一种绿色建筑设计评价方法与流程

1.本技术涉及一种绿色建筑设计评价方法。


背景技术：

2.目前，绿色建筑评估框架聚焦定量与技术方面，较少强调非技术方面，忽视了人在建筑环境中的主观能动性。采用定量方法来评估非技术方面的情况不多，很少有例外。令人不满的用户—设计交互似乎是绿色建筑操作阶段的一个主要问题，具体原因如下：1)产品功能层缺乏可用性；2)缺乏可教性；3)建筑空间和/或建筑空间内产品的不恰当空间设计。
3.对于可用性，根据iso9241
‑
11对可用性的定义，可用性是“在特定的使用环境下，特定用户通过使用产品以达到有效性、效率和满意度特定目标的程度”。可用性在工业设计、软件开发中得到了广泛的讨论，但在绿色建筑环境中却少有提及。目前，已有的可用性研究包括andrews等人(2011年)提出的前瞻性测量设计可用性的框架，是一个“研究级计算机仿真建模框架”。关于绿色建筑评级体系，在全球广泛使用的6个评级体系中(casco，2018)，“功能性和可用性”仅在casbee的服务质量标准中被提及，其指标(如提供空间和存储)仅与空间设计有关，并非产品可用性(casbee，2014)。
4.对于可教性，merriam
‑
webster将可教性定义为“在教学中使用的适用性”，在绿色建筑背景下，我们将其定义为建筑物和/或产品本身在教学或教育用户可持续性方面的有效性，通过嵌入建筑物设计中的各种刺激性输入(例如视觉、听觉)促进积极互动，从而实现可持续性，进而影响一个或多个感官(如听觉、视觉、触觉)。绿色建筑与合适的初步设计一起，有望成为促进使用者可持续行为的教学媒介。据作者所知，现有的绿色建筑评价体系研究中均未提出解决绿色建筑或绿色产品的“可教性”问题。hsiao等人(2012年)提出的基于可教性设计模型的10个指标中，仅有5个与可教性有关，分别是：提示、感知、符号、知觉与反馈。
5.对于空间配置，与可用性和可教性不同，设计的空间配置不被视为一个独立的方面。相反，它作为一个潜在的调节者，可以通过可达性影响可用性和可教性。这里的“可达性”指用户与设计之间的联系程度。它是指设计被访问(例如，看到/听到/触摸)的概率，表明它是否合适地放置在建筑物内。不得将该无障碍设施与其他评级系统(例如bramhea06)中提及的外部无障碍设施混淆，该评级系统可促进进出建筑物的便利性，或美国出入管理局定义并由整个建筑物设计指南使用的无障碍设施。假定设计的可达性是潜在的调节因素，有时是可用性/可教性的先决条件(例如，首次用户)。空间配置研究“考虑到其他关系的关系”，探索“建筑中事物难以捉摸的
‘
模式方面
’”
，并提供“对
‘
事物如何组合在一起’这一古老观念的定量表达”(hillier，2007)。
6.但是如何将上述非技术性因素整合到绿色建筑定量评价体系中并未得到重视和解决，且缺乏统一应用。


技术实现要素：

7.为了解决上述问题，本技术公开了一种绿色建筑设计评价方法，包括如下步骤：
8.获取建筑设计；
9.对建筑设计的空间配置进行评定，并分析建筑设计的渗透性；
10.通过渗透性对初步设计中的可用性和可教性进行评定和修改，并最终使得渗透性满足设计要求。
11.优选的，所述渗透性包括如下方面：集成性、连通性以及可理解性；
12.所述集成性指的是初步设计当中从任何原点到所有其他原点的距离的标准化度量，它是一个全局度量，表示一个单元与整个配置的关系；
13.所述连通性度量直接连接一个原空间的空间数量，它是一个局部度量，描述了一个单元相对于其相邻单元的渗透率；
14.所述可理解性测量连接性和集成性之间的相关性，并可用于识别初步设计中集成和连接程度最高的单元。
15.优选的，所述集成性使用depthmapx软件进行测量；首先，计算建筑每层的所有空间单元的集成；然后，对于一个选定的初步设计，它的集成度是基于产品所在的特定空间单元的集成度来计算的，该集成度是以所有其他单元的集成值为基准，所述集成值包括75％以上、25％和75％之间以及25％以下三个分级。
16.优选的，所述连通性使用与集成性相同的步骤进行计算，首先通过depthmapx计算连通性，然后根据基准流程计算特定初步设计的连通性水平。
