綠色建筑節(jié)能技術經濟評價研究

李璐璐 李曉娟

福建農林大學交通與土木工程學院

0 引言

我國經濟迅速發(fā)展的幾十年間，消耗資源的速度不斷增長，環(huán)境污染、自然資源逐漸匱乏等問題接踵而來。為了減小建筑行業(yè)對能源材料的損耗和對環(huán)境的破壞，我國引入了符合當下發(fā)展現狀的綠色建筑。然而社會普遍認為綠色建筑的成本比傳統(tǒng)建筑高且經濟效益低，因此如何直觀、科學地評價綠色建筑，使更多人了解綠色建筑的優(yōu)越性成了重要的研究方向。

早在20 世紀60 年代，建筑師保羅就將生態(tài)建筑這一理念第一次帶進大家的視野[1]。爾后由于資源危機催生出了太陽能、水能等各種節(jié)能技術，推動了建筑進一步發(fā)展[2]。1980 年，外國學者提出了更符合可持續(xù)發(fā)展理念的綠色建筑并對綠色建筑節(jié)能技術進行了一系列研究。Yiannis Nikolaidis等人[3]通過利用多種經濟衡量指標對綠色建筑中不同節(jié)能技術的經濟效益進行了全面的評價，得出最具價值的節(jié)能技術。Samari Milad等人[4]以馬來西亞綠色建筑發(fā)展為例，運用定量分析法確定了當前綠色建筑發(fā)展的最重要的障礙并提出了一系列建議。Subhash Varma、Sivakumar Palaniappan[5]研究了不同國家采用的綠色建筑標準和方案，以印度為例對其綠色建筑方案進行了分析優(yōu)化。劉鑫[6]針對建筑行業(yè)消耗能源巨大的問題，提出并分析了節(jié)能技術在綠色建筑中的應用和優(yōu)勢。梁焰興[7]從房地產的角度闡述了房地產行業(yè)發(fā)展綠色建筑節(jié)能技術的必要性，并分析了如何更好地應用節(jié)能技術推動綠色建筑的發(fā)展。沈芳亮[8]針對環(huán)境污染和資源短缺等問題提出在建筑中利用綠色節(jié)能技術的方法，分析國內建筑的能耗構成。

本文通過分析計算綠色建筑中各個節(jié)能技術的增量成本和效益，結合相關指標組成綠色建筑節(jié)能技術的經濟評價體系。研究讓更多的人通過節(jié)能技術認識到綠色建筑的經濟性，從而促進綠色建筑的發(fā)展，并且為綠色建筑中有關節(jié)能技術的選優(yōu)提供重要的參考和建議，為綠色建筑的發(fā)展貢獻微薄之力。

1 綠色建筑節(jié)能技術設計

1.1 綠色建筑節(jié)能技術的內涵

綠色建筑即提供安全、適宜的條件，節(jié)約資源、減少對環(huán)境影響且符合可持續(xù)發(fā)展理念的建筑。綠色建筑不同于一般的建筑，其要求對資源的有效利用和對環(huán)境的污染最小化，是人與自然界和諧共處的代表[9]。推廣綠色建筑，推動建筑業(yè)向節(jié)約資源、保護環(huán)境方面發(fā)展，節(jié)能技術成為建筑業(yè)必不可少的重要環(huán)節(jié)。秉持可持續(xù)發(fā)展的思想和保護環(huán)境的原則，節(jié)能技術按應用的取向效果分為節(jié)能和使用太陽能、水能等可再生能源。

1.2 綠色建筑節(jié)能技術設計的應用途徑

綠色建筑節(jié)能技術主要可分為：建筑圍護結構、暖通空調、能源綜合利用、可再生能源和照明與電氣等方面的節(jié)能技術[10]。

（1）建筑圍護結構節(jié)能技術

建筑圍護結構節(jié)能技術是以特殊的技術和材料降低建筑圍護結構的熱導率，確保綠色建筑具有良好的保溫隔熱性能。在寒冷的時候減少熱量的散失以節(jié)約能源；在炎熱的時候減少建筑內外的熱量傳遞，防止室溫過高。

