传统民居建筑物理环境评价体系的构建方法与流程

本发明涉及建筑物理环境评价技术领域，具体是涉及一种传统民居建筑物理环境评价体系的构建方法。

背景技术：

“传统民居”的字面意思指“传统的民间居住建筑”。《中国大百科全书》将民居定义为“宫殿、官署以外的居住建筑”，基于这个概念界定，民居被定义为人的居所，而与宗教建筑、官方建筑等区别开，它包括城市或者乡村中居住建筑的单体、院落、宅院等。传统民居在建筑学研究范畴上一般为按照既往历史建筑样式建造的民间住宅，它与官方的居住建筑和近现代以后从国外舶来的住宅形式有着明显的区别。“20世纪中期”是传统民居发展的一个重要的分水岭。这是由于20世纪中期以前，各地各民族居住建筑的形式基本都是按照自身的历史风格传承和演变的。20世纪60年代左右，人们对建筑的观念开始改变，木材资源越来越少，传统民居发展基本停滞。接着在20世界70年代，传统民居遭受到了大量的破坏，各地民居逐渐地同质化、现代化。因此，传统民居在时间节点应定义在20世纪中期，在此之前建造的民居住宅为传统民居，建造这些建筑的“建筑师”为传统工匠。

建筑物理环境的研究范围一般为室内、外空间的热环境、光环境和声环境。电磁辐射环境、水环境和空气品质近年来也被归入其中。建筑物理环境主要的研究目的为提高建筑的功能质量，创造高品质的当代人居环境；提高使用者的工作和生活效率，保持使用者的身心健康。其中，人对建筑物理环境舒适感的判断主要取决于环境中的温度、光、声和空气品质等因素。因此，对于传统民居物理环境，其主要研究范围界定为传统民居的室、外热环境、光环境、声环境和空气品质。

目前，在建筑研究领域应用较为广泛、且相对完善的评价体系以全球现行的各种绿色建筑评价体系最具代表性，国外建筑评价体系研究主要集中在leed、breeam、casbee、sbtool评价体系，而国内建筑评价体系研究主要集中在绿色建筑评价标准(esgb)、绿色奥运建筑评估体系(gobas)、中国生态住宅评估体系(cehrs)等。

各国绿色建筑评价体系的发展已取得了丰硕的成果，它们为其他建筑评价体系研究与制定提供了重要的参考模板。虽然上述评体系均涉及了建筑室内外物理环境的评价，但是，尚缺少以传统民居物理环境质量水平为评价目标的评价体系。并且，上述评价体系中的评价指标对传统民居物理环境评价的有效性也值得商榷，也无法直接利用这些指标组成传统民居物理环境评价体系。为保证传统民居物理环境品质提升的科学性，建立针对传统民居物理环境评价的评价体系很有必要。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种传统民居建筑物理环境评价体系的构建方法，以传统民居物理环境评价体系为研究对象，通过相关理论研究了传统民居定义、建筑物理环境的研究范围及评价体系的基本概念，确定了评价体系建立的核心问题：评价指标和权重系数，探讨了指标筛选与量化以及赋权方法的解决思路。然后总结和归纳esgb、casbee-新建中建筑物理环境评价指标，形成传统民居物理环境评价指标集；基于物理环境评价的相关标准或规范，参照传统民居物理环境参量调研或实测数据，形成评价指标的评价准则；基于ahp法专家问卷计算所有指标的权重系数，结合评价准则，形成传统民居物理环境评价体系，并探讨了评价结果的分级与优先改进项的使用。

为了实现上述目的，本发明所采用的技术方案为：一种传统民居建筑物理环境评价体系的构建方法，步骤如下：

①、按照“目标层—准则层—控制变量层”进行传统民居物理环境评价指标层次与结构的搭建，形成传统民居物理环境评价体系的指标模型；

(1)、目标层

传统民居物理环境评价；

(2)、准则层

传统民居物理环境评价指标的约束准则，即评价目标与控制变量层之间的过渡层；传统民居物理环境评价体系的准则层采用了分类、归纳的形式进行层次关联和放置评价指标，以此实现控制变量层的单一指标均可准确影响到目标层的评价结果；

准则i层分为室内物理环境、室外物理环境；

准则ii层分为与室内物理环境相递进的声环境、光环境、热环境、空气品质，以及与室外物理环境相递进的声环境、风环境、光环境、热环境；

准则ii层分为与室内物理环境中的声环境相递进的背景噪声和隔声，以及与室内物理环境中的光环境相递进的视野可视度、自然采光、眩光控制、人工照明，以及与室内物理环境中的热环境相递进的热舒适度，以及与空气品质相递进的通风效率、通风组织，以及与室外物理环境中的声环境相递进的环境噪声，以及与风环境相递进的风场，以及与室外物理环境中的光环境相递进的夜间照明，以及与室外物理环境中的热环境相递进的建材反射系数、渗水地面、植物绿化；

(3)、控制变量层

传统民居物理环境评价体系的最底层；控制变量是评价目标通过多层关联的末端指标的定性评价，是目标层实现量化评价的基础；

控制变量层分为分别与准则ii层的背景噪声、隔声、视野可视度、自然采光、眩光控制、人工照明、热舒适度、通风效率、通风组织、环境噪声、风场、夜间照明、建材反射系数、渗水地面、植物绿化相递进的背景噪声评价、隔声评价、视野可视度评价、自然采光评价、眩光控制评价、人工照明评价、热舒适度评价、通风效率评价、通风组织评价、环境噪声评价、风场评价、夜间照明评价、建材反射系数评价、渗水地面评价、植物绿化评价；

②、评价体系与比较矩阵

(1)、基于ahp法的比较矩阵

层次分析法中评价指标的比较矩阵是以传统民居物理环境评价为最终目标，逐层递进搭建不同层次的比较矩阵；它根据传统民居物理环境评价体系的指标模型，在某一准则层同一类别的相邻评价指标或指标组之间进行两两取对；最终，构建成评价体系完整的ahp法比较矩阵；

式中a—某目标层评价指标或指标组的比较矩阵；x1～xn—该目标层的评价指标或指标组；

(2)、评价体系的比较矩阵以目标层与准则i层室内物理环境评价为例，构成目标层的四个评价指标组分别为准则ii层中声环境指标组、光环境指标组、热环境指标组以及空气品质指标组；根据它们和上一目标层类别与层次关系，对这四个评价指标组逐一取对，形成以“传统民居室内物理环境评价”为目标的比较矩阵a；

式中a—目标层的成对比较矩阵；x1—声环境；x2—光环境；x3—热环境；x4—空气品质；

以此类推，以准则ii层中室内物理环境评价的比较矩阵实现为例，将待构建的传统民居物理环境评价体系的所有准则层分别进行比较矩阵的搭建，最终形成7对比较矩阵；

③、评价体系的问卷设计

(1)、根据公式4.2，以目标层与它的四个评价指标组形成的比较矩阵为例，x1～x4则分别为目标层的四个评价指标组：声环境指标组、光环境指标组、热环境指标组和空气品质指标组；绘制一个5x5(评价指标数n+1)单元格的表格，最左上角的单元格填写问卷的评价目标，将评价指标在首行和首列的其他四个单元格依次填入x1～x4四个评价指标组，形成室内物理环境指标组权重的专家问卷；以此类推，将评价系统形成的7对比较矩阵逐一转换成评价问卷，完成“传统民居物理环境评价”的打分问卷设计；

(2)、评价体系的问卷打分

评价问卷赋值主要是通过层次分析法中人的五种常用重要性判断标准，结合它们中任意相邻两种程度的中间值，并将这9种重要性程度分别对应数字1～9；

④、评价问卷评分专家的取选

评分专家的选取是传统民居物理环境评价体系中权重值准确度的关键；因为传统民居物理环境评价体系的研究具有较强的综合性，它的评价内容在建筑学研究领域具有一定的特殊性，专家问卷的评分方式有现场打分、邮寄问卷、电话访谈；

