建筑业的发展伴随着对资源的大量消耗, 并且在其全生命周期中产生能耗污染问题, 不符合我国的可持续发展战略。为此, 我国大力推动绿色建筑的发展, 并制定了相应的评价标准。节能在绿色建筑评价中所占权重最大, 所带来的增量效益也非常可观。然而, 由于节能引起的增量效益在运营阶段才能体现出来, 使得房地产的诸多参与方无法对绿色建筑进行客观理解和评价, 这在一定程度上阻碍了绿色建筑的开发及销售。基于开发商和消费者对绿色建筑增量成本和效益认知不够清晰的现状, 本文对绿色建筑节能项目在全寿命各阶段的增量成本及增量效益进行计算, 并基于价值工程理论对二者关系进行评价, 以期为相关群体对绿色建筑的正确认识提供参考, 从而促进绿色建筑的大力发展。

绿色建筑全寿命周期内的节能增量成本, 是指由于采用节能技术或措施而产生的相对于传统建筑增加的成本, 包括全部阶段内所增加的设计、建造、使用、维护费用的总值, 涵盖了绿色建筑在前期准备阶段的决策分析、市场咨询、设计模拟等项目前期增量成本;建造阶段所使用的各种节能材料、设备与采用新技术、新工艺等建造措施的增量成本;使用阶段的节能设备的日常维护、大修、替换等增量成本;以及建筑达到使用报废时由于环境保护的要求, 需采用相关拆除技术措施和回收方案而产生的增量成本。

本文为体现绿色建筑在全生命周期内的的货币时间价值, 采用净现值来衡量绿色建筑节能项目全生命周期增量成本, 对绿色建筑节能项目全生命周期增量成本具体分析如下。

节能项目该阶段的增量成本主要涵盖设计费用、模拟费用。设计费用主要是指为达到《绿色建筑评价标准》GB/T50378-2014中关于各项节能指标标准的要求而增加的费用, 这一部分费用很少, 可忽略不计。模拟费用是指参照最新2015版绿建评价标准与所在省份绿色建筑设计标准中的要求, 由专门的咨询单位或者绿色建筑标识评价机构对建筑设计方案中对建筑性能造成影响的重点技术, 利用计算机软件模拟技术分析其节约的能耗量 (如围护结构、暖通空调系统节能) 。根据实际对江苏省绿色建筑市场调研分析可知, 当前市场关于绿色建筑的模拟费用平均在2.0~3.0元/m²左右, 不同项目的具体费用还需要根据实际情况调整。

该阶段的增量成本在整个阶段所占的比重较大, 根据《绿色建筑评价标准》GB/T50378-2014对于满足绿色建筑节能要求、引起绿色建筑增量成本的技术按类别划分为四类:建筑围护结构, 暖通空调系统, 供配电、照明系统, 能量综合利用。具体各项的增量成本内容见表1。

运营阶段是建筑竣工验收后将其交付给使用者使用的阶段, 使用者作为运营阶段的主体, 他们的合理使用对建筑的能耗及运行情况起决定作用。为了保证建筑的正常运转, 需要采取一些日常维护措施, 由此增加的成本, 用C₃表示, 主要包含因节能设备的维修替换导致的成本增加额、污水处理、对生活垃圾分类处理再利用而导致的成本增加额等。

(1) 日常维修成本

维修成本C₃₁是指绿色建筑节能项目在运营期内每年进行日常维修的费用, 是重复发生的, 该部分的增量成本为:

式中:P₁为绿色建筑节能项目年维修成本, 元/a;r为利率;T为全寿命研究周期;P₁· (P/A, r, T) =A·[ (1+r) ^T-1]· (1+r) -T·r^-1。

(2) 人工成本

人工成本C₃₂是指绿色建筑节能项目的日常运行维修所需要的人工费, 是重复发生且逐年增长的, 属于等比数列现金流量, 该部分的增量成本为:

式中:P₂为第1年时绿色建筑节能项目日常运行年人工成本;s为人工费增长率;n为等比数列现金流量的时间。

(3) 设备替换成本

设备替换成本C₃₃是指绿色建筑节能项目的设备替换费, 空调系统、供配电系统的使用年限为为15~20年, 太阳能、空气源热泵系统的使用年限为15年, 取更换时间为15年, 研究周期为50年, 即需要更换3次。复利系数为R₁= (1+8%) ¹⁵-1=217.22%, 则该部分的增量成本为:

式中:P₃为绿色建筑节能项目的设备费;R₁为设备替换成本C₃₃的计算复利;n₁为研究周期内的设备替换次数。

(4) 大修成本

大修成本C₃₄是指绿色建筑节能项目的大修费。本项目以8年/次大修做为基准频率, 研究周期为50年, 即满足复利为R₂=[ (1+8%) ⁸-1]=85.09%的等额现金流量, 该部分的增量成本为:

式中:P₄为绿色建筑节能项目的每次大修费用;R₂为大修增量成本计算复利;n₂为研究周期内的大修次数。

由上述成本构成, 可综合得出绿色建筑节能项目全生命周期增量成本经济模型:

