我国建筑业年消耗商品能源量约占全社会终端能耗总量的1/3, 建筑业节能减排意义重大。目前, 我国每年城乡新建房屋建筑面积约20亿平方米, 其中80%以上为高耗能建筑。新建节能建筑对于建筑业节能减排至关重要。由于节能建筑初始投入高, 而我国建筑工程成本的实际承担者考虑较多的是工程建设成本, 对工程寿命周期内的运营维护成本和报废阶段成本关注较少, 导致在一定程度上影响了开发商的建设意愿以及消费者的购买意愿。因此, 从建筑全寿命周期角度, 合理分析节能建筑的成本对节能建筑推广有重要的现实意义。

已有关于建筑全生命周期成本核算的研究, 存在传统的全寿命周期阶段划分条件下成本数据不易收集导致核算难, 以及对建筑回收处置成本考虑不够导致全寿命周期成本核算的准确性和合理性有待改进等不足。为此, 本文将节能建筑的全寿命周期划分为建设阶段、运营维护阶段和报废阶段, 建立节能建筑的成本模型估算各阶段成本, 以此构成建筑全寿命周期成本, 在此基础上结合工程实例, 通过比较节能建筑与非节能建筑的全寿命周期成本, 验证节能建筑对全寿命周期成本的节约性。

建筑的全寿命周期成本是指建设工程在其全寿命周期 (从项目决策开始, 经过规划、设计、施工、竣工交付使用, 直到拆除的整个期间) 内所发生的全部费用折现后的货币成本。简而言之, 包括建设阶段成本、使用阶段成本和报废阶段回收成本, 其中建设阶段包括项目的决策、设计、施工阶段。建设阶段所发生的成本通常由投资者承担, 使用阶段所发生的成本主要由消费者承担, 报废阶段回收成本主要由社会承担。具体内容见图1所示。

按照成本承担的主体, 将建筑全寿命周期成本解构为:建设成本、使用成本、回收报废成本, 从而得出以下等式:

全寿命周期成本=建设成本+使用成本+回收报废成本-残值

建筑建设阶段的成本包括决策、设计、施工阶段的综合费用。建设阶段成本通常由建筑的投资者承担, 主要体现为建筑的初始建设成本, 故收集数据资料比较方便并且具有完整性。

决策阶段成本主要为投资机会分析成本、市场调查分析成本、可行性研究成本、决策成本等工作成本和土地费用等, 所占比例较小;设计阶段成本主要包括设计费和方案研究费等, 占全寿命周期成本的比例亦较小;施工阶段需要投入大量资金和资源, 施工阶段成本主要包括施工过程中所发生的全部生产费用的总和, 这些费用都能较容易地计算。

建设阶段的成本从投资者的支出中获取相关数据资料, 将投资者在建设阶段的支出作为总的建设阶段的成本。

计算建设阶段成本时将投资者的投资用每平方米的建设成本乘以建筑总面积得到, 即

式中, C_S表示建设成本, 为建筑决策阶段、设计阶段、施工阶段费用的综合;C_p表示建筑的单位建设成本;s表示建筑总面积。

建筑使用阶段的成本包括在寿命周期内支付的能源消耗成本、管理服务成本等, 能源成本包括供暖成本、制冷成本、照明成本、通风成本, 所占比重较大;管理成本是指物业管理费用和维修费用。使用成本由消费者承担, 在收集数据时主要考虑消费者在使用过程中的年度使用成本的折现值。年度使用成本包括年度采暖费用, 照明、空调、家用电器等能源费用, 生活用水费用, 通讯、数字电视等其他费用, 物业管理费用, 专项维修费用等。

式中, C_U表示建筑年使用成本, 为使用阶段发生的各项使用费用、管理费用、维修费用等的年度总费用;C_E表示建筑每年的使用费用;C_F表示建筑每年的物业管理费用;C_M表示建筑每年的维修费用。

建筑废除阶段的成本包括拆除成本和回收利用成本。建筑废除阶段会有一定比例的残值, 需从废除阶段成本中扣除。

式中, C_R表示建筑回收报废成本, 是建筑物拆除发生的费用;s表示建筑总面积;f表示单位面积的回收报废成本。

依据建筑全寿命周期成本组成, 考虑资金的时间价值, 选用动态经济评价方法——净现值法, 对建筑全寿命周期成本进行分析, 则建筑全寿命周期成本 (LCC) 估算模型为:

式中, LCC为建筑全寿命周期成本的折现值;C_S表示建设成本, 为建筑决策阶段、设计阶段、施工阶段费用的综合;C_U表示建筑年使用成本, 为使用阶段发生的各项使用费用、管理费用、维修费用等的年度总费用;C_R表示建筑回收报废成本, 是建筑物拆除发生的费用;S表示建筑物残值, 是将建筑材料回收利用所得;T表示生命周期;i表示贴现率, 为年金现值系数, 为复利现值系数。

选择山东省某城市一栋6层砖混节能建筑作为研究对象, 该建筑面积为2852.96m², 建筑外表面积3243.22m², 建筑体形系数0.344, 窗墙比:东向0.077、南向0.406、西向0.077, 北向0.205, 砖混结构, 层高2.9米, 建筑总高19.5米。

节能建筑与非节能建筑的技术方案见表1。

非节能建筑与节能建筑的成本差别主要在于:节能建筑采用节能技术方案增加的初始建设成本及节能建筑在使用过程中节能保温所节约的使用成本。通过收集有关数据, 得到上述节能方案的建设成本为1800元/m²。非节能建筑的墙体每平方米单位造价比节能建筑节省120元, 屋顶每平方米节省13元, 窗户每平方米节省60元, 采暖系统每平方米节省25元。由此得出非节能建筑的建设成本为1582元/m²。

