基于全壽命周期的節能住宅成本估算與評價研究

張曉丹,肖躍軍

（1江蘇建筑職業技術學院，江蘇徐州 221008；2中國礦業大學，江蘇徐州 221008）

0 引言

經過30多年較為系統和深入的研究，我國的建筑節能工作有了巨大的成績。各個省、市陸續研究出適合本地區的節能成套技術，同時，還開發出了相關的建筑節能產品，包括新型節能墻體、門窗、制冷設備、照明設施等，有力地推動了節能產業的發展。

但是目前節能住宅的推廣建設情況并不樂觀，每年新建建筑95%以上仍是高能耗建筑。分析其中原因，開發商和消費者沒有運用全壽命周期成本理論對節能住宅的投入和產出進行分析。節能住宅雖然投入較高，但卻換來了運營維護費用的大幅度降低，從全壽命周期看，其總成本必然低于非節能住宅，節能效益肯定會大于節能投入。因此，建立節能住宅全壽命周期成本(LCC)模型可以更直觀地表達建造費用、運營維護費用及二者之間的關系，更有助于尋找一個節能投入與節能效益均令人滿意的經濟最優點，以期最終達到節能住宅全壽命周期成本最小化的目的。

1 節能住宅全壽命周期成本模型

1.1 節能住宅全壽命周期成本含義

節能住宅全壽命周期成本是在考慮資金時間價值的情況下，從決策立項、設計、建造、使用、維修和報廢等過程中發生的所有費用，不僅包括資金意義上的成本，還包括環境成本和社會成本。在計量環境成本和社會成本時，必須借助于其他技術手段將其影響貨幣化。

根據我國基本建設程序和住宅項目建設的特點，節能住宅的全壽命周期可劃分為：前期準備階段、建造階段、運營維護階段、拆除回收階段。由此，可以將鋼結構住宅全壽命周期費用分為：前期費用、建造費用、運營維護費用、拆除回收費用［1］。

本文為了便于成本分析、建模，從用戶角度把鋼結構住宅全壽命周期成本劃分為初始投資費用、運營維護費用、拆除回收費用。

1.2 節能住宅全壽命周期成本模型

根據對節能住宅全壽命周期成本構成的分析，對每一階段的成本進行分解，以商品房為例，構建全壽命周期成本模型如下：

LCC=C+M+S

其中：

LCC—全壽命周期成本；

C—初始投資；

M—運營維護成本；

S—拆除廢棄成本。

初始投資主要包括立項、勘察、設計、招投標等前期準備費用與建造費用等。其中，前期準備費用由立項費、土地相關費用、七通一平費、勘察測繪費、規劃設計費、造價咨詢費、招標相關費用、行政性收費組成；建造費用根據我國現行工程造價構成的有關規定，由建筑安裝工程費、小區內公共配套、基礎設施建設費、工程監理費組成。

運營維護費用由用戶使用費用、維護費用組成。用戶使用費用由水費、電費、采暖費組成；維護費用由物業管理費用、專項維修費用、用戶日常維護和修理費用、替換更新費用組成。

拆除廢棄費用由拆除費用和廢棄費用組成。

節能住宅全壽命周期成本分解為各個成本單元后，需要對每個成本單元的要素加以確認，從而確定各個階段成本的關系及它們對全壽命周期成本的影響。各成本要素可以根據我國現行工程造價相關規定或實際發生的費用進行估算。

2 全壽命期成本估算

2.1 項目概況

徐州地區屬寒冷地區，是采暖區。該地區氣候特征是冬季較長且寒冷干燥，四季分明，年日平均氣溫低于或等于5℃的天數占全年的25%～40%，一般都在90天以上，年最高溫度高于或等于35℃的天數占全年的22%。建筑節能設計的要求應滿足冬季保溫要求，兼顧夏季防熱。

牛頭山居住小區建于2000年末。該小區三面環山，位于泉山自然保護區東麓，雙山南坡，牛頭山北面。居住用地36660 m2，建筑面積42000m2，容積率1.14，建筑密度0.22，綠化率0.45。整個小區依山而建，順自然高差階梯上升，太陽照度較為充足。小區內樓臺水榭相映，噴泉、曲廊優雅別致。