⑤、矩阵有效性判断与权重计算

(1)、权重计算

通过发放和回收评分问卷，得到了评分专家对传统民居物理环境评价体系各指标或指标组权重判断的相关数据；如：公式4.3为某专家对目标层—室内物理环境评价的评分矩阵；

根据比较矩阵a中评分专家的评分信息，可以计算准则ii层中四个指标组x1～x4对目标层a的权重系数；评价指标权重的运算方法选择根法，其运算详细过程如下：

首先，按照层次分析法中的根法公式将a中每行的数值逐一相乘并开n(矩阵阶数)次方，求出向量

然后，将w*j进行归一化处理，得出权重向量w(w＝(w1，w2，…，wn)^t)：

(2)、一致性检验

通过比较矩阵的随机一致性比率cr值的大小确定此矩阵是否能通过一致性检验；假如某评分问卷比较矩阵的随机一致性比率cr<0.1，那么该评分问卷的打分误差在可接受范围之内，问卷打分的结果较真实的反映了专家理解和认识；相反，假如某评分问卷没有通过矩阵的一致性检验，则应对专家评分问卷的各评价指标或指标组之间的重要性判断全面梳理，寻找比较矩阵不一致的原因，并将其反馈给此份问卷的评分专家进行修改，再对修改后的评分问卷进行矩阵一致性检验，直到该份问卷通过比较矩阵的一致性检验；

式中cr—随机一致性比率；ci—比较矩阵一致性指标；ri—平均随机一致性指标；

式中λmax—比较矩阵的最大特征根；n—阶数；

式中λmax—比较矩阵最大特征根；n—阶数，si—比较矩阵纵向向量；

式中si—比较矩阵纵向向量；n—阶数；

通常情况下，当评价因子越多时，比较矩阵的阶数越多，评价者在判断过程中产生的误差就越大，平均随机一致性指标ri值也就越大；反之，当评价因子越少时，比较矩阵的阶数越少，评价者在判断过程中产生的误差就越小，平均随机一致性指标ri值也就越小；当比较矩阵阶数为3阶以内时，ri＝0；因此，2阶比较矩阵不会造成上述的人为误差，不再需要检验它的一致性；当比较矩阵的阶数为3～9阶时，应先选择表24的ri值，再利用公式4.6—4.9计算cr值判断该矩阵的一致性；

(3)、权重结果

通过比较矩阵的权向量计算，并对比较矩阵检验计算其一致性，计算出该位评分专家对室内物理环境评价中四个评价指标组的权重系数；其中，声环境的权重系数为x1＝0.30；光环境的权重系数为x2＝0.14；热环境的权重系数为x3＝0.47；空气品质的权重系数为x4＝0.09；

将本评价体系的有效专家问卷的四个评价指标组权重分别进行权重计算，并利用公式4.11计算出四个评价指标组的最终权重；评价体系的室内物理环境评价中：声环境的最终权重系数为x1＝0.19，光环境的最终权重系数为x2＝0.21，热环境的最终权重系数为x3＝0.36，空气品质的最终权重系数为x4＝0.30；

式中x—比较矩阵中的评价指标或指标组；i—阶数；n—专家问卷份数；

按照评价体系中准则ii层四个评价指标组与目标层的权重计算方法，拓展到评价体系的所有比较矩阵权重系数的计算，并逐一对比较矩阵进行一致性检验，完成传统民居物理环境所有评价指标或指标组的权重系数计算；

⑥、权重确定

对传统民居物理环境评价体系专家问卷的权重结果统计分析，最后将评价指标所在指标组的权重乘以对应准则ⅱ层指标组的权重再乘以对应准则ⅰ层指标组的权重得出每个指标的占总目标层的权重；

⑦、评价体系的建立

(1)、评价体系的形成

传统民居物理环境的量化准则已进行了等级划分，实现了同一评价指标不同水平的得分选择；其中，每一个评价指标的满分由该指标占总目标的权重乘以总分100分确定，以此为基础推导出其基础分或其他分值的设置；将评价指标的得分分配与评价指标的评价准则相结合，形成完整的传统民居物理环境评价体系；传统民居物理环境评价体系总分为每个指标得分的累加得出；

式中q—总得分；i—序数；n评价指标总数；qi—各个评价指标得分；

(2)、评价结果分级

为方便传统民居物理环境质量水平更细致的描述，对传统民居物理环境的评价结果予以分级；传统民居物理环境评价体系大多数评价指标的评价分为较差、一般和优秀三个等级，对应的分值分别为0、0.6、1个满分；设定评价指标总得分为100分，则传统民居物理环境所有评价指标均达到一般要求时对应得分为60分，取60分与满分的平均值80分作为满足优秀得分的基准值；因此，当评价对象的总分q<60时，它的物理环境等级为差；当评价对象的总分q为60≤q<80时，它的物理环境等级为良好；当评价对象的总分q为80≤q≤100时，它的物理环境等级为优秀；

(3)、优先改进项

优先改进项是指传统民居物理环境所有指标中最不令人不满意的指标，优先改进项的提出能突显出传统民居物理环境中最应改进的指标；它通过评价指标的实际得分与该评价指标的最高目标得分之间的差值得出，具体如下：设定传统民居物理环境各评价指标得分与满分的差值为qi′，则qi′的值为满分减去个评价指标得分，见公式4.14；将评价对象所有的评价指标的qi′值从大到小排序，由此可以确定哪一个物理环境指标目前对该传统民居物理环境现状水平的影响最大，以便日后优先改进此指标以提高传统民居物理环境的质量水平；

qi′＝100-q；(公式4.14)

式中qi′—各评价指标得分与满分的差值；qi—各个评价指标得分。

本发明所研究的宜兴传统民居物理环境评价体系扩充了传统民居的研究理论。该评价体系的应用有利于推进宜兴传统民居物理环境品质的提升良性发展，为科学规范的宜兴传统民居物理环境品质改善起到指导的作用。另外，本发明的有益效果还表现在：

(1)、现实意义

宜兴传统民居多为传统砖木建筑，它们形成了富有特色的空间形态和聚落风貌。其中的相当一部分至今仍然承担着居住功能，但其物理环境大多存在采光差、保温性能差、热舒适度差等问题。宜兴传统民居物理环境评价体系的建立将能够有效地改善和提升传统民居物理环境品质，使其满足当代居住与使用要求，使传统民居建筑在居住功能上延续优化。这具有重要的历史文化价值，同时又有现实的使用功能，与民生问题关系密切。

(2)、实用意义

目前，既往的传统民居物理环境评价多为采用现行国内外行业标准或规范的建筑物理环境某单一参量的评价研究。哪一个物理环境参量的改善最具有重要性，无法进行有效地评判。宜兴传统民居物理环境评价体系可以把传统民居的物理环境转化为可以度量、计算和比较的数据，以此标识传统民居物理环境质量水平的优劣，并发现其物理环境品质存在的核心问题。这将能够增强传统民居物理环境品质提升的针对性，减少盲目性。

(3)、理论意义

有关宜兴传统民居的研究近年来取得了丰硕的研究成果，其中关于传统民居的文化特征、平面造型、空间环境、空间层次、建构特征等方面的研究较多，对传统民居物理环境评价的研究相对较少，且研究均集中于物理环境某一参量的评价，如室外声环境、自然采光等，尚未形成系统的、针对宜兴传统民居物理环境评价的评价体系。本发明结合宜兴传统民居的调研测绘、物理环境参量的实测分析等，形成宜兴传统民居物理环境参量数据库，全面阐述了宜兴传统民居物理环境各参量的水平，并结合评价模型形成了评价体系。

附图说明

图1是pmv-ppd函数关系图。

图2是宜兴传统民居物理环境评价体系指标模型。

图3是室内外物理环境权重系数统计图。

图4是室内物理环境指标组权重系数统计图。

图5是室内声环境指标权重系数统计图。

图6是室内光环境指标重系数统计图。

图7是室内空气品质指标权重系数统计图。

图8是室外物理环境指标组权重系数统计图。

图9是室外热环境指标权重系数统计图。

图10是总权重统计。

具体实施方式

以下结合附图并以宜兴传统民居为例对本发明的传统民居建筑物理环境评价体系的构建方法作出进一步的详述。

宜兴传统民居是中国江南地区宝贵的建筑遗产，它体现了建筑与自然的和谐(如与自然水系的结合)、江南地区的气候适应性、吴楚文化的交融性、建筑材料的因地制宜等特征。然而，随着社会经济的发展，当地原住民生活水平的提升，不可避免地对建筑物理环境质量提出了更高的要求。宜兴传统民居受到建筑材料、建筑工艺以及当地历史建筑保护政策等问题的制约很难满足这种要求。加之经济水平、公共配套等其他因素的影响，宜兴当地原住民正在“逃离”传统民居转向新建居住建筑之中。

为激发传统民居的活力和吸引力，留住传统民居中的原住民，传承和延续宜兴传统民居的“场所精神”，对宜兴传统民居物理环境品质的提升势在必行。针对宜兴传统民居物理环境的具体特点，建立适合宜兴传统民居物理环境评价的评价体系，用于指导传统民居物理环境的改善，将会创造不可估量的社会效益和历史文化效益。

