“雙碳”目標(biāo)下超低能耗建筑市場(chǎng)發(fā)展建模及仿真研究

常人龍，滕佳穎

（吉林建筑大學(xué) 經(jīng)濟(jì)與管理學(xué)院，吉林 長(zhǎng)春 130118）

0 引言

隨著城市化水平的提高和人民生活質(zhì)量的不斷改善，我國(guó)城市建設(shè)已由大規(guī)模增量建設(shè)轉(zhuǎn)為存量改造和增量結(jié)構(gòu)調(diào)整并重的形式，建筑業(yè)將面臨新的發(fā)展難題與機(jī)遇。根據(jù)相關(guān)研究，我國(guó)建筑業(yè)全過(guò)程資源消耗所排放的CO2占全國(guó)CO2排放量的比例高達(dá)51.3%[1]，“雙碳”目標(biāo)是當(dāng)下推動(dòng)我國(guó)建筑業(yè)向低碳、低能耗、綠色可持續(xù)發(fā)展轉(zhuǎn)型的重大機(jī)遇。在2030年實(shí)現(xiàn)碳達(dá)峰、2060年實(shí)現(xiàn)碳中和目標(biāo)下，2021年10月21日中共中央辦公廳、國(guó)務(wù)院印發(fā)了《關(guān)于推動(dòng)城鄉(xiāng)建設(shè)綠色發(fā)展的意見(jiàn)》，提出要轉(zhuǎn)變城鄉(xiāng)建設(shè)發(fā)展方式，實(shí)施建筑領(lǐng)域碳達(dá)峰、碳中和行動(dòng)，大力推廣超低能耗建筑，推動(dòng)高質(zhì)量綠色建筑規(guī)?；l(fā)展。超低能耗建筑的發(fā)展應(yīng)用可有效降低碳負(fù)荷，改變建筑業(yè)運(yùn)行使用階段高能耗、高排放的發(fā)展模式，從消費(fèi)端減少碳排放助力建筑業(yè)早日完成“雙碳”目標(biāo)[2]。

我國(guó)學(xué)者對(duì)超低能耗建筑已進(jìn)行大量研究，其研究主要集中于超低能耗建筑關(guān)鍵技術(shù)應(yīng)用[3-5]、節(jié)能潛力[6-8]、增量成本[9-10]以及實(shí)際工程案例能耗分析[11-12]等方面，但在超低能耗建筑大面積推廣發(fā)展方面的研究較少。為此，本文通過(guò)查閱國(guó)內(nèi)外相關(guān)文獻(xiàn)，探析影響超低能耗建筑發(fā)展的主要因素，并構(gòu)建系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)模型，研究推動(dòng)超低能耗建筑發(fā)展的關(guān)鍵因素，為超低能耗建筑的進(jìn)一步推廣提供參考。

1 超低能耗建筑的發(fā)展現(xiàn)狀及影響因素

1.1 超低能耗建筑的發(fā)展現(xiàn)狀

歐洲作為超低能耗建筑發(fā)展最早的地區(qū)之一，已經(jīng)建立起完整的產(chǎn)業(yè)體系。PHI作為國(guó)際上著名的被動(dòng)式建筑檢驗(yàn)與認(rèn)證機(jī)構(gòu)，通過(guò)對(duì)PHI的數(shù)據(jù)庫(kù)分析可以發(fā)現(xiàn)（見(jiàn)圖1），截止到2022年7月，在1838個(gè)經(jīng)PHI認(rèn)證項(xiàng)目中，德國(guó)、法國(guó)、西班牙、英國(guó)和奧地利5個(gè)國(guó)家認(rèn)證數(shù)量居于前列，占全部認(rèn)證數(shù)量的70%左右，我國(guó)僅有37個(gè)，占2%左右。

1.2 超低能耗建筑發(fā)展的影響因素

超低能耗建筑的推廣發(fā)展需從供、需兩端進(jìn)行分析，以政府、開(kāi)發(fā)商、消費(fèi)者、施工單位為主體，關(guān)注政策、市場(chǎng)、技術(shù)、人口、經(jīng)濟(jì)等方面的相關(guān)因素。通過(guò)查閱國(guó)內(nèi)外相關(guān)文獻(xiàn)發(fā)現(xiàn)，阻礙超低能耗建筑推廣發(fā)展的因素如圖2所示。