2.2 節能住宅的設計要點

根據江蘇省民用建筑節能設計標準和江蘇省節能建筑專項驗收評分項目標準，并結合小區的實際地形，確定了該小區的節能設計要點[2]。

2.2.1 規劃設計

（1）小區建在避免冬季主導風向的地段，在雙山南坡向陽方向，因地制宜，利用坡地，分層筑臺，臺上建屋；

（2） 朝向定為南偏東15°；

（3）保證冬季日照不小于1.2 h的住宅間距；

（4）綠化率為0.45，除住宅樓間設置綠地外，另設有中心綠地，降低容積率。

2.2.2 外圍護結構設計

（1）體形系數在0.28以下；

（2）東西外墻設置遮陽，遮陽采用與建筑造型相協調的活動遮陽篷，遮陽率為80%；

（3）屋面、墻體的傳熱系數符合節能要求；

（4）門窗注意南北向區別.適當加大南窗面積，窗墻面積比小于0.35，以獲得太陽能；北窗墻面積比為0.2，滿足采光需要；

（5）北向設封閉樓梯間和采光窗。窗墻面積比、傳熱性能均符合要求。

2.2.3 采暖設計

住宅采用雙管分戶計量、分室調節技術。

2.2.4 太陽能利用

在廚房（或衛生間）設置Φ110的UPVC套管，作為太陽能熱水器穿管用。太陽能熱水供洗滌、沐浴用。

2.3 圍護結構的節能措施

2.3.1 節能屋頂

按照寒冷地區屋頂保溫要求，采用復合屋面結構，具體做法如圖1所示。

圖1 節能屋頂做法

2.3.2 節能外墻

外墻采用復合式保溫外墻。具體做法如圖2所示。

圖2 節能外墻做法

2.3.3 節能窗

徐州采暖期為94d，采用PVC塑鋼單層窗可以滿足隔熱保溫及氣密性要求。

經計算，屋面傳熱系數為0.565 W/(m2·K)，外墻傳熱系數為1.321W/(m2·K)， 塑鋼單層窗傳熱系數為4.7W/(m2·K)， 均符合《民用建筑節能設計標準》中對采暖居住建筑各部分圍護結構傳熱系數限值的規定。

牛頭山居住小區按采暖住宅節能設計要求進行施工。小區建成后，經測試，各項指標均滿足國家2005年要達到節能50%的要求。

2.4 全壽命周期成本分析

對節能住宅和非節能住宅進行全壽命周期成本分析，需要收集住宅項目全壽命周期各個階段的費用數據，因此，數據收集的工作量非常大。目前由于全壽命周期成本分析方法仍然沒有得到建設項目各利益主體的足夠重視，也很少有單位建立了全壽命周期成本數據庫。雖然前期準備階段、建造階段的相關費用數據有記錄，但有時不夠詳細，運營和維護階段的數據則非常缺乏。因此，這使得筆者在收集數據的過程中，遇到了很多困難。但是筆者相信，隨著人們對全壽命周期成本分析方法的重視，全壽命周期各階段數據的收集積累會更完善，數據的處理也會更規范。

運用前面建立的節能住宅全壽命周期成本模型，對12號樓（節能住宅）和2號樓（非節能住宅）進行全壽命周期成本分析[3-7]。

作如下假設：

（1）兩棟樓生命周期為50年；

（2）名義折現率取8%；

（3）殘值率取5%；

（4）通貨膨脹率在2000～2008年間取平均值為3.91%，2009年及以后預測為3.91%。根據公式(4-2)和2001～2008年我國通貨膨脹率，可以計算出實際折現率，見表1、表2。

表1 2001～2008年我國通貨膨脹率、實際折現率

說明：（1）12號樓、2號樓均為24戶，建筑面積分別是2845m2、1664m2。

（2）用水量、用電量、采暖費用均為調查統計獲得。結果如下：

用水量：12號樓每戶6噸/月，按1.2元/噸計算，2號樓用水量假定與之相同。用電量：12號樓每戶93度/月，2號樓每戶80度/月，按0.56元/度計算。

（3）為了方便比較，購置費假定相同，未列出，不影響計算結果。物業管理費按每年0.5元/m2·月，專項維修費按30元/m2·年。

表2 兩棟樓全壽命周期成本對比表

（4）電費里包括了空調、照明、設備等耗電的費用。

（5）用戶日常維修和修理費用和替換更新費用不予考慮。12號樓（節能住宅）比2號樓多投入667－622=45元/m2，每年卻可以節省使用費20+7.75－14.5－5.27=7.98元/m2。

將2014年末7.98元/m2相當于2001年末：

具體分析見表3。

表3 現金流量表

12號樓（節能住宅）比2號樓（節能住宅）多投入：

很明顯，12號樓采取文中提及的節能技術措施從經濟角度考慮是可行的。雖然節能住宅比非節能住宅多投入了6.75%，但是通過使用過程中節約能源，節省費用，這些多投入的資金12.93年可以收回。

3 結論

文章運用全壽命周期成本模型，對節能住宅和非節能住宅進行了分析評價。經過分析證明，節能住宅的初始投資比非節能住宅多6.75%，但這些成本可以在13年內全部收回，并且達到節能50%的目標。由此得出了如下結論：雖然節能住宅一次性初始投資比非節能住宅高，但是整個壽命期的成本卻比非節能住宅小?？梢钥闯?，節能住宅不但有利于節約能源，而且有利于投資者和用戶節約全壽命周期成本。

[1]王恩茂，劉曉君，劉振奎.節能住宅全壽命周期費用研究[J].建筑經濟，2006（6）：89-92.

[2]Ji Xiang,Fang Jianbang.A Preliminary Study on Energy-Saving Design of Residence[J].Journal of Southeast University，1995（11，No.1 A）：191-194.

[3]竇火昆，楊莉，欒文彬.建筑節能新技術在工程上的應用及其經濟效益的分析[J].建筑施工，2006，（7）：538-540.

[4]李斌，張春囡.從經濟角度運用全生命周期原理評價外墻外保溫節能體系的能效[M].建筑科學，2007，（6） ：28-32.

[5]張小玲.節能措施成本效益分析—中國北方居住建筑節能措施的經濟分析研究報告概要[J].建設科技，2005（16）.

[6]戚安邦.工程項目全面造價管理[M].天津：南開大學出版社，2000.

[7]郎四維.我國建筑節能設計標準編制思路與進展[J].暖通空調，2004，34（5）：30-36.