內蒙古地區低能耗居住建筑費用效益分析

金國輝 姬晨輝

(內蒙古科技大學建筑與土木工程學院 內蒙古包頭 014010)

引 言

內蒙古地區屬于我國嚴寒地區，采暖期較長，一般為五到七個月，居住建筑的采暖能耗大，因此，要對內蒙古地區的低能耗居住建筑進行重點關注[1]。低能耗居住建筑的初期投資比較大，投資回收期比較長，低能耗居住建筑的經濟性問題越來越突出，費用效益分析也變得越來越重要。

本文采用全壽命周期成本理論研究低能耗居住建筑的費用和經濟效益，并以內蒙古包頭市某高校低能耗學生公寓為例，對內蒙古嚴寒區低能耗居住建筑費用效益問題進行分析。

1 低能耗居住建筑全壽命周期費用效益分析方法

低能耗居住建筑全壽命周期是指低能耗居住建筑從開始實施，到建成投產、運行，再到報廢拆除，所經歷的時間。結合實際情況，考慮到目前我國節能改造設計施工技術、節能產品質量等因素影響，本文把低能耗居住建筑的壽命周期設定為50年[2]。

1.1 低能耗居住建筑費用分析

低能耗居住建筑費用為在居住建筑建造的過程中初始建造費用和所采用的節能技術費用總和，包括:初始化投資費用，運行費用，拆除費用。初始化投資費用包括:決策費用，設計費用，施工費用[3]。

IC——為初始化投資費用

MC——為運行費用

DC——為拆除費用

1.2 低能耗居住建筑效益分析

根據全壽命周期成本理論，低能耗居住建筑效益是指低能耗居住建筑在其壽命周期內進行了節能技術措施，減少了其資金、社會、環境三部分的成本及取得的經濟收益。圍護結構對低能耗居住建筑的節能起著至關重要的作用，需要分別計算出低能耗居住建筑的能耗量和非節能居住建筑的能耗量，則圍護結構的節能量為:

Ql——為非節能居住建筑能耗量

Qf——為低能耗居住建筑能耗量

1.3 低能耗居住建筑費用效益分析指標

本文主要是從低能耗居住建筑的費用和經濟效益入手，運用費用效益分析方法對低能耗居住建筑做經濟效益分析，選取凈現值、動態投資回收期、收益和費用比率作為費用效益分析指標。

(1)凈現值

凈現值在全壽命周期建筑項目中，即為低能耗居住建筑的效益和費用的差值，是分析低能耗居住建筑是否盈利的指標。

凈現值計算公式:

式中:NPV——凈現值

CI——增量效益

CO——增量費用

ic——折現率

n——使用年份

凈現值大于零的方案是可以考慮接受的，用凈現值可以將節能建筑全壽命周期內的成本費用和經濟效益以現值的形式直觀表現出來。

(2)動態投資回收期

動態投資回收期考慮了資金的時間價值，為低能耗居住建筑節能效益回收成本的時間。需要與凈現值結合使用。計算公式:

T——動態投資回收期

計算公式:

(3)收益和費用比率

低能耗居住建筑的收益和費用比率定義為低能耗居住建筑中總的經濟效益現值與費用現值的比值。計算公式:

R——收益和費用效益比

R＞1時，其方案可行，反之不可行。收益和費用比率高的方案更優。

2 內蒙古嚴寒區低能耗居住建筑實例

2.1 工程實例

本文以內蒙古包頭市某高校低能耗學生公寓為例，建筑總面積為147433 m2，學生公寓層數一般為五層或六層，體型系數0.28;非節能居住建筑以包頭市1980-1981年住宅通用設計、4個單元6層樓，體型系數為0.3的建筑物為標準，外墻一般為粘土實心磚或空心磚建成，室內舒適度比較差，圍護結構的熱工性能也比較差。非節能與低能耗居住建筑圍護結構方案如(表1)所示。

表1 圍護結構方案

低能耗居住建筑和非節能居住建筑圍護結構的傳熱系數如(表2)所示，低能耗居住建筑圍護結構的熱工性能參數達到《嚴寒和寒冷地區居住建筑節能設計標準》(JGJ26-2010)的要求。

表2 非節能與低能耗居住建筑圍護結構的傳熱系數

2.2 采暖能耗分析

根據此高校低能耗學生公寓和非節能學生公寓的建筑面積和建筑面積的平米熱價，能夠得到學生公寓采暖費，并且根據內蒙古自治區各年的煤炭能源價格，能夠計算出學生公寓每年的煤炭能源消耗量。如(表3)所示。

表3 某高校學生公寓能源消耗狀況

由(表3)可以看出某高校低能耗學生公寓，平均年節約能耗量達3444.41t。節能率達53%，節能效益非常顯著，滿足《嚴寒和寒冷地區建筑節能設計標準》(JGJ26-2010)圍護結構承擔45%的要求。

