基于節能技術的建筑生命周期成本討論

解皓，李洋，崔俏 （東北大學江河建筑學院，遼寧 沈陽 110169）

生命周期成本（Life Cycle Cost，LCC）可以被定義為在一個項目的生命時期里所有費用發生的總和，如獲得和擁有成本的合計[1]。初始成本是許多企業和政府機構在做出采購決定時所需考慮的重要事項，然而對于LCC這種所謂“從搖籃到墳墓”的考量，在過去的幾十年間變得愈發的重要，并逐步在大部分工業部門中獲得了廣泛的應用。

1965年由美國后勤管理研究所撰寫并遞交至美國國防部一份名為《設備采購中的生命周期成本計算》的報告中，LCC這個概念第一次被提出[2]。在這之后的1970年～1973年，美國國防部基于這份報告又陸續出版了《生命周期成本計算采購指南(中期)》、《設備采購中的生命周期成本計算-案例手冊》和《系統購置生命周期成本計算指南(中期)》等三份指導性文件[3～5]。1971年美國國防部在所發布的《主要防御系統的購置》中以部分篇幅對LCC問題加以論述[6]。

在美國之外的國家中，英國皇家特許測量師學會于1971年引入了一種收集有關建筑物運行成本數據的方法，并在1977年由英國工業部發表了《資產管理中的生命周期成本計算》[7]。但在建筑領域，美國是世界上最早將LCC與建筑兩者用法律形式緊密結合的國家。美國1978年公布的《國家節能政策法案》提出聯邦政府有責任促進節能技術在建筑中的使用，建立可以估算和比較建筑LCC的方法，并且所有的建筑都應展示使用LCC方法的信息[8]。在此之后，建筑LCC的理論和方法逐步被更多的國家重視和認可。

1 建筑LCC與節能技術的關系

如果從較長的一段時期來看，僅憑借節能技術和設備的普及運用是否能夠真正地降低建筑能源消耗總量實際上是存在疑問的。圖1展示了美國能源信息管理署所提供的從1980年～2020年美國住宅用戶的能源消耗情況[9]。盡管這40年間每年的能源消耗情況均有所區別，但整體趨勢是不斷增加的。圖2展示了自2010年起經濟合作與發展組織（Organisation for Economic Co-operation and Development，OECD）國家和非OECE國家的電能消耗情況及至2050年的預測[10]。從圖中可以清晰地觀察到，居住建筑用電和商業建筑用電消費在兩個國家群體中均不斷上升，其中非OECE國家的上升趨勢更為明顯，兩圖中所展示的現象可以從多方面來解釋。例如，隨著人口的不斷增多，人類需要更多的建筑物來居住；或者隨著經濟和技術的不斷發展，人類有能力去建造更多的商業建筑等。

圖1 美國住宅部門每年能源消耗情況（1980-2020）

隨著時代的發展，人們對建筑物所能提供的舒適環境要求越來越高，建筑物的質量和科技含量也在不斷地增加。然而，圖1和圖2中的數據在某種程度揭示了建筑節能技術的發展和運用，并不能阻止或者抵消建筑能耗的整體增長。特別是在建筑自身要求提供更高的舒適環境水準的時候，采用先進建筑節能技術和設備未必能夠抵消由于該水準提高而帶來的能源消耗。這就需要政府和社會公眾從多個角度來考慮建筑節能問題，盡量避免僅從技術的角度來思考。

圖2 建筑電能消耗（2010-2050）

盡管部分建筑節能技術本身并不會直接導致建筑成本的上升，但如果從整體上觀察建筑成本的上升和采用建筑節能技術的程度與范圍是相關的。經濟因素方面的考慮在很多情況下往往制約著建筑節能技術的推廣和應用。然而，建筑物通常都是具有一定長度的使用壽命，如果決策者在考慮是否選擇某建筑節能技術的時候，能夠了解到其所關注時間段內應用該技術所帶來的經濟方面影響，這將有助于決策者進行理性決策。此外，合適的經濟分析方法還可以幫助政府提高整個國家經濟資源的應用效率，而這種效率的提高在適當的引導下將有助于提高其他類型資源的應用效率。

