淺析建筑節(jié)能對(duì)工程造價(jià)的影響

文｜陜西建設(shè)公司 韓 婷

淺析建筑節(jié)能對(duì)工程造價(jià)的影響

文｜陜西建設(shè)公司 韓 婷

本文討論了灰色聚類(lèi)理論（Grey cluster theory）、壽命周期成本分析（Life cycle cost analysis） 、遺忘因子模糊模型（Forgetting factor fuzzy method）、故障檢測(cè)與診斷技術(shù)（Fault detection and diagnosis）、預(yù)期平均評(píng)價(jià)值計(jì)算法（Predicted mean vote）、多傳感器數(shù)據(jù)融合算法（Multi sensor data fusion algorithms）、最小風(fēng)險(xiǎn)決策算法（Minimum decision algorithm）等理論模型，以及PID控制器（PID controller）、模糊控制器（Fuzzy controller）在節(jié)能建筑中的應(yīng)用，并闡述了其對(duì)工程造價(jià)的影響。

建筑節(jié)能 工程造價(jià) 節(jié)能投資 造價(jià)控制 灰色聚類(lèi)理論

建筑節(jié)能的目標(biāo)，是提高建筑設(shè)備的能效系數(shù)，降低能量經(jīng)由建筑物外圍護(hù)結(jié)構(gòu)的損失，同時(shí)充分利用可再生能源，以便在保證建筑功能的前提下，降低能源消耗、環(huán)境負(fù)荷。建筑節(jié)能包括兩方面內(nèi)容：建筑結(jié)構(gòu)節(jié)能以及建筑設(shè)備節(jié)能。前者主要是從建筑設(shè)計(jì)規(guī)劃、圍護(hù)結(jié)構(gòu)等方面考慮實(shí)現(xiàn)節(jié)能，屬于主動(dòng)式節(jié)能[2]；后者則是從減少機(jī)電設(shè)備能耗及提高機(jī)電系統(tǒng)運(yùn)行管理效率等方面考慮實(shí)現(xiàn)節(jié)能，屬于被動(dòng)式節(jié)能。

為貫徹“全過(guò)程成本”控制的理念，要改變節(jié)能建筑工程造價(jià)的內(nèi)容組成，建立適應(yīng)節(jié)能建筑工程造價(jià)的經(jīng)濟(jì)核算、費(fèi)用管理計(jì)價(jià)體系，為建筑市場(chǎng)提供工程造價(jià)核算的法律依據(jù)和行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)[3]。另外，合理進(jìn)行工程項(xiàng)目全生命周期造價(jià)成本分析，將有效地促進(jìn)建筑節(jié)能新技術(shù)的推廣，加速理論研究成果的轉(zhuǎn)化，進(jìn)一步加快我國(guó)現(xiàn)代化建設(shè)的步伐[4]。

1 建筑結(jié)構(gòu)節(jié)能對(duì)工程造價(jià)的影響

1.1 建筑節(jié)能設(shè)計(jì)規(guī)劃對(duì)工程造價(jià)的影響

從建筑節(jié)能與工程造價(jià)的關(guān)系來(lái)看，結(jié)構(gòu)與節(jié)能，二者是相互影響、相互制約的。建筑節(jié)能設(shè)計(jì)對(duì)造價(jià)的影響具有灰色系統(tǒng)理論（指以部分信息已知、部分信息未知或不確定性的系統(tǒng)為研究對(duì)象，主要通過(guò)對(duì)已知“部分”信息的生成、開(kāi)發(fā)提取有價(jià)值的信息，實(shí)現(xiàn)對(duì)系統(tǒng)運(yùn)行行為、演化規(guī)律的正確描述和有效監(jiān)控）的某些顯著特征[5]。利用灰色系統(tǒng)中的聚類(lèi)分析法，可以構(gòu)建出五個(gè)評(píng)估灰類(lèi)，分別表示高影響程度、較高影響程度、較低影響程度、低影響程度及無(wú)影響；依據(jù)這些影響程度進(jìn)行方案優(yōu)化，可以促使合理的造價(jià)成為選擇建筑節(jié)能方案的關(guān)鍵參考因素。應(yīng)該說(shuō)，運(yùn)用灰色聚類(lèi)理論進(jìn)行建筑節(jié)能設(shè)計(jì)對(duì)工程造價(jià)影響程度的分級(jí)評(píng)價(jià)具有較高的可信度和科學(xué)性[7]。