3 經濟效益分析

3.1 經濟參數確定

(1)低能耗居住建筑的全壽命周期

本文把低能耗居住建筑的全壽命周期取為50年。

(2)折現率

本文取折現率為6%。

(3)能源價格增長率

該高校學生公寓所用的采暖能源主要為煤炭，根據秦皇島海運煤炭交易市場發布的環渤海動力煤價格指數，取630元/噸，能源價格增長率為6%[4]。

(4)實際節能效率

本文初步按照100%的實際節能率考慮，實際節能率會隨著使用年份的增加而降低。

(5)維修費用

根據《住宅專項維修基金管理辦法》，低能耗居住建筑維修費用約為建筑安裝工程費的5%-8%，本文假設在全壽命周期中每十年維修一次，維修費用為初始費用的 5%[5]。

3.2 結果分析

本文將低能耗居住建筑與非節能居住建筑主要圍護結構的費用進行對比，非節能居住建筑的圍護結構費用要比低能耗居住建筑的圍護結構費用少1561.8萬元。選取凈現值、動態投資回收期、收益和費用比率三個經濟指標對低能耗居住建筑進行分析。現金流出為低能耗居住建筑圍護結構的費用，現金流入為每年節省的能源費用。詳細計算如(表4)所示。

表4 低能耗居住建筑全壽命周期現金流量表

由上表計算得，低能耗居住建筑圍護結構的凈現值NPV為8393.4萬元，即全壽命周期內可以產生8393.4萬元的凈收益，大于0。計算動態投資回收期:

低能耗居住建筑圍護結構動態投資回收期為7.6年，滿足基本投資回收期小于10年的要求，可以短期收回并產生收益。

計算收益和費用比率:

低能耗居住建筑圍護結構的收益和費用比率為6.4，其方案可行，有較好的經濟效益。

4 全壽命周期費用分析

4.1 非節能居住建筑全壽命周期費用分析

(1)初始投資

該非節能居住建筑總面積為147433 m2，前期建造費用共計:12089.5萬元。

(2)運行費用

該非節能居住建筑運行費用為每年的采暖費用(考慮煤炭能源價格每年6%的增長率)。

(3)殘值費用

殘值費用為居住建筑初始投資的4%，殘值費用為:12089.5*4%=483.58萬元。

假設非節能居住建筑的壽命周期為50年，以6%的折現率進行折現，則非節能居住建筑的全壽命周期費用為:

4.2 低能耗居住建筑全壽命周期費用分析

(1)初始投資

低能耗居住建筑比非節能居住建筑在建造時增加投資1561.8萬元，所以低能耗居住建筑的初始投資為13651.3萬元。

(2)運行費用

該非節能居住建筑運行費用為每年的采暖費用(考慮煤炭能源價格每年6%的增長率)。

(3)維修費用

維修費用與上述中一樣為初始改造費用的5%，為78.1*4=312.4萬元。

(4)殘值費用

殘值費用為:13651.3*4%=546.1萬元。

假設低能耗居住建筑的壽命周期為50年，以6%的折現率進行折現，則非節能居住建筑的全壽命周期費用為

4.3 全壽命周期費用對比分析

以上計算的非節能居住建筑與低能耗居住建筑的全壽命周期是在假設50年的前提下求得的，如果周期發生變化，其費用也會相應的改變，下面假設非節能居住建筑與低能耗居住建筑的全壽命周期分別為30年、40 年、60 年，來對此進行分析[6]。如(表5)所示。

表5 不同壽命周期非節能與低能耗居住建筑全壽命周期費用對比

從表中可以看出隨著周期的延長，費用降低幅度越大，節能效果就越明顯。從全壽命周期的角度可以看出，低能耗居住建筑的經濟效益比較明顯，在經濟上有一定的優越性，低能耗居住建筑更具有推廣的價值和意義。

5 結束語

本文運用全壽命周期費用原理分析了內蒙古寒冷區低能耗居住建筑費用效益的構成。選取內蒙古寒冷區某高校低能耗學生公寓實例進行采暖能耗分析以及經濟效益分析，計算分析了低能耗居住建筑的圍護結構各經濟指標，最后通過對比非節能居住建筑，進行全壽命周期費用分析。結果表明:低能耗居住建筑圍護結構的費用可以在短期內收回并產生良好的經濟效益，在全壽命周期費用分析中，全壽命周期費用會隨著周期的延長而增長，降低幅度也會隨之變大，可以看到低能耗居住建筑的經濟效益明顯，在經濟上有一定的優越性。

[1]仇紅濤.內蒙古地區居住建筑節能綜合評價研究[D].包頭:內蒙古科技大學，2012.

[2]劉玉明.基于LCCA的既有居住建筑節能改造成本效益分析[J].土木工程學報，2011(44):44-10.

[3]周志宇，董聰.居住建筑節能改造的成本效益分析[J].建筑經濟，2014(5):92-95.

[4]殷顯煥.大連地區節能住宅全壽命經濟效益評價研究[D].大連:大連理工大學，2009.

[5]武寶偉.節能建筑全壽命周期綜合經濟分析研究[D].西安:西安科技大學，2014.

[6]孫帥.基于全壽命周期理論的寒冷地區節能住宅經濟效益評價[D].濟南:山東建筑大學，2011.