（2）暖通空調節(jié)能技術

暖通空調節(jié)能技術通過在空調系統(tǒng)中應用冷、熱泵和余熱回收等技術，使系統(tǒng)實現節(jié)約能源。

（3）能源綜合利用節(jié)能技術

能源綜合利用節(jié)能技術通過在建筑中使用累加器節(jié)能利用技術，CCHP 和熱回收技術以充分利用能源，減少能源消耗。

（4）可再生能源利用技術

可再生能源利用技術，即盡可能使用太陽能，水和其他可再生能源，減少非再生能源的使用，體現其可持續(xù)性。

（5）照明與電氣節(jié)能技術

照明與電氣節(jié)能技術可以通過合理利用自然采光和使用LED 燈等綠色照明節(jié)能技術和相關節(jié)能電氣設備以減少能耗，實現建筑節(jié)能。

2 建立綠色建筑節(jié)能技術經濟評價體系

2.1 增量成本和效益的相關理論

（1）綠色建筑節(jié)能技術增量成本

綠色建筑增量成本是為了滿足綠色標準要求而額外投入的資金費用。本文所研究的綠色建筑節(jié)能技術增量成本即為其中一部分，是為了達到綠色建筑標準要求在節(jié)能技術方面額外投入的費用。

（2）綠色建筑節(jié)能技術效益

綠色建筑的效益是由于采用綠色策略而節(jié)約的費用和對社會、環(huán)境等帶來好的方面影響作用。本文研究的綠色建筑節(jié)能技術效益指綠色建筑因使用節(jié)能技術而產生的經濟效益。

2.2 綠色建筑節(jié)能技術增量成本和效益的計算

2.2.1 綠色建筑節(jié)能技術增量成本計算

為構建綠色建筑節(jié)能技術經濟評價體系，首先對綠色建筑在節(jié)能技術方面的增量成本進行計算[11]。而綠色建筑增量成本可表現為它與同地區(qū)、規(guī)模和功能的普通建筑相比多投入的資金，可用公式(1)計算：

其中節(jié)能技術增量成本為綠色建筑在節(jié)約能源方面多投入的資金，是其中的一部分，用式(2)表示：

節(jié)能技術所具有的增量成本發(fā)生在建筑物的全生命周期內，計算時應考慮時間價值[12]。以建造完成并使用的時間作為分界，將綠色建筑節(jié)能技術的增量成本分為初始和未來增量成本。初始和未來增量成本分別對應周期內建造階段和使用階段投入的成本。其中未來增量成本需要折現，以一年為周期。其全生命周期內的節(jié)能技術增量成本見公式(3)：

2.2.2 綠色建筑節(jié)能技術效益計算

在計算綠色建筑節(jié)能技術的增量成本后，對產生的經濟效益進行計算。本文節(jié)能技術帶來的效益為經濟效益，因此直接利用市場價格計算，見公式(4)：

節(jié)能技術的經濟效益體現在建筑的全生命周期內，考慮其時間價值，將其效益分為在建造階段的初始效益和在使用階段的未來效益[13]。節(jié)能技術效益可通過公式(5)計算：

2.3 建立綠色建筑節(jié)能技術經濟評價體系

2.3.1 經濟評價指標的選擇與應用

為構建一個綠色建筑節(jié)能技術經濟評價體系，需要在前文基礎上結合各個經濟評價指標共同評價綠色建筑在節(jié)能技術方面所具有的經濟性。

研究基于綠色建筑全生命周期，因此在經濟評價指標的選擇上考慮時間價值，即選用具有動態(tài)性的指標：凈現值、動態(tài)投資回收期以及內部收益率，同時凈現值可以衍生出兩種評價指標，即凈現值指數和凈現值貢獻率[14]。在運用評價體系時，需要根據對象選用合適的經濟評價指標。主要可分為各個節(jié)能技術和綠色建筑整體的節(jié)能技術。

（1）對各個節(jié)能技術進行評價

在各經濟評價指標中將選用動態(tài)投資回收期、內部收益率、凈現值指數和凈現值貢獻率對節(jié)能技術之間進行經濟性對比，評價最具優(yōu)越性、最值得投資的節(jié)能技術。

（2）對綠色建筑整體的節(jié)能技術進行評價

用動態(tài)投資回收期、內部收益率和凈現值指數來評價綠色建筑在節(jié)能技術方面所具有的經濟性，對綠色建筑整體的節(jié)能技術評價主要目的是為體現應用節(jié)能技術綠色建筑相較于基準建筑在經濟上的優(yōu)越性，表現為是否值得綠色建筑在節(jié)能技術方面進行投資。