构建健康、宜居的居住环境是建筑存在的一个重要目的。本发明主要通过对宜兴传统民居物理环境的现状特征研究，结合国内外行业标准或规范，重点对宜兴传统民居物理环境评价内容深入研究，并权重排序，探讨科学准确、可操作性强、针对性强的宜兴传统民居物理环境评价体系，以推进宜兴传统民居物理环境品质改善与提高的科学化与规范化。传统民居建筑物理环境评价体系的构建方法，详解如下：

一、评价体系的概念

评价体系是评价对象整体评价研究的前提和基础，它把评价对象根据其自身属性和特点的某个方面拆分为一种系统的、可操作的指标集，并给其中的每个基本指标予以相应的权重系数。评价体系通常由评价对象、评价指标、综合评价模型以及权重系数四个部分组成。其中，权重系数是区分不同指标之间重要性差异的关键，评价指标是反映评价对象整体水平的关键。因此，本评价体系建立的核心问题在于评价指标和权重系数的研究。

(1)、评价对象：评价体系所评价的客体，一个评价体系可以评价的对象至少应为2个，否则评价将没有意义。

(2)、评价指标：评价指标是按照评价对象的某一个特点或方面筛选出的关键要素，它可以从某一方面反映评价对象的整体状况，是构成评价体系的基础。

(3)、综合评价模型(可与权重方法结合)：评价对象的整体评价需要把一系列的指标组织在一起，建立综合性的指标模型。评价模型将评价对象分为若干个层次(也可以是单一层次)，按照“类别—子类别(可以是多个子类别)—指标”，通过一定的数学算法将评价指标组合成综合性的模型。

(4)、权重系数(非通用)：评价指标所反映的评价对象的特征或代表方面的重要性程度之间有着明显的差异，这种重要性程度的差异在数学上予以不同的比例系数就是权重系数。当综合评价模型已建立完善时，权重的配置状况将对评价结果的合理性产生关键的影响。

二、评价体系的构建原则

根据评价体系的概念和宜兴传统民居物理环境的特征，宜兴传统民居物理环境评价体系的设置应遵循以下基本原则：

(1)、客观性宜兴传统民居物理环境评价体系的指标应尽可能地量化。评价准则应多参考与各评价指标相关的现行规范或标准，使宜兴传统物理环境评价指标的评价结果有据可查和有据可依，有效地避免主观评价中主体经验的干扰。

(2)、适用性评价体系中评价指标的选择、评价准则的制定、评价体系的构建等充分考虑宜兴传统民居物理环境的各种现实可能性，并以此制定合理的评价方案，确保评价体系能够在宜兴传统民居物理环境评价中顺利应用。

(3)、系统性宜兴传统民居物理环境评价体系不同于以往的以单个物理环境参量评价为主体的评价，它的每个评价指标可以相互统筹比较，还可以整体反映宜兴传统民居的物理环境水平。

(4)、可操作性所选择的每个评价指标都应便于测量，数据收集应可能简便。此外，评价体系在应用过程中由单个指标评价转向物理环境的整体评价时应易于操作。

三、评价指标初步探讨

(1)、指标的筛选方法

评价指标是评价体系建立的基础。单个评价指标具有代表性意义，即每个评价指标之间相互独立，互不影响。评价指标还具有全面性意义，即评价体系的结构是整体性结构，所选择的评价指标应能全面反映评价对象在所评价问题上的全部信息。指标的代表性和全面性通常难以完美地兼顾，但可以采用某些筛选方法缓解这一矛盾，比如，先用聚类方法对评价指标分类，再结合相关系数等方法从每一归类重筛选出代表性强的评价指标。另一种思路是将指标的筛选与评价方法相结合，模糊分析法是这种思路的代表。

宜兴传统民居物理环境评价体系的评价指标筛选采用第二种思路。建筑物理环境是建筑室、内外环境质量研究的一部分，国内外代表性的绿色建筑评价体系基本都有建筑环境质量部分的评价。宜兴传统民居物理环境的主要研究范围是宜兴传统民居的室内外光环境、声环境、热环境、空气品质。同时，宜兴传统民居物理环境的存在受制于自身建设的历史条件，不能直接利用现有绿色建筑评价体系中有关建筑物理环境的指标进行评价。因此，对于宜兴传统民居物理环境评价指标的筛选方法确定为：参考建筑物理环境的研究范围、国内外绿色建筑评价体系中有关建筑物理环境的评价指标，并结合宜兴传统民居现状与层析分析法的模型特征，按照室内外空间的光环境、声环境、热环境、空气品质等依次归类(表1)。

表1宜兴传统民居物理环境评价体系的指标筛选

(2)、指标的量化方法

指标量化具有综合性强的特点，它包含了评价尺度的定性与定量分析、评价内容的精确与模糊、评价指标的无序与评级体系的整体统一等三个特征。常用的评价指标量化方式有以下几种：能够采用数值量化的指标，如采光照度、温湿度等，这种评价方式准确度最高；能够定量分析，但不易量化，多采用模糊的语言描述或设定区间条件范围评价的指标，如新旧程度等；基本上只能定性分析的指标，如文学、艺术作品等，这种基本无法量化的指标多采用专家定性评价，多以评价主体的主观经验和认识实施评价，评价的结果随机性和不确定性相对较大。

建筑物理环境的多数参量均能采用数值量化的方式评价。为保证评价的准确性，宜兴传统民居物理环境评价体系的指标评价以数值量化为主，对于不容易采用数值量化的指标采用区间条件范围进行评价。具体操作方法如下：

(1)、统计宜兴传统民居物理环境的实测数据，类比国内外行业规范或标准，能达到相关规范或标准规定的按照相关规范或标准评价；确实难以达到相关规范或标准规定的，结合统计数据，适当的调整规范或标准中的相关限值。

(2)、难以直接量化的指标，类比其他相关评价体系中的评价细则，以区间条件范围确定评价目标。

(3)、参考casbee评价体系中评价指标的三个等级划分(在casbee中，评价指标根据其所达到的水平被划分为优秀、一般、差，对应的分值为5分、3分和1分)，将指标的评价结果设置为满分、基础分、0分，代表评价指标的优、良、差，对应权重系数别为1、0.6、0。

四、赋权方法

目前，统计学研究领域提出的赋权方法有多种，且每一种方法都有各自的操作方式或数学模型，这些赋权方法大体可以分为两大类：一类是主观赋权法，它们主要依赖于专家的主观判断，即通过专家在相关领域的认识、经验进行判断。另一类是客观赋权法，通常采用特定的数学计算方法把实际的决策结果与专家的决策结果相对比，以此确定出专家结论与实际结论的误差大小，再通过信息的反馈，逆向判断求取权重。(表2)

表2常用权重方法归类

与宜兴传统民居物理环境评价体系相类似的国内外几种最具代表性的绿色建筑评价体系均使用了层次分析法计算权重。层次分析法是将所要解决问题的关键影响因素拆解为目标、准则、控制变量等层次，并基于这个前提使用定量和定性分析的评价方法。层次分析法具有能把复杂的决策问题简单化；可以和其他评价方法协同使用，能够同时采用定性与定量分析等优点。层次分析法可以针对多层次的评价模型，用相对重要程度比较，确定多个比较矩阵，取比较矩阵的权重向量作为权重系数，最后综合计算出总权重系数。它的权重计算方法简单，且运算结果的准确度较高。宜兴传统民居物理环境的评价指标也符合归类、分层等层次分析法的结构特征。因此，选择层次分析法作为宜兴传统民居物理环境评价体系的赋权方法。

五、评价指标的筛选

评价指标的筛选方法确定为结合建筑物理环境的概念、宜兴传统民居的现状、层次分析法的结构模型综合筛选。通过结合宜兴传统民居的现状和国内外绿色评价体系中所涉及的建筑物理环境指标进行评价指标的筛选，这将能够更加全面、适宜地衡量宜兴传统民居物理环境的整体水平。

(1)、国内绿色建筑评价体系中建筑物理环境评价指标的筛选

国内涉及绿色建筑评价的评价体系主要有中国生态住宅技术评估体系(cehrs)、绿色建筑评价标准(esgb)、绿色奥运建筑评估体系(gobas)。其中，目前应用最多的是《绿色建筑评价标准》gb50378-2014，它对绿色建筑从设计到施工到运行维护均可评价。作为我国最主要的绿色建筑评价规范，它关于建筑物理环境的评价指标对宜兴传统民居物理环境评价指标的确定具有最重要的参考意义。但是，该规范的评价指标主要是针对当前新建建筑设定的，宜兴传统民居存在一些无法直接利用此规范评价的指标。因此，对于宜兴传统民居物理环境评价体系，它的评价指标只能参照这些指标重新制定。