17.优选的，所述可理解性使用depthmapx来测量，创建可见性图表，并将连通性和集成性绘制成散点图；首先确定整体布局是否智能化，从而发现有无任何潜在的战略点；一个系统若r2高于0.8则作为一个可理解的系统；寻找战略点的方法包括通过depthmapx地图结果进行视觉搜索，或利用数值分析方法；如果系统是可理解的并且所研究的设计位于战略点内，将获得的最高分数作为渗透性的最终水平。
18.优选的，所述可用性和可教性通过delphi小组调查获得，在第一轮德尔菲法中，使用简单的“结论陈述”法筛选预先验证的指标清单；随后，采用五点李克特量表，采用两次德尔菲法确定指标的重要性水平，依次为在进行一致性分析后，生成指标确认列表；最后，为了获得可用性和可教性的最终单一得分，使用层次分析法对delphi过程中开发的问题进行优先排序，并采用成对层次分析法在子标准和指标级别上开发权重。
19.优选的，所述可用性通过使用基于调查的定量方法以及定性方法的性能指标和/或感知指标来衡量；对于定量性能指标选项，包括三个子标准：有效性、效率和可学习性，建筑用户可通过这些标准在绿色建筑中实现特定的功能目标；对于定性感知指标选项，采用系统可用性量表。
20.优选的，所述可用性包括如下参数的测定：
21.任务成功率：通过二进制所衡量的成功率表示用户完成给定任务集的效率；0表示失败，1表示成功，并以此指标来衡量效率；
22.所述任务成功率按照如下方式测量：假设n个用户测试k个任务,k表示用户需要完成多少子任务才能成功操作一个功能对象，对于一个简单的系统k＝1；最终成功率为所有用户和所有任务的平均得分，而score
i,j
是用户i关于任务j的二进制成功得分，即公式1：
[0023][0024]
任务时间表示用户完成一个和/或所有任务所需的时间，以能够在预定义阈值内完成任务的用户百分比来衡量，通过二进制任务完成时间，0表示高于阈值时间，1表示低于阈值时间；定义任务阈值时间，task
threshold,j
，的一个简单方法是由专家将任务完成时间加倍；或者，它可以基于竞争数据或最佳猜测值；
[0025]
任务时间的测量包括如下步骤：首先，将每个用户完成每个任务所用的时间转换为time
i,j
分值，这是用户i在任务j上的二进制任务完成分数，由公式2计算得出。最终的时间内率是所有用户和所有任务的平均time
i,j
分值，由公式3计算得到；
[0026][0027]
task
i,j
是用户i在任务j上的完成时间,task
threshold,j
是任务j上的阈值时间；
[0028][0029]
效率指完成任务所需的工作量，结合了前两个指标，效率通过有效性与任务时间的比率来衡量，这需要进一步的基准来产生有意义的结果；
[0030]
效率的测量：首先，计算每个用户在每个任务中的个人效率即eff_ind
i,j
得分，由公式4计算得到；第二，使用先前开发的阈值时间来开发基准分数eff
benchmark,j
，由公式5计算得到；第三，将eff_ind
i,j
分数与基准进行比较，得出二元相对效率eff_relative
i,j
得分，由公式6计算得到；最终的效率是所有用户和所有任务的平均效率相对值，由公式7计算得到；
[0031]
eff_ind
i,j
＝score
i,j
/time
i,j
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
公式4
[0032]
eff
benchmark,j
＝expectedsuccessscore/thresholdtime＝1/task
threshold,j
ꢀꢀꢀꢀ
公式5
[0033][0034][0035]
可学习性表明可学习的程度；通过比较有经验用户和无经验用户的产品可用性来衡量；
[0036]
可学习性的测量：原始学习能力公式是使用上述可测量指标编写的公式8；如果专家任务时间可以用task
threshold,j
来表示，则使用公式9；在少数情况下，所有用户的成功率都达到1，并且都是“超级专家”，time
i,j
<time
expert,j
，最终的可学习性，公式10，可以超过100％；再检查time
expert
,
j
和所有其他数据的准确性和适当性后，可以将其更改为100％作为最大可实现值。