3 應用實例

3.1 項目概況

合肥萬達文旅新城四期1#公共建筑由合肥萬達城投資有限公司投資開發(fā)的綠色地產項目，總投資額約為9 000 萬元。項目方案由安徽省建筑科學研究設計院設計完成，該項目被評為二星級綠色建筑。項目效果圖見圖1。

圖1 項目效果圖

該項目由高層客房和底層商鋪用房構成?？偨ㄖ娣e為95 053．92 m2。地上建筑27 層，建筑高度99．14 m，面積88 704．86 m2；地下1 層，面積6 349．06 m2。建筑密度31．94%，綠地率25．08%。該建筑使用年限為50年，建筑為二級結構設計安全等級、丙類抗震類別、甲級地基設計、B 類場地粗糙度類別。

3.2 綠色建筑節(jié)能技術應用

在萬達文旅新城項目中應用且達標的綠色建筑節(jié)能技術有以下幾項：（1）外墻使用憎水型半硬質巖棉板，外窗采用斷熱鋁合金中空玻璃，屋面使用JM 無機防火保溫板；（2）在暖通節(jié)能方面選用具有變頻功能的分體式空調；(3)在公共區(qū)域使用LED 節(jié)能燈具，使用節(jié)能電梯取代傳統(tǒng)電梯；(4)在屋頂安裝太陽能光伏系統(tǒng)替代非清潔能源供電系統(tǒng)。

3.3 綠色建筑節(jié)能技術經濟評價

3.3.1 增量成本分析

該項目在節(jié)能技術方面已達標的相關技術措施和其增量成本，見表1。

其中，項目的未來增量成本是在使用過程中相較基準建筑所增加的費用投入，其表現為綠色建筑節(jié)能技術應用的系統(tǒng)和設備在使用過程中產生的電費、材料費、人工費等。外墻、屋面、外窗采取的節(jié)能技術在使用過程中不需要額外的投入，沒有未來增量成本。節(jié)能電梯與一般電梯相比，在使用過程中并無增加的額外成本費用，因此也不計未來增量成本。分體空調的運用是為了便于項目中的分區(qū)控制，雖沒有達到節(jié)約能源的標準且價格和普通空調相差無幾，但在區(qū)分空調區(qū)域等條目有得分，因此仍列入表中。

運用公式（5）計算該建筑在節(jié)能技術方面的全生命周期增量成本，見表2。

計算得出，項目節(jié)能技術的初始增量成本為215．08 萬元，僅為總投資額的2．4%，可見應用節(jié)能技術不需要投入太多的增量成本，方案是可行的。從全生命周期看，綠色建筑節(jié)能技術所帶來的增量成本大部分花費在建造階段，在使用階段較少，主要是因為節(jié)能設備在提高其性能的同時其耐用性和易維護性也在不斷提升，使綠色建筑在節(jié)能技術方面投入的增量成本有所降低。

3.3.2 效益分析

綠色建筑中節(jié)能技術所產生的經濟效益，可以通過在使用階段節(jié)約的電費計算：

（1）建筑圍護結構節(jié)能技術

該技術通過減少空調的負荷量節(jié)約用電，從而實現節(jié)能。該項目通過此技術每年節(jié)約空調用電量為85 738 kWh，按1 元/kWh 計算，每年節(jié)約了電費約8．6 萬元，即該項目的建筑圍護結構節(jié)能效益為8．6萬元。

（2）照明與電氣節(jié)能技術

公共區(qū)域、樓梯間、過道、電梯間和機房等均使用LED 燈具，共1 356 套。該項目年照明用電量為1 264 954．7 kWh，年照明用電時間為2 580 h。基準建筑的用電指標為9 W/m2。，該項目的年照明節(jié)能效益為9．4萬元。

該項目采用的功率為12 kW、節(jié)能率為45%的節(jié)能電梯。普通電梯年用電量為33 318 kWh，該項目年電梯節(jié)能效益為6 萬元，年照明與電器節(jié)能效益為15．4萬元。

（3）可再生能源利用節(jié)能技術

該項目采用太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)，當地一年的輻照量為1 205．94 kWh/m2，系統(tǒng)發(fā)電板共占面積491．04 m2，光能到電能轉換效率為15%，系統(tǒng)發(fā)電的效率為80%。該系統(tǒng)年總發(fā)電量為71 059．77 kWh，年可再生能源利用節(jié)能效益為7．1 萬元。匯總各項節(jié)能技術的經濟效益并計算該項目全生命周期效益，見表3。