（1）認(rèn)證評(píng)價(jià)體系不夠完善，缺乏超低能耗建筑評(píng)價(jià)體系。德國(guó)建立了完整的PHI認(rèn)證，瑞士也已經(jīng)建立了Minergie認(rèn)證標(biāo)識(shí)，而國(guó)內(nèi)目前還未建立起符合我國(guó)國(guó)情發(fā)展、適合各氣候區(qū)不同指標(biāo)要求、國(guó)家層面的超低能耗建筑認(rèn)證評(píng)價(jià)體系及標(biāo)識(shí)體系[13-15]。

（2）政策支持力度有待加強(qiáng)?，F(xiàn)階段大部分地方政府多以政策文件的形式對(duì)超低能耗建筑進(jìn)行支持，僅有個(gè)別省市出臺(tái)鼓勵(lì)政策對(duì)示范項(xiàng)目給予資金補(bǔ)助，尚未對(duì)購(gòu)買(mǎi)超低能耗建筑的消費(fèi)者提供相應(yīng)的優(yōu)惠政策。相較于開(kāi)發(fā)超低能耗建筑的增量成本，政府的補(bǔ)貼僅能小幅降低開(kāi)發(fā)單位的增量成本，并不能從根本上提高開(kāi)發(fā)商的積極性[16-18]。

（3）行業(yè)法規(guī)標(biāo)準(zhǔn)不夠健全。國(guó)家層面的標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范還相對(duì)較少，現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)實(shí)施主要以各省市地方政府制定的標(biāo)準(zhǔn)為主，以國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)、行業(yè)及各社會(huì)團(tuán)體制定的規(guī)范為輔同步實(shí)施?，F(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)以設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)為主，關(guān)于項(xiàng)目技術(shù)、管理、驗(yàn)收及后評(píng)價(jià)的標(biāo)準(zhǔn)相對(duì)缺乏。相較于其他建筑，超低能耗建筑運(yùn)維階段的評(píng)估檢查更為重要，因此建立相關(guān)的后評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)至關(guān)重要[17-19]。

（4）宣傳推廣工作不到位，消費(fèi)者認(rèn)知不足。一方面，超低能耗建筑的優(yōu)勢(shì)宣傳不到位，導(dǎo)致消費(fèi)者認(rèn)知不足；另一方面，國(guó)民環(huán)保意識(shí)不強(qiáng)，對(duì)節(jié)能減排，低碳環(huán)保的綠色可持續(xù)發(fā)展道路意識(shí)模糊?，F(xiàn)階段消費(fèi)者購(gòu)置房產(chǎn)還以?xún)r(jià)格、地段、周邊配套作為標(biāo)準(zhǔn)，能耗問(wèn)題并未引起消費(fèi)者的關(guān)注[18-19]。

（5）相關(guān)配套產(chǎn)業(yè)鏈不完善。超低能耗建筑的性能優(yōu)化設(shè)計(jì)以體型系數(shù)、外墻保溫、被動(dòng)式門(mén)窗、高氣密性?xún)?yōu)化為主，其發(fā)展依賴(lài)于高性能保溫材料、門(mén)窗、玻璃等應(yīng)用，相關(guān)材料的研發(fā)利用及低成本生產(chǎn)將直接影響到超低能耗建筑的大面積推廣，因此相關(guān)產(chǎn)業(yè)鏈的發(fā)展至關(guān)重要。

（6）建筑企業(yè)面臨轉(zhuǎn)型難題。面對(duì)被動(dòng)式建筑精細(xì)化設(shè)計(jì)、精益化施工、對(duì)節(jié)點(diǎn)處理及施工管理工作提出更高要求。建筑施工企業(yè)能否改變傳統(tǒng)的粗放式施工方式、落后的管理模式，適應(yīng)新形勢(shì)下高標(biāo)準(zhǔn)、高要求的施工管理模式[20-21]。