[0037]
learnability
i,j
＝(usereffectiveness)/(experttasktime)
×
100％＝score
i,j
×
(time
expert,j
/time
i,j
)
×
100％
ꢀꢀꢀꢀꢀ
公式8learnability
i，j
＝(score
i，j
/1)
×
task
threshold，j
/(2
×
time
i，j
)
×
100％
ꢀꢀꢀꢀ
公式9
[0038][0039]
优选的，所述可教性包括如下指标：外观特征和清晰信息；外观特征表示设计对象
在一个环境中的呈现和和谐存在的程度，使用户能够在真正关注设计对象之前感知到环境的美感；清晰信息表示一个设计通过使用符号来表示信息，使用户能够直观地作出所需的反应，从而清楚而充分地传达信息的程度。
[0040]
优选的，所述外观特征指出设计对象在环境中的呈现、定位和和谐存在的程度，使用户在真正注意设计对象本身之前，能够感知和欣赏其在环境中的存在；所述外观特征选择两个二元指标来衡量；
[0041]
首先测量每个目标，然后加权，以获得特定设计对象外观特征的最终得分：
[0042]
外观v
app
是指对象的美学，它表示对象的外观是否对特定用户有吸引力，这是主观的，并可以通过询问用户是否喜欢设计来粗略地衡量，如果用户i喜欢设计，v
t，app
＝1；如果不是，则为0；
[0043]
提示v
hnt
表明设计本身提供了可持续性含义的线索，功能组件给出了其操作步骤的线索；可通过询问用户是否将设计与任何可持续性意义联系起来或认为设计为其操作步骤提供线索来粗略衡量，如果用户i回答是，v
i，hnt
＝1；如果不是，则为0，即公式11；
[0044]
v
i，app
，v
t，hnt
＝0 or 1(for user i)
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
公式11
[0045]
所述清晰信息通过使用必要的符号来表示信息，表明设计在没有进一步教育或记忆的情况下直观地充分传达可持续信息的程度；四个二进制指标用于测量清晰信息，需要首先计算单个指标，然后对它们进行加权以计算ci的最终得分，即公式12：
[0046][0047]
清晰度v
clr
是指提供简洁而充分的信息，以便于理解特别设计的绿色对象；它是主观的和微妙的，可以通过询问用户是否同意设计本身是明确的，而不是令人困惑的来粗略地衡量，如果用户i认可所有的设计是清洗的，cir
i
＝1，否则为0，即公式13：
[0048][0049]
符号v
smb
是指为对象使用足够的符号，它的衡量标准是：1)符号的存在，s
p
＝1如果存在任何符号,则为0；以及2)用户是否能正确解释符号的含义smb
i
＝1如果用户i识别出符号,则为0，即公式14：
[0050][0051]
直观性v
itv
指设计运用常识以及传递广为人知的信息，无需进一步教育、记忆或解释；它是主观的和微妙的，可以通过询问用户来粗略衡量，如果用户i认为设计是直观的，则itv
i
＝1；如果不是，则为0，即公式15；
[0052][0053]
响应性v
res
是指用户对物体的反应能力；与直觉相似,它是主观的和微妙的，可以通过询问用户进行粗略衡量,如果用户认为设计是响应的，res
i
＝1；如果不是，则为0，即公式16。
[0054][0055]
本技术能够带来如下有益效果：
[0056]
1.本技术是在绿色建筑的发展和评估中第一次进行量化非技术方面的讨论。由于在不同的语境和文化背景下有不同的解释，一些人认为这些因素应在定性的基础上加以考虑和排序；虽然综合了定性和定量的措施来评估提议的方面，但最终的陈述是通过定量的测量方案(0
‑
1个百分制)来进行的，这对于与当前绿色建筑评级系统的潜在整合是很有必要的。
[0057]
2.本技术为了确保设计在实践中的灵活性，开发了框架，以便尽可能在早期设计阶段部署。在早期设计阶段，只要提供层平面图，即使是涉及测量可用性和可教性的调查问题，也可以在早期设计阶段使用设计原型或其他技术(如虚拟环境)进行评估。
[0058]
3.本技术提出的指标和测量方法是在考虑到使用的全面性和简单性的基础上制定的，实施的门槛较低，这是进一步采用或纳入当前绿色建筑评级体系的先决条件。