1.2 圍護(hù)結(jié)構(gòu)節(jié)能對(duì)工程造價(jià)的影響

建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)節(jié)能主要是在建筑設(shè)計(jì)階段時(shí)，根據(jù)對(duì)建筑所處地區(qū)的地理特性、目前的節(jié)能技術(shù)水平以及壽命周期成本（Life Cycle Cost）等因素的分析，對(duì)建筑的平面布置、朝向、體形與建筑的窗戶(hù)玻璃、墻體與屋頂?shù)纫蛩剡M(jìn)行綜合考慮，選取適當(dāng)?shù)慕ㄖ牧虾徒ㄖY(jié)構(gòu)，以達(dá)到節(jié)能的目的。

通過(guò)建筑物圍護(hù)結(jié)構(gòu)的節(jié)能設(shè)計(jì)加強(qiáng)建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)的保溫作用，將減輕采暖通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)的負(fù)擔(dān)，減少系統(tǒng)的運(yùn)行和維護(hù)費(fèi)用，使暖通空調(diào)系統(tǒng)能以較小的負(fù)荷實(shí)現(xiàn)更令人滿(mǎn)意的舒適度。

相關(guān)數(shù)據(jù)表明：采用多孔粘土磚加保溫砂漿的外墻構(gòu)造，每年節(jié)約用能費(fèi)用約為15元/平方米；若采用水泥聚苯板，年節(jié)約用能費(fèi)用可提高約60元/平方米，節(jié)能投資占工程建造價(jià)的8.7%～10%，回收年限約為6～9年；若采用纖維增強(qiáng)聚苯板，則年節(jié)約用能費(fèi)用僅提高約50元/平方米，但節(jié)能投資也僅占工程土建造價(jià)的7.4%～9.6%，回收期約為5.6～7年[10]。

2 暖通空調(diào)系統(tǒng)的節(jié)能對(duì)工程造價(jià)的影響

暖通空調(diào)系統(tǒng)在整個(gè)生命周期內(nèi)的用能成本，約占整個(gè)建筑能耗的35%以上。因此，暖通空調(diào)系統(tǒng)的節(jié)能對(duì)降低建筑能耗、節(jié)約能源有著重要的意義。為減少暖通空調(diào)系統(tǒng)的節(jié)能措施對(duì)造價(jià)的影響，需要在進(jìn)行暖通空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)進(jìn)行多方面的考慮。

2.1 確定合理的設(shè)計(jì)參數(shù)

多數(shù)設(shè)計(jì)人員在設(shè)計(jì)暖通空調(diào)系統(tǒng)時(shí)，往往會(huì)在估算室內(nèi)冷、熱負(fù)荷時(shí)使用負(fù)荷指標(biāo)，并且出于安全考慮，往往會(huì)將負(fù)荷指標(biāo)取得比較大。但負(fù)荷指標(biāo)取值過(guò)大會(huì)造成暖通空調(diào)系統(tǒng)設(shè)備的裝機(jī)容量過(guò)大，不但將導(dǎo)致系統(tǒng)造價(jià)上升，而且不利于節(jié)能[10]。因此應(yīng)在滿(mǎn)足室內(nèi)舒適度的前提下，運(yùn)用Max-product推理的Mamdani模糊模型預(yù)測(cè)暖通空調(diào)控制策略，再基于模糊線(xiàn)性化模型進(jìn)行模型預(yù)測(cè)控制器設(shè)計(jì)計(jì)算以降低室內(nèi)冷、熱負(fù)荷的設(shè)計(jì)值。對(duì)于冷熱源系統(tǒng)，可在傳統(tǒng)的遞推最小二乘法的基礎(chǔ)上，采用暖通空調(diào)系統(tǒng)的遺忘因子模糊自整定的系統(tǒng)辨識(shí)法。在變遺忘因子法中，為了跟蹤模型的時(shí)變參數(shù)，需要為不同的設(shè)備模型確定不同的遺忘因子準(zhǔn)則函數(shù)；而運(yùn)用遺忘因子模糊自整定的系統(tǒng)辨識(shí)法后，可實(shí)現(xiàn)各設(shè)備模型通用一個(gè)遺忘因子準(zhǔn)則函數(shù)，既減少了確定各模型遺忘因子準(zhǔn)則函數(shù)的繁瑣工作，又能保證計(jì)算精度。