宜兴传统民居物理环境的主要研究范围被界定为传统民居室、外空间的热环境、光环境、声环境和空气品质。其中，对于宜兴传统民居室内外空间空气品质的评价只考虑自然风的影响，如室外风速、室内空间的换气能力等。将《绿色建筑评价标准》gb50378-2014关于居住建筑物理环境的评价指标按照室内外空间的热环境、光环境和声环境等类别归类筛选，详细结果如表3所示。

表3绿色建筑评价标准关于居住建筑物理环境的评价指标

(2)、国外绿色建筑评价体系中建筑物理环境评价指标的筛选

国外关于绿色建筑代表性的评价体系有美国的绿色建筑评估体系(leed)、日本的建筑物综合环境性能评价体系(casbee)、英国建筑研究院环境评估方法(breeam)等评价体系。由于宜兴传统民居主要以居住功能为主，指标的筛选应重点参考针对居住建筑的绿色建筑评价体系。但breeamnc对居住建筑物理环境的评价指标要求过高，日本casbee-住宅、leed-h对居住建筑物理环境的评价指标较少，日本casbee-新建对居住建筑物理环境的评价指标较为全面，且指标容易评价。因此，宜兴传统民居物理环境评价指标的筛选以casbee-新建(技术设计阶段与竣工阶段)作为指标筛选的辅助参考。将casbee-新建关于居住建筑物理环境的评价指标按照室内、外空间热环境、光环境和声环境等类别归类筛选，细结果如表4所示。

表4casbee-新建关于居住建筑物理环境的评价指标

六、评价指标的确定

(1)、室内物理环境评价指标

①、声环境评价指标

绿色建筑评价标准(esgb)对居住建筑室内声环境的评价指标为室内噪声、隔声、噪声干扰；日本casbee-新建对居住建筑室内声环境的评价指标为噪声、隔声、吸声(表3、表4)。上述评价体系对居住建筑声环境的评价指标可以总结为室内噪声、隔声、吸声及噪声干扰。日本casbee-新建的吸声指标主要用于评价建筑装饰材料对噪声的减弱，以装修所用吸声材料的面积衡量。宜兴传统民居室内装修水平较差，吸声指标不再考虑。宜兴传统民居为独立住宅或联排独立建造，无变电房、电梯、水泵房等建筑附属设备的噪声干扰，esgb的噪声干扰指标也不再考虑。因此，宜兴传统民居室内声环境的评价指标归纳为隔声、室内噪声。

②、光环境评价指标

绿色建筑评价标准(esgb)对居住建筑室内光环境的评价指标为视野可视度、自然采光、采光均匀度以及照明；日本casbee-新建对居住建筑室内光环境的评价指标为自然光利用、眩光控制、照明控制(见表3、表4)。上述评价体系对居住建筑光环境评价指标可以总结为视野可视度、自然采光、采光均匀度、人工照明、眩光控制。绿色建筑评价标准中采光均匀度的评价内容包含眩光控制和建筑内区自然采光达到建筑采光标准面积大于60％。建筑内区是指建筑围护结构5米以内的主要功能区，宜兴传统民居尺度较小，内区的自然采光评价基本没有意义。因此，宜兴传统民居室内光环境的评价指标归纳为视野可视度、自然采光、眩光控制、人工照明四个指标。

③、热环境评价指标

绿色建筑评价标准(esgb)对居住建筑室内热环境无直接评价指标。日本casbee-新建对居住建筑室内热环境的评价指标为室温控制、保温性能、空调方式(见表3、表4)。日本casbee-新建对居住建筑热环境的评价指标(室温控制、保温性能、空调方式)主要是从侧面衡量了建筑物的室内热环境。室内热环境是由室内温度、风速及围护结构热辐射等因素综合而成的室内微气候，影响因素较多。近十年来，国内外专家学者们对室内热环境评价进行了深入的探讨，提出了多种用于室内热环境评价的综合性指标，其中，常用于室内热环境评价的指标有有效温度、热应力指数、热舒适度。美国leedbd+c、英国breeamnc均采用了热舒适度评价室内热环境。为简化宜兴传统民居的室内热环境评价，将其评价指标归纳为热舒适度。

④、空气品质评价指标

绿色建筑评价标准(esgb)关于居住建筑室内空气品质的评价指标为通风效率及通风气流组织；日本casbee-新建关于居住建筑室内空气品质的评价指标为新风、运行管理(见表3、表4)。上述评价指标对居住建筑空气品质的评价主要是评价建筑的通风换气能力以及通风过程中的气流组织。因此，对宜兴传统民居室内空气品质的评价指标总结为通风效率、通风组织两个评价指标。

(2)、室外物理环境评价指标

①、风环境评价指标

绿色建筑评价标准(esgb)对居住建筑室外风环境的评价指标为风场；日本casbee-新建对居住建筑室外风环境的评价指标为风害(表3、表4)。上述评价指标对居住建筑室外风环境的主要评价目的是保证建筑室外活动过程中风场的舒适以及空气流通中的污染物有效扩散。esgb的“风场”包含了这两种评价目的，因此，对于宜兴传统民居室外风环境的评价指标归纳为风场。

②、声环境评价指标

绿色建筑评价标准(esgb)、日本casbee-新建对居住建筑室外声环境的评价指标均为噪声(见表3、表4)。因此，对于宜兴传统民居室外声环境的评价指标总结为噪声。为方便与室内噪声指标区分，将其重命名为环境噪声。

③、热环境评价指标

绿色建筑评价标准(esgb)对居住建筑室外热环境的评价指标为植物绿化、建筑材料反射系数、透水地面；日本casbee-新建对居住建筑室外热环境的评价指标为热岛效应(见表3、表4)。esgb中植物绿化、建筑材料反射系数、透水地面这几个指标的评价目的为减弱热岛效应，与日本casbee-新建对室外热环境评价目标基本一致，且日本casbee-新建关于热岛效应的评价细则包含了植物绿化、建筑材料反射系数、透水地面这几个评价指标。因此，对于宜兴传统民居室外热环境的评价指标归纳为植物绿化、建筑材料反射系数、透水地面三个评价指标。

④、光环境评价指标

绿色建筑评价标准(esgb)对居住建筑室外光环境的评价指标为光污染、夜间照明；日本casbee-新建对居住建筑室外光环境的评价指标为光污染(表3、表4)。上述评价体系对居住建筑室外光环境的评价指标可以总结为光污染和夜间照明。esgb的光污染指标主要是评价建筑幕墙反光造成的光污染，casbee-新建的光污染主要评价人工照明产生的漏光对周边建筑的影响。宜兴传统民居基本无幕墙，不再考虑esgb的光污染指标。同时，宜兴传统民居的居住者经济条件有限，室内人工照明的状况较差，室内漏光对周围环境的影响可以忽略不计，casbee-新建的光污染指标也不再考虑。因此，对于宜兴传统民居室外光环境的评价指标归纳为夜间照明(主要评价传统民居周边道路的照明状况)。

(3)、评价指标总结

对上节筛选的评价指标按照层次分析法的模型特征和建筑物理环境的研究类别归类、总结，形成宜兴传统民居建筑物理环境评价指标集(表5)。

表5宜兴传统民居建筑物理环境评价指标集

七、评价指标的量化

(1)、背景噪声

背景噪声主要是针对宜兴传统民居室内空调、其它设备噪声以及外部交通噪声等造成的室内噪声的评价。现行建筑室内背景噪声的评价标准为《民用建筑隔声设计规范》gb50118-2010，它规定了高要求和一般要求住宅的卧室、起居室(厅)昼间和夜间的噪声级限值，对于一般要求的住宅，卧室、起居室(厅)的噪声级应满足表6的相关限值；对于高要求住宅而言，卧室、起居室(厅)的噪声级应该满足表7的相关限值。宜兴市周铁镇部分传统民居的起居厅及卧室，昼间和夜间室内背景噪声的(测量仪器为：bswa806声级计)实测数据见表8。实验结果表明宜兴传统民居中某些卧室或起居厅不能满足《民用建筑隔声设计规范》gb50118-2010中一般要求住宅的室内噪声级规定，但也有某些卧室或起居厅能够满足《民用建筑隔声设计规范》gb50118-2010中高要求住宅的室内噪声级规定。