（7）規(guī)模化程度不夠?，F(xiàn)階段超低能耗建筑以示范類(lèi)項(xiàng)目為主，規(guī)?；潭炔粔?。投資超低能耗建筑及從事相關(guān)產(chǎn)業(yè)鏈上的工作，短時(shí)間內(nèi)并不能給企業(yè)帶來(lái)相應(yīng)的經(jīng)濟(jì)效益，一定程度上影響超低能耗建筑的規(guī)?；l(fā)展[19，22]。

（8）缺少相關(guān)專(zhuān)業(yè)技術(shù)人員。面對(duì)新的技術(shù)、施工工藝要求，相關(guān)專(zhuān)業(yè)的設(shè)計(jì)、施工、管理人員及監(jiān)督人員面臨嚴(yán)重的不足[18，20]。

（9）運(yùn)行維護(hù)要求高。面對(duì)消費(fèi)者不同的個(gè)性需求，裝修階段的拆、砸、改、釘均會(huì)破壞結(jié)構(gòu)的節(jié)能性。對(duì)消費(fèi)者而言，使用階段的設(shè)備維護(hù)技術(shù)及成本要求也很高[21]。

（10）缺少足夠成熟可借鑒的經(jīng)驗(yàn)。我國(guó)現(xiàn)有超低能耗建筑項(xiàng)目以北方地區(qū)小規(guī)模示范類(lèi)為主，針對(duì)全國(guó)大面積推廣過(guò)程中居民生活習(xí)慣適應(yīng)性難題及建造過(guò)程中的管理、風(fēng)險(xiǎn)、法律法規(guī)及相關(guān)政策的研究不足。雖然歐洲國(guó)家已有成熟的推廣體系，但相對(duì)于我國(guó)龐大的國(guó)土面積，復(fù)雜的地域氣候，以及南北方不同居民生活習(xí)慣的差異，其他國(guó)家的建設(shè)經(jīng)驗(yàn)并不完全適用于我國(guó)的實(shí)際情況[18，23]。

（11）增量成本過(guò)高，短期效益不顯著?，F(xiàn)階段開(kāi)發(fā)超低能耗建筑的增量成本相對(duì)而言還是偏高，短期開(kāi)發(fā)商看不到經(jīng)濟(jì)效益。如果溢價(jià)銷(xiāo)售，消費(fèi)者難以接受；如果平價(jià)銷(xiāo)售，開(kāi)發(fā)商將承受損失，降低了開(kāi)發(fā)商的開(kāi)發(fā)意愿[20-22]。

（12）金融體系不完善。我國(guó)正從追求經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)速度向經(jīng)濟(jì)高質(zhì)量可持續(xù)發(fā)展方向轉(zhuǎn)變，現(xiàn)階段還未建立完善的綠色可持續(xù)發(fā)展金融服務(wù)體系。相比于國(guó)外成熟的綠色建筑信貸、綠色抵押貸款及成熟的碳交易市場(chǎng)，我國(guó)才剛剛建立全國(guó)范圍的碳交易市場(chǎng)，納入碳交易的也僅有電力行業(yè)。我國(guó)的綠色、低碳金融體系還需要進(jìn)一步發(fā)展完善[17，24]。

（13）用能強(qiáng)度的差異。我國(guó)當(dāng)前低舒適、低能耗的普通運(yùn)行模式能耗相較歐美國(guó)家全時(shí)間、全空間的超低能耗模式更低。如果按照歐美的運(yùn)行模式，反而會(huì)導(dǎo)致我國(guó)建筑能耗的升高[21，23]。

（14）人均住房面積增量變小?，F(xiàn)階段我國(guó)人均住房面積40 m2左右，已經(jīng)達(dá)到部分發(fā)達(dá)國(guó)家水平。人均住房面積需求的減緩阻礙了超低能耗建筑的發(fā)展[22]。