2.2 合理選擇設(shè)備

使用容量過(guò)大的設(shè)備在建設(shè)投資及運(yùn)行能耗上都存在浪費(fèi)。因此，根據(jù)設(shè)計(jì)冷、熱負(fù)荷選擇容量相當(dāng)?shù)脑O(shè)備，并確定合理的安全系數(shù)，是降低暖通空調(diào)系統(tǒng)能耗的有效措施之一。另外，在暖通空調(diào)系統(tǒng)中應(yīng)用變頻器控制風(fēng)機(jī)和水泵也是有效的節(jié)能方法。這是因?yàn)楫?dāng)變頻器使風(fēng)機(jī)和泵的速度降下來(lái)的時(shí)候，可減少的電動(dòng)機(jī)能耗是非常巨大的（可以認(rèn)為節(jié)約的電能與電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的三次方成正比）。

2.3 實(shí)施動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)

室外溫度的不斷變化，以及用戶(hù)對(duì)室內(nèi)溫度設(shè)定值的經(jīng)常調(diào)節(jié)，使得暖通空調(diào)系統(tǒng)的負(fù)荷也不斷變化；因此應(yīng)對(duì)暖通空調(diào)系統(tǒng)進(jìn)行相應(yīng)的動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)，例如將比例積分微分（PID）控制器的增益因子優(yōu)化和調(diào)節(jié)模糊控制器的新型設(shè)計(jì)方法運(yùn)用到暖通空調(diào)系統(tǒng)中。

2.4 引入自動(dòng)運(yùn)行監(jiān)測(cè)系統(tǒng)

運(yùn)用暖通空調(diào)故障檢測(cè)與診斷（FDD）技術(shù)對(duì)系統(tǒng)的運(yùn)行過(guò)程進(jìn)行實(shí)時(shí)的故障檢測(cè)與診斷，可實(shí)現(xiàn)暖通空調(diào)系統(tǒng)的容錯(cuò)控制，并對(duì)災(zāi)難性故障進(jìn)行預(yù)警，針對(duì)災(zāi)難性故障的具體情況采用相應(yīng)的控制措施，從而提高系統(tǒng)運(yùn)行的可靠性和安全性。暖通空調(diào)系統(tǒng)在應(yīng)用了故障檢測(cè)和診斷調(diào)試技術(shù)后，能實(shí)現(xiàn)節(jié)能20%～30%的效果[12]。

針對(duì)暖通空調(diào)系統(tǒng)的檢測(cè)和控制存在時(shí)間滯后，無(wú)法完全滿(mǎn)足人體舒適性的要求，且會(huì)造成額外的耗能?？刹捎妙A(yù)測(cè)平均投票值（Predicted Mean Vote，PMV）計(jì)算法、多傳感器數(shù)據(jù)融合算法及基于D-S證據(jù)理論的最小風(fēng)險(xiǎn)決策算法以保證暖通空調(diào)系統(tǒng)做出合理的決策。以決策結(jié)果為依據(jù)可實(shí)現(xiàn)最優(yōu)的空氣量調(diào)節(jié)，提高空氣處理系統(tǒng)的響應(yīng)速率。最后利用LabVIEW開(kāi)發(fā)環(huán)境來(lái)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)融合算法，提高暖通空調(diào)系統(tǒng)的快速性和穩(wěn)定性，從而保證人體的舒適性，并減少暖通空調(diào)系統(tǒng)的能耗[13]。

3 建筑節(jié)能對(duì)工程造價(jià)管理的影響

節(jié)能建筑造價(jià)控制的相關(guān)數(shù)據(jù)表明，采用節(jié)能措施必然會(huì)造成建筑建造成本的相對(duì)和絕對(duì)增加[14]。但一般來(lái)講，采用建筑物節(jié)能措施的投資可在建筑物使用5～7年的時(shí)間里通過(guò)節(jié)能收回。節(jié)能建筑的造價(jià)控制措施主要在工程可行性研究，以及設(shè)計(jì)、施工三個(gè)階段內(nèi)實(shí)現(xiàn)。