表6一般要求住宅卧室、起居室(厅)的噪声级规定

表7高要求住宅卧室、起居室(厅)的噪声级规定

表8宜兴传统民居室内背景噪声实测

因此，对于宜兴传统民居室内背景噪声的评价参考《民用建筑隔声设计规范》gb50118-2010中居住建筑背景噪声的相关评价，具体评价内容如下：宜兴传统民居的背景噪声满足《民用建筑隔声设计规范》gb50118-2010中高要求住宅的室内背景噪声规定值时，得满分；宜兴传统民居的背景噪声满足《民用建筑隔声设计规范》gb50118-2010中一般要求住宅的室内背景噪声规定值时，得基础分；宜兴传统民居的背景噪声不能满足《民用建筑隔声设计规范》gb50118-2010中一般要求住宅的室内背景噪声规定值时，得0分。

(2)、隔声

居住建筑的隔声一般包括分户楼板的撞击隔声、分户墙的隔声、分室墙的隔声、外围护构件的隔声等。宜兴传统民居基本为独立住宅或独立联排住宅，且基本不存在分户墙。分户楼板的撞击声、分户墙的隔声不再考虑，只考虑外围护构件和室内分室墙的隔声。外围护构件的隔声主要用于评价外围护构件对室外噪声的阻隔性能，分室墙隔声的评价目的主要是防止各个功能区噪声的相互干扰。

现行建筑隔声评价标准为《民用建筑隔声设计规范》gb50118-2010，它规定了居住建筑外围护构件与分室墙的隔声限值(表9)。参考建筑物理、建筑设计资料集，按照相近构造，选择更小面密度的构件隔声量，宜兴传统民居典型构件的隔声量见表10。宜兴传统民居典型构件的空气声计权隔声量存在满足《民用建筑隔声设计规范》gb50118-2010中建筑外围护构件隔声和分室墙隔声规定值的可能。

因此，对于宜兴传统民居隔声的具体评价内容如下：宜兴传统民居的外围护构件与分室墙的空气声隔声性能满足《民用建筑隔声设计规范》gb50118-2010中住宅相关构件的空气声隔声规定值时，得满分；宜兴传统民居的外围护构件与分室墙的空气声隔声性能不能满足《民用建筑隔声设计规范》gb50118-2010中住宅相关构件的空气声隔声规定值时，得0分。

表9住宅各构件的空气声隔声规定值

表10宜兴传统民居典型构件的空气声计权隔声量

(3)、视野可视度

视野可视度是建筑内部空间能够看到室外景观方便程度的评价指标。当住宅的房间拥有良好的视野，并且视野开阔时，将能够提高居住者的心情愉悦度。《绿色建筑评价标准》gb50378-2014对视野可视度的评价为：“建筑主要功能房间具有良好的户外视野；对居住建筑，其与相邻建筑的直接间距超过18m”。但是，宜兴传统民居相互之间的间距较小，这种评价对于宜兴传统民居而言并不是很合理。braeemnc采用区间条件范围对居住建筑起居室、卧室的视野可视度进行了评价(表11)。按照braeemnc的评价规则，顾景舟故居二层西南卧室、竺西医院二层南向卧室、丁蜀古南街167号东侧南向卧室均能满足房间内任一点到能看到室外的窗或洞口距离小于5米，它们的房间开窗和洞口总面积占周围墙面面积的比例分别为4.1％、8.9％、11.2％，满足开窗和洞口总面积占周围墙面面积的比例洞口达到20％较困难。参考上述三个传统民居开窗和洞口总面积占周围墙面面积的比例，宜兴传统民居开窗和洞口总面积占周围墙面面积的比例，评价目标设为10％比较适宜。

表11braeemnc对居住建筑的视野要求

因此，对于宜兴传统民居视野可视度的具体评价内容如下：宜兴传统民居起居室(厅)、卧室，房间内任一点到能看到室外的窗或洞口的距离小于5米，且开窗和洞口的总面积占周围墙面面积的比例大于等于10％时，得满分；宜兴传统民居起居室(厅)、卧室，房间内任一点到能看到室外的窗或洞口的距离小于5米，开窗和洞口的总面积占周围墙面面积的比例小于10％时，得基础分；宜兴传统民居起居室(厅)、卧室，房间内存在到看到室外的窗或洞口的距离大于5米的区域时，得0分。

(4)、自然采光

建筑采用天然采光与人工照明相比，能够让使用者感到更加舒适，能够提高使用者的生活和工作效率。此外，自然光的利用能够减少建筑对能源的消耗，减轻建筑使用周期内的环境负荷。建筑自然采光现行的评价标准为《建筑采光设计标准》gb50033-2013，它规定了居住建筑的起居室、卧室、厨房、卫生间、楼梯间等房间或区域的采光系数和自然采光照度的限值(表12)。宜兴传统民居竺西医院、顾景舟故居、丁蜀古南街167号基于ecotect自然采光的分析结果见表13，存在满足《建筑采光设计标准》gb50033-2013关于居住建筑卧室、厨房、楼梯间等房间或区域采光系数和采光照度规定值的可能。

表12居住建筑自然采光的规定值

表13宜兴传统民居自然采光分析统计

因此，对于宜兴传统民居自然采光的具体评价内容如下：宜兴传统民居起居室(厅)、卧室、楼梯、过道、餐厅的采光系数和采光照度均满足《建筑采光设计标准》gb50033-2013的规定值时，得满分；仅起居室(厅)、卧室的采光系数和采光照度满足《建筑采光设计标准》gb50033-2013的规定值时，得基础分；宜兴传统民居起居室(厅)、卧室的采光系数和采光照度不能满足《建筑采光设计标准》gb50033-2013的规定值时，得0分。

(5)、眩光控制

眩光是建筑室内不舒适的光，包含窗口的自然采光和人工照明所引起的眩光。宜兴传统民居人工照明水平较差，人工照明引起的眩光不再考虑，其室内的眩光控制主要考虑窗在自然采光条件下引起的眩光。现行建筑室内眩光的评价见于《建筑采光设计标准》gb50033-2013，它规定了不同采光级别建筑相关房间的眩光指数值(cgi)。眩光指数是建筑室内某一点某一时刻窗采光的不舒适度指标，对于建筑某一房间，它对整个房间全年眩光指数难以有效的评价。日本casbee-新建对居住建筑室内眩光评价内容为窗帘、屏风、百叶窗、窗檐的使用(表14)。屏风、窗檐、花窗、窗帘也是宜兴传统民居中比较常见的构件，眩光控制的评价故可以参考casbee-新建中眩光控制的评价内容。

表14casbee-新建对居住建筑窗的眩光评价

因此，对于宜兴传统民居眩光控制的具体评价内容如下：宜兴传统民居起居室(厅)和卧室的采光窗采用窗帘和至少一种固定构件，如窗帘、屏风、百叶窗(包含传统花窗)、窗檐控制眩光时，得满分；宜兴传统民居起居室(厅)和卧室的采光窗采用窗帘、屏风、百叶窗(包含传统花窗)、窗檐其中一种构件控制眩光时，得基础分；宜兴传统民居起居室(厅)和卧室的采光窗无窗帘、屏风、百叶窗(包含传统花窗)、窗檐控制眩光时，得0分。

(6)、人工照明

任何建筑夜间只能依靠人工照明，人工照明属于建筑室内物理环境研究范畴一部分。现行关于室内人工照明质量的评价标准为《建筑照明设计标准》gb50034-2013，它规定了居住建筑不同使用功能的房间或区域照度的限值和显色指数的限值(表15)。宜兴传统民居人工照明照度实测(实验仪器：tes1330a照度计)和照明灯具的统计结果见表16。受制于居住者的经济水平，宜兴传统民居的人工照明状况极其不理想，对于宜兴传统民居的人工照明，显色指数和重点照明不在考虑，只考虑其主要功能空间人工照明的照度状况。

因此，对于宜兴传统民居人工照明的具体评价内容如下：宜兴传统民居起居室(厅)、卧室人工照明的照度满足《建筑照明设计标准》gb50034-2013的规定值时，得满分；宜兴传统民居起居室(厅)、卧室人工照明的照度不能满足《建筑照明设计标准》gb50034-2013的规定值时，得0分。

表15居住建筑部分功能房间照明规定值(0.75m水平面)

表16宜兴传统民居室内人工照明实测(0.75m水平面)