2 建筑LCC研究目的和意義

就建筑領域而言，LCC理論和方法可以幫助使用者從經濟方面針對某個項目來進行理性決策。對LCC進行計算和分析的目的在于保持計劃內所要求質量和功能性的前提下，對可選擇方案進行總體的費用評估，進而選擇對所有者成本最低的方案。LCC最重要的任務就是確認某建筑項目的經濟影響；其次，要將這些經濟影響以貨幣的方式進行表達。

LCC理論和方法對推廣建筑節能技術、降低建筑能源消耗有著積極的意義。在建筑項目的開發和建設過程中，成本是一個非常重要的問題。現有的經驗表明，在某個建筑的生命周期中，運營和維護的成本可能要遠遠超過初始成本。通常來說，建筑項目采取節能設計往往會導致初始成本的增加。出于經濟方面的考慮，以建筑商或投資者等為代表的建筑項目利益相關者，在考慮導致初始成本增加的方案時經常持消極態度。然而，如果建筑師在建筑的初始設計階段即運用LCC方法，可以在預算允許范圍內將合適的建筑節能技術融入到設計方案之中，并且建筑師有能力將采用該方案所產生的經濟成本和收益狀況向前述利益相關者進行合理的說明。在這種情況下，盡管建筑初始成本有可能增加，但出于長期經濟效益的考慮，可以根據自身的實際情況來決定是否選擇此方案。從此方面看，LCC理論和方法可以促進建筑節能技術的推廣。

3 建筑LCC的作用與限制

LCC是一個決策的工具、一個管理的工具和一個維護的指引，之所以稱為決策的工具是因為其能夠被用來在不同的項目、設計或者建筑材料中做出選擇；稱其為管理的工具是因為能夠被用來評估一個建筑物在生命期內運行的費用；稱其為維護的指引是因為能夠被用來預測一個建筑物在生命期內每一年所需要的維護和運營任務[11]。

建筑業是自然資源的主要消耗者之一，如果不能夠對建筑物的未來表現進行可靠的預測將導致資源和經濟上的浪費，而LCC的出現可以幫助解決該問題，并可以預測建筑物在生命周期內的表現且可對設計進行優化[12]。LCC概念在建筑領域中已經變得越來越重要，但到目前為止該方法的應用有兩個主要的限制：首先是有關LCC數據的缺乏；其次是該技術本身的復雜性[13]。

LCC技術對數據有著過多的依賴，而這些數據的精確性經常會受到質疑，政府應通過法律法規強制性地要求建筑項目執行LCC分析，要求所有的參與者提高相關數據的收集水平，并必須將這些數據向內部或外部的公眾公開[14]。LCC方法不能夠去處理那些不可逆的決策，同時會忽視兩種情況：①該建筑的所有者仍屬于未知；②目前的所有者不考慮未來的費用產生情況[15]。

LCC技術在建筑的初始設計過程中并未得到充分的應用。客戶對建筑的初始成本的關注程度、建筑設計軟件的復雜性以及相關數據獲得的局限性等可被視為影響LCC技術應用的部分原因[16]。盡管LCC技術對計算某建筑項目在不同階段的復雜成本狀況是非常有效的，并且該技術已經變得越發的重要，但理解并掌握LCC方法的專業人士，缺乏使其應用受到明顯的限制[17]。此外，計算LCC的過程當中還應考慮一些外部的不確定性因素的影響（例如，建筑物功能性的改變或技術的改變等）[18]。

4 我國建筑LCC研究存在的問題

我國建筑領域的科研人員對LCC的研究盡管在最近十余年不斷發展，并取得了一定的成果，但與國外的同類研究相比，從整體上仍處于起步階段，屬于少數人的研究。我國的部分學者對建筑LCC的理論和方法有一定了解，可較為系統和深入的研究較少。這種研究質量上的差距主要體現在以下幾個方面。