2 超低能耗建筑發(fā)展影響因素因果分析

基于關(guān)鍵要素，構(gòu)建驅(qū)動(dòng)因素間因果關(guān)系圖，重點(diǎn)分析內(nèi)部的邏輯關(guān)系，開(kāi)展超低能耗建筑發(fā)展驅(qū)動(dòng)因素間因果關(guān)系的研究。本文利用系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)Vensim及各要素內(nèi)在邏輯關(guān)系，構(gòu)建超低能耗建筑市場(chǎng)發(fā)展系統(tǒng)的因果關(guān)系圖（見(jiàn)圖3），通過(guò)因果回路圖構(gòu)建相關(guān)存量流量模型（見(jiàn)圖4）。

3 超低能耗建筑發(fā)展影響因素?cái)?shù)值仿真

通過(guò)查閱大量資料，調(diào)研相關(guān)專(zhuān)家對(duì)模型參數(shù)進(jìn)行賦值，并從供給端和需求端對(duì)超低能耗發(fā)展影響因素進(jìn)行對(duì)比分析，明確各因素對(duì)超低能耗建筑發(fā)展的影響，以此為超低能耗建筑快速發(fā)展提供理論依據(jù)。

3.1 供給端分析

（1）政策方面

本文分別對(duì)“超低能耗建筑的認(rèn)證”“宣傳引導(dǎo)”“相關(guān)法規(guī)標(biāo)準(zhǔn)的完善程度”進(jìn)行增加50%的變化調(diào)整，探討政策因素的影響，結(jié)果見(jiàn)圖5。

由圖5可知，隨著相關(guān)法規(guī)標(biāo)準(zhǔn)完善程度的增加，超低能耗建筑市場(chǎng)規(guī)模變化不明顯；宣傳引導(dǎo)增加50%也未明顯帶動(dòng)超低能耗建筑的市場(chǎng)規(guī)模；超低能耗建筑認(rèn)證增加50%，可有效推動(dòng)超低能耗建筑市場(chǎng)規(guī)模。因此，超低能耗建筑的認(rèn)證制度越完善，其市場(chǎng)推廣越輕松，越有利于擴(kuò)大超低能耗建筑的市場(chǎng)規(guī)模，而相關(guān)法規(guī)標(biāo)準(zhǔn)的完善程度和政府宣傳引導(dǎo)對(duì)超低能耗建筑推廣影響不顯著。

（2）技術(shù)方面

隨著我國(guó)科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，建筑業(yè)的建造能力和水平突飛猛進(jìn)，使得建筑技術(shù)不斷成熟和進(jìn)步。在智能建造與建筑工業(yè)化協(xié)同發(fā)展的背景下，本文分別對(duì)“被動(dòng)式技術(shù)成熟度”“施工人員的技術(shù)水平”“設(shè)計(jì)師的技術(shù)水平”進(jìn)行提高50%的變化調(diào)整，探討技術(shù)方面改變對(duì)超低能耗建筑規(guī)模的影響，結(jié)果見(jiàn)圖6。

由圖6可知，被動(dòng)式技術(shù)成熟度、施工人員的技術(shù)水平和設(shè)計(jì)師的技術(shù)水平分別提高50%，超低能耗建筑市場(chǎng)規(guī)模均未發(fā)生明顯擴(kuò)張。因此，技術(shù)因素對(duì)超低能耗建筑的規(guī)模影響相對(duì)較小。

（3）金融方面

本文分別對(duì)“金融機(jī)構(gòu)的優(yōu)惠力度”和“金融機(jī)構(gòu)的支持力度”進(jìn)行增加50%的變化調(diào)整，探討金融機(jī)構(gòu)對(duì)消費(fèi)者、開(kāi)發(fā)商進(jìn)行金融支持的影響，結(jié)果見(jiàn)圖7。

由圖7可知，隨著金融機(jī)構(gòu)給予開(kāi)發(fā)單位金融支持的增加，超低能耗建筑市場(chǎng)規(guī)模不斷擴(kuò)大；金融機(jī)構(gòu)給予消費(fèi)者金融優(yōu)惠增加，對(duì)超低能耗建筑市場(chǎng)規(guī)模擴(kuò)張產(chǎn)生一定影響，但其影響明顯弱于金融支持。因此，金融機(jī)構(gòu)給予開(kāi)發(fā)單位金融支持比給予消費(fèi)者金融優(yōu)惠更能推動(dòng)超低能耗建筑市場(chǎng)規(guī)模的發(fā)展。