(7)、热舒适度

宜兴传统民居室内热环境采用热舒适度指标进行评价。方格尔教授提出了预测人体热感觉指标pmv-ppd，其中，预测建筑室内热环境平均热感觉的指标为pmv，预测建筑室内热环境不满意度百分比的指标为ppd，ppd与pmv之间为近似倒置抛物线的函数关系(如图1所示)。根据ashrae55-2010，当-0.5<pmv<+0.5时，ppd<10，热舒适度被认为是一种均可接受的范围。课题组于2012年8月、2013年1月、2015年1月，在理想预设测量条件下(pmv的其他预设参数为：穿衣指数为正常穿衣、活动为轻微活动等)，对宜兴部分传统民居热舒适度进行了连续实测(表17)。这几个民居实测的夏季热舒适度pmv>1.5，冬季热舒适度pmv<-1.5，说明宜兴传统民居的热舒适度极差，采用-0.5<pmv<+0.5这个国际标准范围评价宜兴传统民居室内热舒适度将不能准确反映其室内热舒适度的真实状况。为了更加准确地衡量宜兴传统民居室内热环境的水平，pmv的值应更加细致地划分。考虑大多数人对室内热环境的满意度，对宜兴传统民居室内热舒适度评价的不满意百分比调整为40％，则对应pmv的范围为：-1.5<pmv<+1.5。

表17宜兴传统民居室内热舒适度实测

因此，对于宜兴传统民居室内热环境的具体评价内容如下：在夏季及冬季预设理想测量条件下，宜兴传统民居夏季热舒适度或冬季热舒适度为-0.5≤pmv≤0.5时，得满分；夏季热舒适度为0.5<pmv≤1或冬季热舒适度为-1≤pmv<-0.5时，得2/3个满分；夏季热舒适度为1<pmv≤1.5或冬季热舒适度为-1.5≤pmv<-1时，得1/3个满分；夏季舒适度pmv>1.5或冬季热舒适度为pmv<-1.5时，计0分。宜兴传统民居室内热舒适度的评价得分采用冬季和夏季热舒适度的最低表现值计算。

(8)、通风效率

自然通风能够提升室内的空气品质，增加建筑使用者的舒适感，有益于使用者的健康。《绿色建筑评价标准》gb50378-2014对居住建筑自然通风效果的得分评价内容如下：“通风开口面积与房间地板面积的比例在夏热冬冷地区达到8％，设有明卫”。对于夏热冬冷地区的居住建筑，其房间的窗可开启面积与房间地面面积比值达到8％时，房间通常就可以取得良好的自然通风效果。《江南水乡传统民居自然通风分析、评价与改善》中基于cfd分析软件phoenics对宜兴传统民居自然通风状况进行了模拟分析，结果显示三个传统民居在自然通风条件下每小时换气次数不少于5次。宜兴传统民居通风效率的评价只考虑主要主要功能房间如卧室、起居室的通风，卫生间的通风评价放入通风气流组织考虑。

因此，对于宜兴传统民居自然通风的具体评价内容如下：宜兴传统民居的起居室(厅)、卧室通风开口面积与房间地板面积的比例大于等于8％时，得满分；宜兴传统民居的起居室(厅)、卧室通风开口面积与房间地板面积的比例小于8％时，得0分。

(9)、通风组织

建筑室内的空气品质和污染物的排放除受到通风效率的影响外，还受到通风过程中的气流组织的影响。《绿色建筑评价标准》gb50378-2014对于通风组织的得分评价内容如下：“避免卫生间、餐厅、地下车库等区域的空气和污染物串通到其他空间或室外活动场所”。宜兴传统民居暂无地下车库，通风组织的评价主要考虑民居卫生间和厨房中的空气污染物对其它室内外空间的影响。宜兴传统民居中存在一些民居功能含糊不清，导致部分民居无独立厨房及部分民居存在暗卫，如竺西医院一层厨房和起居室之间是连通的，并且卫生间是暗卫。这种房间布局阻碍了传统民居室内污染物的排出，不利于传统民居室内空气品质的保持。

因此，对于宜兴传统民居通风组织的具体评价内容如下：宜兴传统民居卫生间、厨房是独立的房间，并且卫生间、厨房有直接对外的窗，通风开口不直接开向室外活动场地时，得满分；宜兴传统民居卫生间、厨房是独立的房间，并且卫生间、厨房有直接对外的窗，但通风开口直接开向室外活动场地时，得基础分；宜兴传统民居卫生间、厨房不是独立的房间，或卫生间、厨房无直接对外的窗时，得0分。

(10)、风场

室外风场的评价主要是保证建筑场地室外活动的舒适度，保持室外通风流畅，防止污染物的聚集。现行标准中关于室外风场的评价见于《绿色建筑评价标准》gb50378-2014，评价内容如下：“场地内风环境有利于室外行走、活动的舒适和建筑的自然通风。在冬季典型风速和风向条件下，建筑物周围人行区风速小于5m/s，且室外风速放大系数小于2。过渡季、夏季典型风速和风向条件下，场地内人活动区不出现涡旋或无风区”。风速放大系数(wmap)是指建筑场地实际风速与历史平均风速之间的比值。宜兴地区夏季、过渡季、冬季风速分别为2.8/s、2.8/s、2.6/s，当宜兴传统民居周围人的活动区域风速小于5m/s，必然的，wmap<2。风速放大系数不再考虑。采用cfd分析软件phoenics对宜兴市丁蜀古南街及周铁历史街区室外风场的模拟分析结果显示这两个区域的建筑人活动场地中冬季风速均小于5m/s，少量建筑周围出现了无风区和涡旋区。

因此，对于宜兴传统民居室外风场的具体评价内容如下：宜兴传统民居满足在冬季典型风速和风向条件下，建筑附近人活动区域风速小于5m/s，过渡季、夏季典型风速和风向条件下建筑附近人活动区域不出现涡旋、无风区时，得满分；宜兴传统民居满足在冬季典型风速和风向条件下，建筑附近人活动区域风速小于5m/s或过渡季、夏季典型风速和风向条件下建筑附近人活动区域不出现涡旋、无风区其中一项时，得基础分；宜兴传统民居不能满足在冬季典型风速和风向条件下，建筑附近人活动区域风速小于5m/s，且过渡季、夏季典型风速和风向条件下建筑附近人活动区域出现涡旋、无风区时，得0分。

(11)、环境噪声

当室外环境噪声的声压级过大时，它将会影响建筑及周边活动场地的声环境质量，不利于使用者的身心健康。此外，环境噪声还会干扰室外活动过程中语言的清晰度，影响人户外活动的积极性和活动乐趣。关于建筑室外噪声现行的评价标准为《声环境质量标准》gb3096-2008，它按照建筑使用功能以及声环境品质的要求对室外环境噪声规定了不同的限值。其中，住宅建筑的环境噪声限值见表18。课题组对丁蜀古南街入口噪声的声压级实测数据详见表19，实测结果基本符合《声环境质量标准》gb3096-2008关于住宅环境噪声声压级的要求，但也有个别时段超出了其关于住宅环境噪声声压级的规定值。

表18环境噪声的规定值(a声级)

表19宜兴传统聚落室外噪声实测(a声级)

因此，对于宜兴传统民居室外环境噪声的具体评价内容如下：宜兴传统民居室外环境噪声满足《声环境质量标准》gb3096-2008中住宅昼间和夜间的环境噪声规定值时，得满分；宜兴传统民居室外环境噪声不能满足《声环境质量标准》gb3096-2008中住宅昼间和夜间的环境噪声规定值时，得0分。

(12)、植物绿化

植物绿化有改善环境、调节气候、保持空气湿度及削弱噪声等作用。本评价体系中的植物绿化指标只考虑植物绿化对热岛效应的减弱作用。《绿色建筑评价标准》gb50378-2014关于减弱热岛效应中植物绿化的得分评价为：“户外活动场地乔木的遮阴面积比例达到10％”。宜兴传统民居中有的传统民居场地内有多颗乔木民居，也有部分传统民居场地内无任何乔木。

因此，对于宜兴传统民居植物绿化的具体评价内容如下：宜兴传统民居场地内有乔木，对非绿化场地的遮阴比例大于等于10％时，得满分；宜兴传统民居场地内无乔木或乔木对非绿化场地的遮阴比例小于10％时，得0分。

(13)、透水地面

太阳辐射作用下，透水地面比临近位置不透水地面的表面温度要低得多，透水地面的使用有利于缓解热岛效应。现行标准中关于透水地面的评价见于《绿色建筑评价标准》gb50378-2014中，具体得分评价内容如下：“硬质铺装地面透水铺装面积的比例达到50％”。传统街道、院落中采用砂砾、碎石铺底的卵石铺地及方砖铺地等均属于透水地面的范畴。青砖铺地、碎石铺地是宜兴传统民居较为常见室外铺装形式。