[0059]
4.可教性的量化是一个以前没有探讨过的话题，本技术采用参与式方法是相对更好的一种方法，因为它在早期设计阶段可以更积极地吸引用户。
[0060]
5.本技术针对的一个主要的实际问题是正确识别产品设计，这些设计需要可用性和/或可教性度量和配置分析。显然，并不是每一个绿色建筑的设计都是为了促进可持续发展。故意包含琐碎的设计和/或在分析中排除关键的绿色设计以操纵最终结果(例如，通过仅包括精心设计的对象来获得更高的百分比比例)肯定是不可取的。在实践中，我们将这个问题留给设计人员和评估人员，以确定需要进一步分析的关键设计。一个可能的解决方案是选择那些已经在评级系统下分配了学分的人。例如，热回收通风系统可能已获得学分，因此其可用性值得分析，以避免不良的运行结果。
附图说明
[0061]
此处所说明的附图用来提供对本技术的进一步理解，构成本技术的一部分，本技术的示意性实施例及其说明用于解释本技术，并不构成对本技术的不当限定。在附图中：
[0062]
图1为一个假想的平面布置图分析图；
[0063]
图2为一个假想的平面布置图战略点的分析图；
[0064]
图3为一个假想的平面布置图绿色建筑标牌计划可行的位置；
[0065]
图4为渗透率分析。
具体实施方式
[0066]
为能清楚说明本方案的技术特点，下面通过具体实施方式，并结合其附图，对本技术进行详细阐述。
[0067]
在第一个实施例中，一种绿色建筑设计评价方法，包括如下步骤：
[0068]
s101.获取建筑设计；
[0069]
s102对建筑设计的空间配置进行评定，并分析建筑设计的渗透性；
[0070]
所述渗透性包括如下方面：集成性、连通性以及可理解性；
[0071]
所述集成性指的是初步设计当中从任何原点到所有其他原点的距离的标准化度
量，它是一个全局度量，表示一个单元与整个配置的关系；
[0072]
所述连通性度量直接连接一个原空间的空间数量，它是一个局部度量，描述了一个单元相对于其相邻单元的渗透率；
[0073]
所述可理解性测量连接性和集成性之间的相关性，并可用于识别初步设计中集成和连接程度最高的单元。
[0074]
所述集成性使用depthmapx软件进行测量；首先，计算建筑每层的所有空间单元的集成；然后，对于一个选定的初步设计，它的集成度是基于产品所在的特定空间单元的集成度来计算的，该集成度是以所有其他单元的集成值为基准，所述集成值包括75％以上、25％和75％之间以及25％以下三个分级。
[0075]
所述连通性使用与集成性相同的步骤进行计算，首先通过depthmapx计算连通性，然后根据基准流程计算特定初步设计的连通性水平。
[0076]
所述可理解性使用depthmapx来测量，创建可见性图表，并将连通性和集成性绘制成散点图；首先确定整体布局是否智能化，从而发现有无任何潜在的战略点；一个系统若r2高于0.8则作为一个可理解的系统；寻找战略点的方法包括通过depthmapx地图结果进行视觉搜索，或利用数值分析方法；如果系统是可理解的并且所研究的设计位于战略点内，将获得的最高分数作为渗透性的最终水平。
[0077]
s103通过渗透性对初步设计中的可用性和可教性进行评定和修改，并最终使得渗透性满足设计要求。
[0078]
所述可用性和可教性通过delphi小组调查获得，在第一轮德尔菲法中，使用简单的“结论陈述”法筛选预先验证的指标清单；随后，采用五点李克特量表，采用两次德尔菲法确定指标的重要性水平，依次为在进行一致性分析后，生成指标确认列表；最后，为了获得可用性和可教性的最终单一得分，使用层次分析法对delphi过程中开发的问题进行优先排序，并采用成对层次分析法在子标准和指标级别上开发权重。
[0079]
所述可用性通过使用基于调查的定量方法以及定性方法的性能指标和/或感知指标来衡量；对于定量性能指标选项，包括三个子标准：有效性、效率和可学习性，建筑用户可通过这些标准在绿色建筑中实现特定的功能目标；对于定性感知指标选项，采用系统可用性量表。
[0080]
所述可用性包括如下参数的测定：
[0081]
任务成功率：通过二进制所衡量的成功率表示用户完成给定任务集的效率；0表示失败，1表示成功，并以此指标来衡量效率；