表1 節(jié)能技術相關措施增量成本表

表2 節(jié)能技術全生命周期增量成本表

表3 節(jié)能技術全生命周期效益表

由表3 可見，該項目的節(jié)能技術在全生命周期的效益為567．76 萬元，為項目總投資額的6．3%，為節(jié)能技術總增量成本的2．62 倍。下文將通過結合經濟指標形成的經濟評價體系對該項目節(jié)能技術的增量成本和效益進行分析比較，以作出較為準確的評價。

3.3.3 綠色建筑節(jié)能技術經濟評價體系分析

將該項目的增量成本設為支出、效益設為收入，計算各節(jié)能技術的各個經濟評價指標，建立綠色建筑經濟評價體系分析表，見表4。

表4 經濟評價體系分析表

根據表4節(jié)能技術的各經濟評價指標的數值和各節(jié)能技術分別進行分析評價。

(1)對各個節(jié)能技術進行評價

由表4 所示，照明與電氣節(jié)能技術的各方面的經濟評價指標數值均比其他顯得卓越。其動態(tài)投資回收期需要5 年10 個月左右，遠低于其他節(jié)能技術；其內部收益率達到了23．6%，比其他節(jié)能技術內部收益率累加高，表示該節(jié)能技術的投資具有很強的抗通貨膨脹能力；凈現值指數達到了299．02%，表示其在回收成本后還能產生每投資1元可獲得近3 元的效益，獲利能力遠超其他節(jié)能技術；凈現值貢獻率超過了一半，表明該項目若在各節(jié)能技術投入相等的資金，照明與電氣節(jié)能技術能產生63．31%的效益。由此可見，照明與電氣節(jié)能技術比其他節(jié)能技術可以帶來更多效益。可再生能源利用技術在各項指標中僅次于照明與電氣節(jié)能技術，也屬于較值得資金投入的項目。而建筑圍護結構節(jié)能技術投入的增量成本費用最高，但是帶來的經濟效益卻是最低。

（2）對綠色建筑整體的節(jié)能技術進行評價

從整體上看，綠色建筑在節(jié)能技術方面的經濟效益很顯著。該項目僅需9 年10 個月即可回收在節(jié)能技術方面的總增量成本，在接受范圍之內；項目總節(jié)能技術的內部收益率為14．21%，比銀行的貸款基準利率約高2 倍；總節(jié)能技術的凈現值指數達到了145．84%，充分展現了該項目在節(jié)能技術方面投資可行性。使用綠色建筑節(jié)能技術會使項目增加額外的成本費用，但占總費用比例較小，且這部分成本費用能給投資商、消費者帶來更大的經濟效益。

4 結論

本文通過對綠色建筑節(jié)能技術經濟效益的研究，得出綠色建筑在全生命周期中投入節(jié)能技術能帶來可觀的經濟回報，展現了綠色建筑節(jié)能技術的優(yōu)越性和良好的經濟效益。通過對比分析該項目的各項節(jié)能技術，并根據得出的結果為未來綠色建筑在節(jié)能技術方面的設計提出以下建議：

（1）該項目照明與電氣節(jié)能技術可以帶來的經濟效益最為顯著，在設計開發(fā)綠色建筑時應該充分利用該節(jié)能技術，多使用節(jié)能燈具、節(jié)能電梯等節(jié)能設備，另外還可以充分利用自然光，如采用反射高窗和棱鏡窗等方法；

（2）建筑圍護結構節(jié)能技術所能帶來的經濟效益較低，所以可以在滿足用戶基本需求的情況下，盡可能地將有限的資金側重投入到其他節(jié)能技術方面，從而提高總體的節(jié)能技術經濟效益；

（3）在暖通空調節(jié)能技術中采取的措施過少，且僅在于滿足綠色建筑的條文要求，得到應有的得分而并沒有帶來額外的經濟效益，因此，在設計綠色建筑時可以對該項目的暖通空調節(jié)能技術方面作進一步改善，如增加冷熱能回收系統(tǒng)、利用變頻技術等；

（4）在可再生能源利用節(jié)能技術中，因為項目建筑較高故采取了更具經濟性的太陽能光伏系統(tǒng)方案而舍棄了太陽能熱水器方案。因此在設計綠色建筑時也要根據建筑自身情況、特點來選擇使用最具經濟性的可再生能源利用節(jié)能技術措施。