4.1 缺乏對建筑LCC相關國際標準或者其他國家標準的了解

自國際標準化組織的ISO15686-5在2006年正式公布之后，國外對建筑LCC進行研究的學者大都對該標準有一定程度的了解，并將其作為在建筑領域研究LCC理論和方法所必備的基礎性文獻之一。部分國外的學者對不同國家針對建筑LCC所制定的相關標準也有較好的掌握（例如，挪威3454標準等）。相比較而言，我國很多進行相關領域研究的學者對此問題并未加以重視。所發表的文獻中較少有關于ISO15686-5或其他類似標準的內容。盡管偶見某些國內學者談及ISO15686-5等標準與LCC之間的關系，但是少有學者能夠較為正確地對二者之間的聯系進行討論和分析。

4.2 不清楚建筑LCC和全生命成本（W-hole Life Cost,WLC）的區別和聯系

經過多年的發展，國際上有關建筑LCC的研究已經將各種成本進行了更為細致的歸類。ISO15686-5標準中將LCC和WLC之間的聯系和區別進行了較為清晰的說明和解釋。相比較而言，WLC所包含的成本范圍要較LCC更加廣泛。國外大部分此研究領域的學者對LCC和WLC之間的關系有著較為清楚的認識。然而我國相當一部分學者將LCC和WLC術語或概念混淆使用，并不了解各自的實際內涵，對計算LCC和WLC所需的成本組成要素范圍和數量往往因個人的理解或意愿的差異而不同，進而失去比較的基礎。

4.3 混淆LCC和生命周期評價（Life Cycle Assessment,LCA）的概念

雖然LCC和LCA方法均可對某建筑項目進行評測，但LCC和LCA所關心的側重點存在差異。LCC的著重點主要在于所研究對象經濟成本方面的問題，而LCA所關注的是研究對象的環境表現。國際標準化組織所公布的ISO 14040和ISO 14044可以被視為研究LCA的基礎性文獻。我國建筑領域的學者對LCA的研究比對LCC的研究要深入一些，但仍有部分文獻內容顯示出其對LCC和LCA在基本概念上的差別并無清晰的認識。

4.4 對建筑LCC的經濟評估方法和分析步驟缺乏了解

建筑LCC的經濟評估方法實際上有多種，每一種經濟評估方法都對應著一定的應用范圍。同時，每種方法實際上都具有各自優點和缺點。我國學者對建筑LCC的經濟評估方法通常都集中在回收期方法和凈現值方法，較少有對其他類型的經濟評估方法進行研究和應用。相關文獻內容中較難看到對計算LCC所涉及的諸如實際成本、名義成本、折現成本和現值等變量的分析和說明。對LCC分析步驟的認識也是較為模糊。此外，對LCC計算和分析過程當中所涉及的不確定性和風險的處理問題在國內文獻中也較少被提及。

4.5 與建筑LCC相關的數據分類和處理方法未充分掌握

在計算建筑LCC的過程當中，數據的收集和確認無疑是不可或缺的基礎性環節。但我國學者對該問題較少有深入的認識。例如，LCC中的分析期應如何確認、如何對某建筑部件進行壽命預測、如何尋找和定義LCC成本數據的來源和層次、各類LCC成本數據變量究竟應該包括哪些內容等，前述研究建筑LCC所需的基本問題很難在我國學者的文獻中尋找到合適的答案。

5 結語

在能源消耗總量不斷增加的背景下，建筑業的能源消耗問題不容忽視。降低建筑能源消耗總量不應僅憑借建筑節能技術自身的發展，政府和社會公眾應從多個角度出發來考慮建筑節能問題。就建筑領域而言，LCC理論和方法可以幫助人們從經濟方面針對某個項目來進行理性的決策。此外，其對推廣建筑節能技術、降低建筑能源消耗也有著積極的意義。

LCC在建筑項目決策、管理、維護和運營方面的作用愈發受到重視。數據獲取困難、技術方法復雜以及專業人士缺乏等問題是LCC在實際運用過程中所面臨的主要難點。我國建筑LCC研究存在的問題在于：缺乏對建筑LCC相關國際標準或者其他國家標準的了解；不清楚建筑LCC和WLC的區別和聯系；混淆LCC和LCA的概念；對建筑LCC的經濟評估方法和分析步驟缺乏了解；與建筑LCC相關的數據分類和處理方法未充分掌握。在未來的研究中可關注以上幾方面問題，并結合實際案例進行分析。