1) 节能建筑的建设成本C_S:2852.96m²×1800元/m²=513.5万元

2) 非节能建筑的建设成本C_S:2852.96m²×1582元/m²=451.3万元

每年的使用费用数据收集见表2。

1) 节能建筑的年使用成本C_U:

年度采暖、能源、其他费用:2852.96m²×10元/m²+ (1200+400+200) ×36户+2852.96m²×5元/m²=11万元

年度物业管理费用:2852.96m²×0.5元/m²·月×12月=18万元

年度专项维修费用:2852.96m×100元/m=29万元

合计C_U=11+18+29=58万元

2) 非节能建筑的年使用成本C_U:

年度采暖、能源、其他费用:2852.96m²×25元/m²+ (2000+400+200) ×36户+2852.96m²×5元/m²=18万元

年度物业管理费用:2852.96m²×0.5元/m²·月×12月=18万元

年度专项维修费用:2852.96m²×200元/m²=58万元

合计C_U=18+18+58=94万元

1) 节能建筑的回收报废成本C_R:2852.96m²×30元/m²=9万元

节能建筑的建筑物残值S:513.5万元×3%=15万元

2) 非节能建筑的回收报废成本C_R:2852.96m²×30元/m²=9万元

非节能建筑的建筑物残值S:451.3万元×3%=13.5万元

1) 根据公式 (4) 计算贴现率为6%、寿命期30年的节能建筑LCC (万元)

2) 根据公式 (4) 计算贴现率为6%、寿命期30年的非节能建筑LCC

综合上述数据, 将节能建筑与非节能建筑全寿命周期成本比较, 见表3。

以上计算是按照贴现率6%、寿命期30年作为基本参数对节能和非节能建筑进行全寿命周期成本比较得出的结论。那么, 当贴现率和寿命期不同时, 对应的节能建筑和非节能建筑全寿命期成本会有什么样的变化规律, 即影响程度如何?为此, 本文分别计算贴现率为6%、8%、10%对应的不同寿命期 (30年、40年和50年) 的建筑全寿命周期成本, 详见表4。

通过以上计算比较得出结论:

在贴现率相同情况下, 随着寿命期的增大, 节能建筑比非节能建筑全寿命周期成本的节约幅度逐渐增大;在寿命期相同的情况下, 随着贴现率变小, 节能建筑比非节能建筑全寿命周期成本的节约幅度也逐渐增大。

通过节能与非节能建筑的全寿命周期成本分析可知, 对于节能建筑, 虽然其建设成本较高, 但使用成本较低, 由于建筑的使用周期较长, 使用成本的节约能够很大程度上降低全寿命周期成本, 从长远看值得广泛推广。为此:

从全寿命周期成本的角度考虑, 新建节能建筑建设成本与非节能建筑相比, 主要体现为采用节能技术措施造成的建设成本的增加以及通过节能技术措施达到的使用成本的节约, 新建节能建筑所具备的显著节能效果及高舒适度等特点可以达到满足消费者使用要求的目的, 因而在新建节能建筑推广阶段, 对投资者而言是有利的。

作为投资者可以在推广阶段加大对新建节能建筑所具备的节能效果及高舒适度特点的宣传, 可以将新建节能建筑所采用的具体节能技术及施工工艺、各种节能技术所达到的节能效果等做成可视化宣传片。

另外投资者可以为消费者提供节能建筑相较于非节能建筑在保温、节电、节能及使用成本等方面节约的数据, 让消费者更全面直观地认识、了解新建节能建筑。

通过加强新建节能建筑围护结构的保温节能, 可以为消费者提供更加舒适的居住环境, 并且降低使用过程的能耗, 节约采暖费用和电费, 进而降低长期居住使用成本。因此, 消费者在通过互联网、报纸、电视广告等各种媒介与渠道学习建筑节能知识的同时, 应从长远考虑, 进一步了解新建节能建筑在使用过程中降低能耗、节约采暖费用等优点, 在权衡长远经济效益的基础上, 优先选用长远经济效益好、使用成本低的新建节能建筑。

政府通过强制推行建筑节能目标、鼓励建筑节能技术产品的推广使用、推广使用节能建筑材料产品、加强监督检查等, 都可以有效地促进新建节能建筑的推广与发展。具体而言, 政府强制推行节能目标, 不仅有助于新建节能建筑的推广, 也有利于整个建筑行业的节能减排;政府发布实施推广建筑节能技术产品的相关措施, 通过制定相关政策推广使用节能技术产品, 可以进一步推动建筑节能的发展;政府对推广使用节能建筑材料产品予以补助, 则可以加强节能建筑材料的推广使用;此外, 政府还可以加强建筑节能情况检查监督, 并采取通报的形式来督促节能建筑的推广。

节能建筑的全寿命周期成本分析结果表明节能建筑在后期运营阶段的能耗成本节约可以弥补前期建设成本高的不足, 发展节能建筑可以有效地降低全寿命周期成本。但在节能建筑全寿命周期成本估算模型中, 如何具体量化节能建筑的社会效益、环境效益, 考虑政府的节能鼓励及退税等推广政策对建筑成本的影响等, 还有待进一步研究;另外在节能技术方案的采用方面可以针对更多的节能技术进行经济分析。