绿色建筑节能效益包括直接效益和间接效益, 主要发生在运营阶段。直接效益即为节能经济效益, 节能项目主要体现为节约电能;而间接效益由环境效益、社会效益构成, 主要体现为减少碳排放及使用者生活品质的提高。由于各阶段的增量效益现金流量发生的时间不确定, 为方便计算, 在分析各阶段增量效益现金流量时统一其发生时间在期末。由于增量效益是每年重复发生的, 故节能项目的经济效益计算公式为:

式中:B₁为运营阶段经济效益现值 (元) ;A为项目运营阶段每年节约电资源增量经济效益 (元/年) , i₁为年折现率; (P/A, i₁, T) = ( (1+i₁) ^T-1) i₁^-1 (1+i₁) ^-T。

绿色建筑是用最少的资源建设出满足使用者最大限度功能需求的建筑, 而价值工程是用最少的成本实现产品功能的最佳状态, 两者的内涵趋于一致。绿建作为一种建筑产品, 是投资者和使用者共同追求的目标, 而价值工程的目的是提高产品的功能价值, 两者在根本利益上存在一致性。因此, 将价值工程引入绿色建筑的评价是合理的。根据价值工程原理, 构建数学模型为:

根据式 (7) 可求得绿色建筑节能效用与费用的比值系数V (简称“效费比”) , 当V≥1时, 说明单位增量成本下产生的增量效益显著, 其经济性好;当V<1时, 说明使用绿色技术而增加的成本多于其产生的效益, 其经济性不好。

本文选用的项目为镇江市某检测中心, 该项目为公共建筑, 所在地块总用地面积1.3hm², 建筑面积8676m²。该项目设计目标达到了《绿色建筑评价标准》三星级要求。在节能与能源利用方面综合采用了围护结构保温系统、高效节能照明设备、能源塔热泵系统、全热回收型新风空调机等技术措施, 节能率达到68%, 可再生能源热水量占总热水量的比例达到80%。

根据国家概预算有关规定与当地定额, 该项目实施节能技术后直接增量成本计算如表2所示:

由表2可见, 示范工程节能直接增量成本为439.356万元, 单位建筑面积直接增量成本为506.40元/m²。

将表3中的变量值代入公式 (5) 可得:

故该项目的节能项目增量成本现值为537.43万元。

本项目采用6台热回收新风机组一年节省的电能约为2912.33k Wh。镇江市商用电为1.0元/k Wh, 每年可节省用电为0.29万元;本项目采用太阳能电热水器每年可节省用电为24695k Wh, 节省费用2.47万元;本项目采用晶硅光电建筑一体化, 年发电量141057.9k Wh, 节省费用14.11万元;本项目通过改善围护结构, 每年节省的电能为29693.38k Wh, 节省用电费用2.97万元。

节能措施的实施可使建筑减少CO₂排放量169.88t/年, SO₂气体减少5.06t/年, NO_X气体减少2.53t/年, 因此改善空气质量的增量环境效益为1.14万元/年。增量效益的计算周期为50年, 代入公式 (6) , 可计算出增量效益现值为256.66 (13.95) 万元。

美国绿色建筑协会通过多年的调查与分析结果得出, 基于认证的绿色建筑能使使用者的健康率和工作效率提高约2%~16%, 数据是基于绿色建筑整体性能提高所带来的影响测算而得, 在节能方面此处选择中间值5%来进行室内外环境对效率和健康的保守计算。本项目工作人员年平均收入8.76万元, 约130人, 则健康及效率的年综合效益为56.94万元, 则全寿命周期内的效益现值为696.57万元。

经过对项目节能全寿命周期增量成本与增量效益计算, 项目增量成本现值为537.43万元, 增量效益现值为953.23万元。应用价值工程模型得出效费比V=1.77>1, 说明该项目的节能方面增加的成本产生了很好的效益, 较基准建筑追加投资成本是值得的。

基于目前人们对于绿建增量成本所带来的效益处于模糊认识的阶段, 有碍绿建深入开展的国情, 本文首先对绿建节能项目的增量成本与增量效益的构成进行详细的剖析, 其次采用净现值指标构建经济模型并进行计算, 最后用价值工程原理分析绿建的增量成本与增量效益二者的关系, 通过V值大小判断绿建的经济性。此外本文结合绿建三星的工程实例, 进行系统的计算说明, 验证了模型的实用性和有效性, 这一方法还可以用来进行绿建方案比选。

在国家和地方的大力提倡和推广下, 绿色建筑逐渐在我国遍地开花, 尤其是建筑发达地区, 为调动开发商的积极性相继推出了绿色建筑的激励政策, 这也在一定程度上抵消了绿色建筑中大部分的增量成本, 提高了增量效益, 本文为房地产参与方提供了系统评价绿建的经济性的方法, 有助于提高人们的绿建理念, 调动市场需求, 最终推动绿建的发展。