3.1 工程可行性研究階段

工程建設(shè)項(xiàng)目的可行性研究是根據(jù)國(guó)民經(jīng)濟(jì)長(zhǎng)期發(fā)展規(guī)劃、地區(qū)發(fā)展規(guī)劃和行業(yè)發(fā)展規(guī)劃的要求，對(duì)擬建項(xiàng)目及擬建方案所涉及的社會(huì)、經(jīng)濟(jì)、技術(shù)等各方面情況進(jìn)行深入調(diào)查研究、經(jīng)濟(jì)分析和論證，以及對(duì)項(xiàng)目建成后的經(jīng)濟(jì)效益進(jìn)行科學(xué)預(yù)測(cè)和評(píng)價(jià)的過(guò)程；其目的是為項(xiàng)目投資決策提供科學(xué)、準(zhǔn)確的依據(jù)，從而有效地規(guī)避風(fēng)險(xiǎn)，提高投資的經(jīng)濟(jì)效果和社會(huì)效果，并為開(kāi)展下一步工作打下基礎(chǔ)。

項(xiàng)目前期的可行性研究乃至項(xiàng)目決策的正確與否，直接關(guān)系到項(xiàng)目建設(shè)的成敗、工程造價(jià)的高低、投資效果的好壞，關(guān)系到項(xiàng)目的使用功能能否得到最大程度的發(fā)揮。故造價(jià)管理和控制的相關(guān)人員應(yīng)當(dāng)在這個(gè)階段進(jìn)行節(jié)能方案總體造價(jià)的編制和評(píng)價(jià)，并將評(píng)價(jià)的結(jié)果交給相關(guān)負(fù)責(zé)人，以便指導(dǎo)方案的優(yōu)化和實(shí)施。

3.2 設(shè)計(jì)階段

建筑節(jié)能初期階段設(shè)計(jì)應(yīng)結(jié)合軟件BIM（建筑信息模型）建模技術(shù)與建筑能耗分析進(jìn)行。運(yùn)用BIM技術(shù)創(chuàng)建的虛擬建筑模型包含了建筑的所有信息，將這個(gè)虛擬建筑模型導(dǎo)入建筑能耗分析軟件后，建筑能耗分析軟件可以自動(dòng)識(shí)別、轉(zhuǎn)換并分析模型中包含的大量建筑數(shù)據(jù)信息，由此即可方便快捷地得到建筑能耗分析結(jié)果。以BIM技術(shù)為核心的多種建筑3D CAD軟件正日趨完善和成熟，對(duì)于提高設(shè)計(jì)質(zhì)量、縮短設(shè)計(jì)時(shí)間、節(jié)約成本很有幫助[16]。

3.3 施工階段

在確保建筑施工整體質(zhì)量的前提下，應(yīng)按照節(jié)能建筑的施工指標(biāo)，采用當(dāng)前先進(jìn)的新型建筑施工用料以及施工新科技，爭(zhēng)取最大限度地提升建筑整體架構(gòu)的保溫隔熱性能以及建筑用能系統(tǒng)的使用效率，從而使建筑供熱系統(tǒng)的能源消耗得到大幅降低。

4 結(jié)束語(yǔ)

節(jié)能建筑并非必然是高成本建筑。技術(shù)及管理人員應(yīng)在節(jié)能建筑項(xiàng)目建設(shè)的各個(gè)階段進(jìn)行技術(shù)、經(jīng)濟(jì)分析與比較，利用方案比選、價(jià)值工程以及灰色聚類(lèi)理論等手段降低節(jié)能建筑的建造成本[19]；在工程造價(jià)的管理和研究中，樹(shù)立起工程項(xiàng)目全生命周期造價(jià)（或費(fèi)用）的概念和工程造價(jià)動(dòng)態(tài)管理、目標(biāo)管理等理念，跳出單純的、靜態(tài)的“確定與控制”的思路[20]；應(yīng)及時(shí)采用前沿的理論模型、先進(jìn)的設(shè)計(jì)手段、新型的節(jié)能材料和卓越的管理措施來(lái)降低節(jié)能建筑的造價(jià)，力爭(zhēng)以最少投入獲得最多的收益，從而在激烈的節(jié)能建筑市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)中掌握主動(dòng)權(quán)，并推動(dòng)節(jié)能建筑的長(zhǎng)遠(yuǎn)發(fā)展。

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