因此，对于宜兴传统民居透水地面的具体评价内容如下：宜兴传统民居场地内硬质铺装地面透水铺装面积的比例大于等于50％时，得满分；宜兴传统民居场地内硬质铺装地面透水铺装面积的比例小于50％时，得0分。

(14)、建筑材料反射系数

建筑材料的光热特性对建筑聚集区的热量平衡有着重要的影响，进而影响室外活动热舒适度的感受。《绿色建筑评价标准》gb50378-2014对建筑材料反射系数的得分评价为：“超过70％的道路路面、建筑屋面的材料反射系数不小于0.4”。宜兴传统民居屋面的材料基本为青瓦，室外铺地材料基本为青砖和石材，各传统民居间差异较小，屋面材料和室外铺地材料反射系数的评价基本无意义。建筑墙体材料的反射系数也会对室外热环境产生影响，宜兴传统民居墙体材料相比屋面和地面的材料差异较大。宜兴传统民居常用墙体材料为白灰、木材、青砖、石材等，其中白灰抹面的材料反射系数最大(表20)。丁蜀167号、竺西医院、顾景舟故居的白灰抹面占墙面积比例见表21，白灰抹面占实墙面积比例能达到90％以上。丁蜀167号墙体反射系数平均值偏低是由白灰抹面局部发霉、剥落造成的，其墙体白灰抹面、发霉剥落的比例为17％。

表20宜兴传统民居常用建筑材料反射系数

表21宜兴传统民居墙体反射系数平均值与白灰抹面墙体比例

因此，对于宜兴传统民居建筑材料反射系数的评价以白灰抹面占墙体的面积比例和现状水平作为主要评价内容，具体如下：宜兴传统民居墙体白灰抹面的比例大于等于90％，白灰抹面基本无发霉及剥落时，得满分；宜兴传统民居墙体白灰抹面的比例小于90％，或宜兴传统民居墙体白灰抹面有明显的发霉及剥落时，得0分。

(15)、夜间照明

夜间照明的评价主要是考虑宜兴传统民居使用者夜间出行的方便程度。在宜兴传统聚落中，通常只有主要道路有路灯，次要道路或里弄并没有夜间照明。

因此，对于宜兴传统民居夜间照明的具体评价内容如下：宜兴传统民居有一个入户门临近道路有夜间照明时，得满分；宜兴传统民居入户门临近道路均无夜间照明时，得0分。

八、问卷设计与权重计算

(1)、基于ahp法的指标模型

上面确定了层次分析法作为宜兴传统民居物理环境评价体系的权重方法。层次分析法是把所要解决的最终问题拆解为目标、准则、控制变量等层次，以此为前提使用定性与定量分析的评价方法。根据层次分析法的结构特征，按照“目标层—准则层—控制变量层”进行宜兴传统民居物理环境评价指标层次与结构的搭建，形成宜兴传统民居物理环境评价体系的指标模型(如图2所示)。

①、目标层

传统民居物理环境评价。

②、准则层

传统民居物理环境评价指标的约束准则，即评价目标与控制变量层之间的过渡层；传统民居物理环境评价体系的准则层采用了分类、归纳的形式进行层次关联和放置评价指标，以此实现控制变量层的单一指标均可准确影响到目标层的评价结果。

准则i层分为室内物理环境、室外物理环境。

准则ii层分为与室内物理环境相递进的声环境、光环境、热环境、空气品质，以及与室外物理环境相递进的声环境、风环境、光环境、热环境。

准则ii层分为与室内物理环境中的声环境相递进的背景噪声和隔声，以及与室内物理环境中的光环境相递进的视野可视度、自然采光、眩光控制、人工照明，以及与室内物理环境中的热环境相递进的热舒适度，以及与空气品质相递进的通风效率、通风组织，以及与室外物理环境中的声环境相递进的环境噪声，以及与风环境相递进的风场，以及与室外物理环境中的光环境相递进的夜间照明，以及与室外物理环境中的热环境相递进的建材反射系数、渗水地面、植物绿化。

③、控制变量层

传统民居物理环境评价体系的最底层；控制变量是评价目标通过多层关联的末端指标的定性评价，是目标层实现量化评价的基础。

控制变量层分为分别与准则ii层的背景噪声、隔声、视野可视度、自然采光、眩光控制、人工照明、热舒适度、通风效率、通风组织、环境噪声、风场、夜间照明、建材反射系数、渗水地面、植物绿化相递进的背景噪声评价、隔声评价、视野可视度评价、自然采光评价、眩光控制评价、人工照明评价、热舒适度评价、通风效率评价、通风组织评价、环境噪声评价、风场评价、夜间照明评价、建材反射系数评价、渗水地面评价、植物绿化评价。

(2)、评价体系与比较矩阵

①、基于ahp法的比较矩阵原理层次分析法中评价指标的比较矩阵是以宜兴传统民居物理环境评价为最终目标，逐层递进搭建不同层次的比较矩阵。它根据宜兴传统民居物理环境评价体系的指标模型，在某一准则层同一类别的相邻评价指标或指标组之间进行两两取对。最终，构建成评价体系完整的ahp法比较矩阵(如公式4.1)。(其中：x12代表x1比x2的重要程度，本发明采用了ahp法的9度分级予以标识。)

式中a—某目标层评价指标或指标组的比较矩阵；x1～xn—该目标层的评价指标或指标组。

②、评价体系的比较矩阵以目标层与准则i层室内物理环境评价为例，构成目标层(室内物理环境评价)的四个评价指标组分别为准则ii层中声环境指标组、光环境指标组、热环境指标组以及空气品质指标组。根据它们和上一目标层(室内物理环境评价)类别与层次关系，对这四个评价指标组逐一取对，形成以“宜兴传统民居室内物理环境评价”为目标的比较矩阵a(如公式4.2)。

式中a—目标层(室内物理环境评价)的成对比较矩阵；x1—声环境；x2—光环境；x3—热环境；x4—空气品质。

以此类推，以准则ii层中室内物理环境评价的比较矩阵实现为例，将待构建的宜兴传统民居物理环境评价体系的所有准则层分别进行比较矩阵的搭建，最终形成7对比较矩阵。

(3)评价体系的问卷设计

①、评价体系的问卷设计本评价体系的权重问卷由基于层次分析法指标模型所形成的比较矩阵转换而成。根据公式4.2，以目标层(室内物理环境评价)与它的四个评价指标组形成的比较矩阵为例，x1～x4则分别为目标层(室内物理环境评价)的四个评价指标组：声环境指标组、光环境指标组、热环境指标组和空气品质指标组。绘制一个5x5(评价指标数n+1)单元格的表格，最左上角的单元格填写问卷的评价目标，将评价指标在首行和首列的其他四个单元格依次填入x1～x4四个评价指标组，形成室内物理环境指标组权重的专家问卷(表22)。以此类推，将评价系统形成的7对比较矩阵逐一转换成评价问卷，完成“宜兴传统民居物理环境评价”的打分问卷设计。

表22室内物理环境指标组权重专家问卷

②、评价体系的问卷打分评价问卷赋值主要是通过层次分析法中人的五种常用重要性判断标准(同等、稍微、明显、相当、极其)，结合它们中任意相邻两种程度的中间值，并将这9种重要性程度分别对应数字1～9(如表23)，具体的打分方法如下：如果您认为在室内物理环境中“声环境”和“空气品质”相比，两个指标组具有相同的重要性，请按照表23中重要度分值区间在表22中的相应位置填数值1；如果您认为稍微重要，请填数值3，反之，如果您认为在室内物理环境中“声环境”比“光环境”稍微重要，请填数值1/3；如果您认为室内物理环境中“声环境”比“光环境”介于“明显重要”和“相当重要”之间，请在表中相应的位置填数值5。以此为例，完成其它打分问卷的表格填写。

表23比较矩阵重要性标度含义表

(4)、评价问卷评分专家的取选

层次分析法的准确度主要依赖于评分专家的经验和认识，因此，评分专家的选取是宜兴传统民居物理环境评价体系中权重值准确度的关键。因为宜兴传统民居物理环境评价体系的研究具有较强的综合性，它的评价内容在建筑学研究领域具有一定的特殊性。因此，对于宜兴传统民居物理环境评价体系权重打分专家来源选取确定如下(包含《建筑物理》参编人员，课题中宜兴传统民居研究人员等)：

