑能耗影响因素的选取

本文通过查阅大量相关文献，整理出了影响绿色建筑能耗的众多因素，经研究分析从中筛选出

了最为重要的六个因素，分别是建筑形体和朝向、窗户遮阳和窗墙比、建筑围护结构、人的行

为、环境因素、节能方针政策。

 1.1、建筑围护结构

建筑的围护结构是影响建筑能耗最重要的模块，其中墙体对建筑能耗的影响最大。墙体的节能

设计与建筑能耗有直接关系，墙体节能的关键在于保温，建筑外墙作为室内外空气的隔绝层，

其保温形式和效果显得尤为重要。外墙保温有外墙外保温、外墙内保温和外墙夹心保温三种类

型，其中外墙外保温应用最为广泛，对建筑能耗的影响也最大。相关机构测试表明，建筑墙体

如果不做保温处理，其能耗约占整个建筑结构能耗的 50%，如果进行保温处理便下降为 10%～

15%。可见，建筑围护结构的保温隔热性能关系到整个建筑的节能效果。

 1.2 、建筑形体和朝向

建筑物的形状直接决定了建筑的体形系数，体形系数是指建筑物暴露在空气中的面积与建筑体

积的比值。体形系数越大，表示建筑的散热面积越大，相同传热系数的建筑物能耗就会更大。

建筑朝向直接影响到建筑的自然通风和采光，同一地区太阳高度角相同，建筑朝向不同受到的

光照强度就不同。在我国，南北朝向的建筑比东西朝向的建筑更加节能。

 1.3 、窗户遮阳和窗墙比

窗户就建筑本身而言，因其较差的气密性和较大的传热系数而成为影响建筑能耗的重要因素，

是建筑保温、隔热、隔音的薄弱环节。夏季，太阳辐射强度大，阳光直射会造成建筑室内过

热，导致建筑能耗增高。窗户遮阳能使大部分阳光不直接照射，一部分阳光被玻璃反射回空

气，另一部分被门窗材料所吸收，从而起到降低室温、改善室内热环境的作用，减少空调的使

用，达到节能减排的目的。窗户的传热系数大于同朝向、同面积的外墙的传热系数，传热系数

越大，保温隔热功能越差，因此，建筑能耗也随着窗墙比的增加而增加。

 1.4、人的行为

建筑的功能是为人的生产生活服务，同时，人的行为也会对建筑产生作用。人的行为除了正常

的行走运动外，生活方式上的偏好会对建筑能耗产生重要影响，例如室内人员的运动、开窗、

开灯、空调、遮阳等几种具体行为直接影响到建筑的能源消耗。建筑的采暖和制冷主要受到人

的行为的控制，生活方式和作息规律会影响建筑照明的时长、空调温度的设定、开空调的时

长，这些行为偏好基本决定了建筑运营阶段的用电量，从而影响建筑能耗。

 1.5 、节能政策

建筑节能政策方针会对建筑市场起到引领作用，为建筑业的发展指明道路和方向。我国是实行

社会主义市场经济体制，政府出台的相关政策更能对建筑节能起到积极作用，个人行为意识和

企业生产标准均受到政策的影响。吴琦[9]等人曾使用虚拟变量和协整检验等测量方法，定性研

究并客观分析了节能政策和方针对我国建筑节能强度的影响，研究发现，建筑物的节能政策对

节约资源和降低能耗有着重要影响，其影响程度仅次于节能技术。

 1.6 、环境因素

建筑所在地的局部微气候对建筑能耗有着重要影响。夏季室外温度较高，为满足人体的舒适度

需求通常需要借助空调等降温设备。冬季室外温度较低时则需要借助暖气设备提高室内温度，

气温越高（低），制冷（采暖）设备消耗的电能就越多。此外，室外绿化率也对建筑局部微气

候产生影响，绿色植物通过光合作用吸收 CO2，能够一定程度上降低周围的空气温度。改善室

外微气候降低建筑能耗和提高室内环境质量已成为城市规划和建筑设计领域的一个重要方向。

 2 、基于 ISM 模型分析绿色建筑能耗影响因素

  2.1、建立 ISM 模型

ISM(Interpretive Structure Modeling）是一种系统结构模型化技术，它通过将复杂的系统分解为

若干子系统，利用实践经验及计算机辅助，最终构成一个多级递阶的结构模型。它需要通过因

素影响关系列出邻接矩阵，并在已知邻接矩阵的基础上加以运算，得到可达矩阵，而后对可达

矩阵进行分解得到阶梯式的结构。解释结构模型能够直观的找出直接、间接风险因素，可找到

解决问题的关键点。

首先，对以上选取的6个绿色建筑能耗影响因素进行编号，如表1所示。

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基于ISM模型分析绿色建筑能耗的影响因素摘要：经济迅猛发展和城市化进程的加快，推动了建筑业的繁荣，但同时建筑能耗问题也日益严重，在能源稀缺供不应求的背景下，建筑业节能降耗迫在眉睫。文章从降低绿色建筑能耗角度出发，从建筑朝向和形状、窗户隔热和遮阳、墙体围护结构、人的行为、气候因素、建筑节能政策等6个方面对绿色建筑的能耗进行了研究，并采用ISM法（解释结构模型法）分析了这6个因素对建筑能耗的影响程度。研究表明，气候因素对绿色建筑能耗影响最大，其次是建筑节能政策、人的行为。最后，根据研究结果提出了相应的节能对策。 Abstract：Therapideconomicdevelopmen...

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