[0082]
所述任务成功率按照如下方式测量：假设n个用户测试k个任务,k表示用户需要完成多少子任务才能成功操作一个功能对象，对于一个简单的系统k＝1；最终成功率为所有用户和所有任务的平均得分，而score
i,j
是用户i关于任务j的二进制成功得分，即公式1：
[0083][0084]
任务时间表示用户完成一个和/或所有任务所需的时间，以能够在预定义阈值内完成任务的用户百分比来衡量，通过二进制任务完成时间，0表示高于阈值时间，1表示低于阈值时间；定义任务阈值时间，task
threshold,j
，的一个简单方法是由专家将任务完成时间加倍；或者，它可以基于竞争数据或最佳猜测值；
[0085]
任务时间的测量包括如下步骤：首先，将每个用户完成每个任务所用的时间转换为time
i,j
分值，这是用户i在任务j上的二进制任务完成分数，由公式2计算得出。最终的时间内率是所有用户和所有任务的平均time
i,j
分值，由公式3计算得到；
[0086][0087]
task
i,j
是用户i在任务j上的完成时间,task
threshold,j
是任务j上的阈值时间；
[0088][0089]
效率指完成任务所需的工作量，结合了前两个指标，效率通过有效性与任务时间的比率来衡量，这需要进一步的基准来产生有意义的结果；
[0090]
效率的测量：首先，计算每个用户在每个任务中的个人效率即eff_ind
i,j
得分，由公式4计算得到；第二，使用先前开发的阈值时间来开发基准分数eff
benchmark,j
，由公式5计算得到；第三，将eff_ind
i,j
分数与基准进行比较，得出二元相对效率eff_relative
i,j
得分，由公式6计算得到；最终的效率是所有用户和所有任务的平均效率相对值，由公式7计算得到；
[0091]
eff_ind
i,j
＝score
i,j
/time
i,j
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
公式4
[0092]
eff
benchmark,j
＝expectedsuccessscore/thresholdtime＝1/task
threshold,j
ꢀꢀꢀ
公式5
[0093][0094][0095]
可学习性表明可学习的程度；通过比较有经验用户和无经验用户的产品可用性来衡量；
[0096]
可学习性的测量：原始学习能力公式是使用上述可测量指标编写的公式8；如果专家任务时间可以用task
threshold,j
来表示，则使用公式9；在少数情况下，所有用户的成功率都达到1，并且都是“超级专家”，time
i,j
<time
expert,j
，最终的可学习性可以超过100％；再检查time
expert,j
和所有其他数据的准确性和适当性后，可以将其更改为100％作为最大可实现值。
[0097]
learnability
i,j
＝(usereffectiveness)/(experttasktime)
×
100％＝score
i，j
×
(time
expert，j
/time
i，j
)
×
100％
ꢀꢀꢀ
公式8
[0098]
learnability
i，j
＝(score
i，j
/1)
×
task
threshold，j
/(2
×
time
i，j
)
×
100％
ꢀꢀꢀꢀꢀ
公式9
[0099][0100]
所述可教性包括如下指标：外观特征和清晰信息；外观特征表示设计对象在一个环境中的呈现和和谐存在的程度，使用户能够在真正关注设计对象之前感知到环境的美感；清晰信息表示一个设计通过使用符号来表示信息，使用户能够直观地作出所需的反应，从而清楚而充分地传达信息的程度。
[0101]
所述外观特征指出设计对象在环境中的呈现、定位和和谐存在的程度，使用户在真正注意设计对象本身之前，能够感知和欣赏其在环境中的存在；所述外观特征选择两个二元指标来衡量；
[0102]
首先测量每个目标，然后加权，以获得特定设计对象外观特征的最终得分：
[0103]
外观v
app
是指对象的美学，它表示对象的外观是否对特定用户有吸引力，这是主观的，并可以通过询问用户是否喜欢设计来粗略地衡量，如果用户i喜欢设计，v