（4）成本方面

作為超低能耗建筑推廣的首要考慮因素，成本的高低直接決定超低能耗建筑的發(fā)展。本文分別對(duì)“政府補(bǔ)貼”進(jìn)行增加50%、“增量成本”進(jìn)行降低50%的調(diào)整，探析成本對(duì)超低能耗建筑發(fā)展的影響，結(jié)果見(jiàn)圖8。

由圖8可知，超低能耗建筑發(fā)展的增量成本降低50%，可明顯擴(kuò)大超低能耗建筑的市場(chǎng)規(guī)模；政府補(bǔ)貼增加50%，也可擴(kuò)大超低能耗建筑的市場(chǎng)規(guī)模，但效果稍弱于增量成本的降低。因此，超低能耗建筑增量成本的降低比政府補(bǔ)貼的增加更能擴(kuò)大超低能耗建筑的市場(chǎng)規(guī)模。

（5）供給端綜合分析

通過(guò)對(duì)以上各方面的分析，選取因素敏感性較大的“增量成本”“超低能耗建筑的認(rèn)證”“被動(dòng)式技術(shù)成熟度”和“金融機(jī)構(gòu)的支持力度”進(jìn)行綜合分析，結(jié)果如圖9所示。

由圖9可知，增量成本降低的發(fā)展趨勢(shì)顯著優(yōu)于建筑認(rèn)證、技術(shù)成熟度及金融支持增加的發(fā)展趨勢(shì)。因此，增量成本的降低對(duì)超低能耗建筑的推廣效果最好，即成本方面的管控力度能最大程度刺激超低能耗建筑的發(fā)展；金融方面及政策方面的力度次之；技術(shù)方面的影響相對(duì)較小。

3.2 需求端分析

通過(guò)供給端的因素變化可知，各因素雖能刺激超低能耗建筑規(guī)模的發(fā)展，但其效果并不理想。因此，在上面模型保持不變的基礎(chǔ)上改變“人均住房面積”。通過(guò)增加需求，分析超低能耗建筑規(guī)模的發(fā)展變化。為此本文將“期望人均住房面積”由41 m2增加到43 m2，結(jié)果如圖10所示。

由圖10可知，期望人均住房面積增加2 m2，超低能耗建筑市場(chǎng)規(guī)模擴(kuò)大約50%。因此，增加房屋需求端的量能效果比供給端更好，可見(jiàn)現(xiàn)階段房屋需求量降低是阻礙超低能耗建筑發(fā)展的重要影響因素。

4 超低能耗建筑發(fā)展提升策略

針對(duì)超低能耗建筑發(fā)展現(xiàn)存的問(wèn)題，本文從兩方面入手，一方面，進(jìn)行增量結(jié)構(gòu)調(diào)整，擴(kuò)大超低能耗建筑在新建項(xiàng)目中的比例；另一方面進(jìn)行存量改造，推動(dòng)既有建筑節(jié)能改造，將規(guī)模龐大的普通建筑改造成超低能耗建筑，增加超低能耗建筑的市場(chǎng)占有率。

（1）增量結(jié)構(gòu)調(diào)整

城市保障性住房，以政府投資為主的辦公樓、醫(yī)院、學(xué)校、文化體育設(shè)施等，嚴(yán)格按照超低能耗建筑標(biāo)準(zhǔn)規(guī)劃、建設(shè)和運(yùn)行。在農(nóng)村合村并居項(xiàng)目推廣超低能耗建筑，擴(kuò)大超低能耗建筑在農(nóng)村地區(qū)的應(yīng)用推廣，以點(diǎn)帶面迅速形成超低能耗建筑規(guī)?；茝V格局。鼓勵(lì)開(kāi)發(fā)商擴(kuò)大超低能耗建筑在新建項(xiàng)目中的比例，對(duì)新建超低能耗建筑給予專(zhuān)項(xiàng)補(bǔ)貼資金，完善超低能耗建筑低息貸款制度，對(duì)符合超低能耗建筑標(biāo)準(zhǔn)的在一定期間內(nèi)下調(diào)貸款利率。引導(dǎo)資金流向超低能耗建筑，推動(dòng)普通建筑向超低能耗建筑方向發(fā)展。