①、东南大学建筑学教授或副教授；

②、合肥工业大学建筑学教授或副教授；

③、浙江工业大学建筑学教授或副教授；

④、厦门大学建筑学教授或副教授。

本评价体系专家问卷的评分方式多种多样，采用的方式有现场打分、邮寄问卷、电话访谈等等。

(5)、矩阵有效性判断与权重计算

①、权重计算通过发放和回收评分问卷，课题共获得有效评分问卷34份，得到了评分专家对宜兴传统民居物理环境评价体系各指标或指标组权重判断的相关数据。如：公式4.3为某专家对目标层—室内物理环境评价的评分矩阵。

根据比较矩阵a中评分专家的评分信息，可以计算准则ii层中四个指标组x1～x4对目标层a的权重系数。层次分析法比较矩阵权重的三种基本运算方法为和法、根法以及幂法。其中根法操作方法简单，运算结果误差较小。因此，本发明中评价指标权重的运算方法选择根法，其运算详细过程如下：

首先，按照层次分析法中的根法公式将a中每行的数值逐一相乘并开n(矩阵阶数)次方，求出向量

然后，将w*j进行归一化处理，得出权重向量w(w＝(w1，w2，…，wn)^t)：

②、一致性检验比较矩阵的一致性检验是在层次分析法专家问卷信息的处理过程中，对评分问卷的可靠性进行判断和处理。由于专家在评分时，对多个评价指标或指标组的理解与判断过程中逻辑传递存在偏差，造成了矩阵判断的不一致。如在某份专家评分问卷中，该专家认为x3比x4更为重要，x4比x2更为重要，而在评分信息中却出现了x2比x3更为重要的状况，这就造成比较矩阵的不一致性。

在层次分析法中，一般通过比较矩阵的随机一致性比率cr值(公式4.7)的大小确定此矩阵是否能通过一致性检验。假如某评分问卷比较矩阵的随机一致性比率cr<0.1，那么该评分问卷的打分误差在可接受范围之内，问卷打分的结果较真实的反映了专家理解和认识。相反，假如某评分问卷没有通过矩阵的一致性检验，则应对专家评分问卷的各评价指标或指标组之间的重要性判断全面梳理，寻找比较矩阵不一致的原因，并将其反馈给此份问卷的评分专家进行修改，再对修改后的评分问卷进行矩阵一致性检验，直到该份问卷通过比较矩阵的一致性检验。

式中cr—随机一致性比率；ci—比较矩阵一致性指标；ri—平均随机一致性指标。

式中λmax—比较矩阵的最大特征根；n—阶数；

式中λmax—比较矩阵最大特征根；n—阶数，si—比较矩阵纵向向量；

式中si—比较矩阵纵向向量；n—阶数。

通常情况下，当评价因子越多时，比较矩阵的阶数越多，评价者在判断过程中产生的误差就越大，平均随机一致性指标ri值也就越大；反之，当评价因子越少时，比较矩阵的阶数越少，评价者在判断过程中产生的误差就越小，平均随机一致性指标ri值也就越小。saaty教授(层次分析法发明人)总结了1～9阶比较矩阵的平均随机一致性指标ri值(如表24)。根据saaty教授的ri表，当比较矩阵阶数为3阶以内时，ri＝0。因此，2阶比较矩阵不会造成上述的人为误差，不再需要检验它的一致性。当比较矩阵的阶数为3～9阶时，应先选择表24的ri值，再利用公式4.6—4.9计算cr值判断该矩阵的一致性。

表24saaty教授平均随机一致性指标ri表(1000次正互反矩阵计算结果)

③、权重结果通过比较矩阵的权向量计算，并对比较矩阵检验计算其一致性，计算出该位评分专家对室内物理环境评价中四个评价指标组的权重系数。其中，声环境的权重系数为x1＝0.30；光环境的权重系数为x2＝0.14；热环境的权重系数为x3＝0.47；空气品质的权重系数为x4＝0.09(如公式4.10)。

将本评价体系的34份有效专家问卷的四个评价指标组权重分别进行权重计算，并利用公式4.11计算出四个评价指标组的最终权重。评价体系的室内物理环境评价中：声环境的最终权重系数为x1＝0.19，光环境的最终权重系数为x2＝0.21，热环境的最终权重系数为x3＝0.36，空气品质的最终权重系数为x4＝0.30(如公式4.12)。

式中x—比较矩阵中的评价指标或指标组；i—阶数；n—专家问卷份数。

按照评价体系中准则ii层四个评价指标组与目标层(室内物理环境评价)的权重计算方法，拓展到评价体系的所有比较矩阵权重系数的计算，并逐一对比较矩阵进行一致性检验，完成宜兴传统民居物理环境所有评价指标或指标组的权重系数计算。

九、权重确定

对宜兴传统民居物理环境评价体系专家问卷的权重结果统计分析，宜兴传统民居物理环境评价指标或指标组的具体权重如下：

(1)、室内外物理环境权重确定

宜兴传统民居物理环境评价中，室内物理环境的权重系数为75％，室外物理环境的权重系数为25％(如图3所示)。

(2)、室内物理环境指标权重确定

室内声环境的权重系数为13％，光环境的权重系数为21％，热环境的权重系数为36％，室内空气品质的权重系数为30％(如图4所示)。

①、声环境指标权重

室内背景噪声的权重系数为31％，隔声的权重系数为69％(如图5所示)。

②、光环境指标权重

视野可视度的权重系数为22％，自然采光的权重系数为25％，眩光控制的权重系数为32％，人工照明的权重系数为21％(如图6所示)。

③、空气品质指标权重

通风效率的权重系数为31％，通风组织的权重系数为69％(如图7所示)。

(3)、室外物理环境指标权重确定

风环境的权重系数为28％，声环境的权重系数为19％，热环境的权重系数为37％，光环境的权重系数为16％(如图8所示)。

(4)、热环境指标权重

场地热环境中植物绿化的权重系数为50％，透水地面的权重系数为30％，建筑材料反射系数的权重系数为20％(如图9所示)。

(5)、总权重结论

最后将评价指标所在指标组的权重乘以对应准则ⅱ层指标组的权重再乘以对应准则ⅰ层指标组的权重得出每个指标的占总目标层(宜兴传统民居物理环境评价)的权重(如图10所示)。

十、评价体系的建立

(1)、评价体系的形成

上一章节中，宜兴传统民居物理环境的量化准则已进行了等级划分，实现了同一评价指标不同水平的得分选择。其中，每一个评价指标的满分由该指标占总目标(宜兴传统民居物理环境评价)的权重乘以总分100分确定，以此为基础推导出其基础分或其他分值的设置。将评价指标的得分分配与评价指标的评价准则相结合，形成完整的宜兴传统民居物理环境评价体系(表25)。宜兴传统民居物理环境评价体系总分为每个指标得分的累加得出(公式4.13)。

式中q—总得分；i—序数；n评价指标总数；qi—各个评价指标得分。

表25宜兴传统民居物理评价体系

*备注：1.本评价体系适用于宜兴传统民居物理环境现状的评价。

2.热舒适度按照典型工况(典型气候、一般穿衣条件等)下，计算评级按照夏季和冬季最低热舒适度评分计算。

3.所评价的民居内无场地的时，植物绿化、透水地面按照0分评价。

(2)、评价结果分级

为方便宜兴传统民居物理环境质量水平更细致的描述，对宜兴传统民居物理环境的评价结果予以分级。宜兴传统民居物理环境评价体系大多数评价指标的评价分为较差、一般和优秀三个等级，对应的分值分别为0、0.6、1个满分。设定评价指标总得分为100分，则宜兴传统民居物理环境所有评价指标均达到一般要求时对应得分为60分，取60分与满分的平均值80分作为满足优秀得分的基准值。因此，当评价对象的总分q<60时，它的物理环境等级为差；当评价对象的总分q为60≤q<80时，它的物理环境等级为良好；当评价对象的总分q为80≤q≤100时，它的物理环境等级为优秀(表26)。

表26宜兴传统民居物理评价体系评级结果分级

(3)、优先改进项

优先改进项是指传统民居物理环境所有指标中最不令人不满意的指标，优先改进项的提出能突显出传统民居物理环境中最应改进的指标；它通过评价指标的实际得分与该评价指标的最高目标得分之间的差值得出，具体如下：设定传统民居物理环境各评价指标得分与满分的差值为qi′，则qi′的值为满分减去个评价指标得分，见公式4.14；将评价对象所有的评价指标的qi′值从大到小排序，由此可以确定哪一个物理环境指标目前对该传统民居物理环境现状水平的影响最大，以便日后优先改进此指标以提高传统民居物理环境的质量水平；

qi′＝100-qi(公式4.14)

式中qi′—各评价指标得分与满分的差值；qi—各个评价指标得分。