i，app
＝1；如果不是，则为0；
[0104]
提示v
hnt
表明设计本身提供了可持续性含义的线索，功能组件给出了其操作步骤的线索；可通过询问用户是否将设计与任何可持续性意义联系起来或认为设计为其操作步骤提供线索来粗略衡量，如果用户i回答是，v
i，hnt
＝1；如果不是，则为0，即公式11；
[0105]
v
i，app
，v
thnt
＝0 or 1(for user i)
ꢀꢀꢀꢀꢀ
公式11
[0106]
所述清晰信息通过使用必要的符号来表示信息，表明设计在没有进一步教育或记忆的情况下直观地充分传达可持续信息的程度；四个二进制指标用于测量清晰信息，需要首先计算单个指标，然后对它们进行加权以计算cl的最终得分，即公式12：
[0107][0108][0109]
清晰度v
clr
是指提供简洁而充分的信息，以便于理解特别设计的绿色对象；它是主观的和微妙的，可以通过询问用户是否同意设计本身是明确的，而不是令人困惑的来粗略地衡量，如果用户i认可所有的设计是清洗的，cir
i
＝1，否则为0，即公式13：
[0110][0111]
符号v
smb
是指为对象使用足够的符号，它的衡量标准是：1)符号的存在，s
p
＝1如果存在任何符号,则为0；以及2)用户是否能正确解释符号的含义smb
i
＝1如果用户i识别出符号,则为0，即公式14：
[0112][0113]
直观性v
itv
指设计运用常识以及传递广为人知的信息，无需进一步教育、记忆或解释；它是主观的和微妙的，可以通过询问用户来粗略衡量，如果用户i认为设计是直观的，则itv
i
＝1；如果不是，则为0，即公式15；
[0114][0115]
响应性v
res
是指用户对物体的反应能力；与直觉相似,它是主观的和微妙的，可以通过询问用户进行粗略衡量,如果用户认为设计是响应的，res
i
＝1；如果不是，则为0，即公式16。
[0116][0117]
下面通过举例寻找绿色建筑标牌计划的最佳位置来进行阐述，采用的是thedepthmapx
‑
0.7.0用于处理假设的平面图。
[0118]
智能分析显示了集成性和连通性之间的关系(图1左图)，表明整个系统是“智能的”，r2为0.78(四舍五入为0.8)。最“战略性的点”是集成连通散点图中的红色点，与楼层平
面图中的黄色点相对应，编号为1、2、3和4，这些点(理论上)似乎是放置绿色建筑标识项目的好位置。vga图形为一个假想的平面布置图，右为右为平面图显示高集成点(例如,较暖的颜色)，左边的图中显示智能分析，红色点表示“战略点”——对应黄色虚线区域(在右图中编号为1、2、3、4)。
[0119]
最具“战略意义的点”(图2的左图中的红点和右图中相应的黄色虚线区域和红圈)位于空间单元的中心，这对于绿色建筑来说可能不是一个可行的位置标牌程序。最“战略点”为左图中的红点和相应的黄色虚线区域和红色圆圈。还有其他“战略点”，尽管集成度和连通性得分较低，但仍可为定位绿色建筑标牌计划提供可行的选择。
[0120]
如图3所示，一些“战略点”(黄色圆圈内的黄色虚线区域)可以为绿色建筑标牌计划提供可行的位置。为了显示渗透率的评分程序，在r中编写了几个简短的函数。将vga结果(从depthmap软件导出)导入r后，这些函数可以计算连通性和积分得分以及任何选定空间单元的渗透率得分(参考单位)，如图4所示。参考编号2228235(上图)位于入口附近，渗透性得分仅为0.2。参考编号5767272(左下图)似乎是更好的位置，渗透率为0.8，而参考编号2555964(右下图)是理论上的最佳选择，渗透率为1。
[0121]
本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。尤其，对于系统实施例而言，由于其基本相似于方法实施例，所以描述的比较简单，相关之处参见方法实施例的部分说明即可。
[0122]
以上仅为本技术的实施例而已，并不用于限制本技术。对于本领域技术人员来说，本技术可以有各种更改和变化。凡在本技术的精神和原理之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本技术的权利要求范围之内。