（2）存量改造

在經(jīng)濟(jì)發(fā)展及人口紅利消退的當(dāng)下，房屋需求量減緩，而普通建筑存量巨大，市場(chǎng)難以消化，對(duì)存量建筑進(jìn)行改造，提高建筑節(jié)能效率才是大趨勢(shì)。首先對(duì)存量建筑開(kāi)展房屋節(jié)能效率評(píng)定工作，全面了解建筑的能耗水平、能耗結(jié)構(gòu)、用能模式，構(gòu)建建筑能耗數(shù)據(jù)庫(kù)。其次，簡(jiǎn)化節(jié)能改造審批流程，完善既有建筑物節(jié)能改造驗(yàn)收體系，對(duì)高能耗建筑進(jìn)行節(jié)能改造，推動(dòng)既有建筑向超低能耗建筑方向轉(zhuǎn)變。

此外，要以降低超低能耗建筑的增量成本為主要目標(biāo)。加大綠色信貸、綠色債券、綠色基金等金融產(chǎn)品在建筑節(jié)能改造、建筑材料研發(fā)項(xiàng)目上的應(yīng)用[24]，大力推廣新材料、新技術(shù)、新工藝的應(yīng)用，將綠色低能耗建材、超低能耗建筑納入碳交易體系，降低增量成本。完善各地區(qū)，各氣候區(qū)域條件下超低能耗建筑技術(shù)應(yīng)用研究，建立適應(yīng)我國(guó)氣候條件的，全方位、多角度超低能耗建筑技術(shù)庫(kù)。加大超低能耗建筑節(jié)能宣傳推廣力度，培養(yǎng)公眾的環(huán)保意識(shí)，有效推動(dòng)綠色節(jié)能環(huán)保技術(shù)的推廣普及。

5 結(jié)語(yǔ)

本文基于全生命周期視角，從超低能耗建筑的供需兩端進(jìn)行分析，以政府、開(kāi)發(fā)商、消費(fèi)者、施工單位為研究主體。通過(guò)建立相應(yīng)的系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)模型，供給端從金融、技術(shù)、政策、成本等4個(gè)方面分析了影響超低能耗建筑發(fā)展的主要因素：金融機(jī)構(gòu)給予開(kāi)發(fā)商相關(guān)金融方面的支持比給予消費(fèi)者支持效果更好；簡(jiǎn)化超低能耗建筑認(rèn)證的復(fù)雜度，降低超低能耗建筑的認(rèn)證難度，能很好地促進(jìn)超低能耗建筑的推廣；直接降低超低能耗建筑的增量成本比政府給予相應(yīng)補(bǔ)貼更能刺激超低能耗建筑的發(fā)展。

通過(guò)對(duì)金融、技術(shù)、政策、成本的綜合分析發(fā)現(xiàn)，成本方面的因素對(duì)超低能耗建筑發(fā)展的影響最大；金融及政策方面的影響次之；技術(shù)方面影響相對(duì)較小。從需求端進(jìn)行對(duì)比分析，發(fā)現(xiàn)需求端的量能變化更能刺激超低能耗建筑發(fā)展?？梢?jiàn)現(xiàn)階段房屋需求量降低是阻礙超低能耗建筑發(fā)展的重要影響因素，并從存量改造和增量結(jié)構(gòu)調(diào)整兩方面提出推廣了策略。

后續(xù)研究可進(jìn)一步拓寬模型量化的數(shù)據(jù)樣本，實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)預(yù)測(cè)超低能耗綠色建筑的發(fā)展趨勢(shì)，并為其發(fā)展決策提供理論依據(jù)。