基于全生命周期成本的綠色建筑節(jié)能設(shè)計(jì)優(yōu)化研究

[摘要]隨著我國建筑工程技術(shù)的逐步發(fā)展，綠色建筑的概念已被提上日事議程，綠色建筑理念正在被廣泛應(yīng)用于建筑工程當(dāng)中。綠色建筑的優(yōu)化節(jié)能設(shè)計(jì)也應(yīng)隨之加強(qiáng)。綠色建筑的基本內(nèi)涵可歸納為：減輕建筑對環(huán)境的負(fù)荷，即節(jié)約能源及資源；提供安全、健康、舒適性良好的生活空間；與自然環(huán)境親和，做到人及建筑與環(huán)境的和諧共處、永續(xù)發(fā)展。

[關(guān)鍵詞]全生命周期成本；綠色建筑；節(jié)能設(shè)計(jì)優(yōu)化 文章編號：2095-4085（2016）03-0035-02

建筑全生命周期成本優(yōu)化是以全生命周期優(yōu)化理論和方法為主要依據(jù)，并協(xié)調(diào)組合項(xiàng)目各種要素，實(shí)現(xiàn)縮減建筑全生命周期成本的過程。綠色建筑的節(jié)能優(yōu)化貫穿于建筑全生命各階段，其強(qiáng)調(diào)了對建筑功能和生命周期成本的綜合分析及具體優(yōu)化。

1全生命周期成本的綠色建筑設(shè)計(jì)

綠色建筑設(shè)計(jì)理念包括以下幾個方面：

節(jié)能能源——充分利用太陽能，采用節(jié)能的建筑轉(zhuǎn)護(hù)結(jié)構(gòu)，減少采暖和空調(diào)的使用。根據(jù)自然通風(fēng)的原理設(shè)置風(fēng)冷系統(tǒng)，使建筑能夠有效地利用主導(dǎo)風(fēng)向。建筑采用適應(yīng)當(dāng)?shù)貧夂驐l件的平面形式及總體布局。

節(jié)約資源——在建筑設(shè)計(jì)、建造和建筑材料的選擇中，考慮資源的合理使用和處置，盡量采用天然材料，力求使資源可再生利用。如節(jié)水。

回歸自然——外部強(qiáng)調(diào)與周邊環(huán)境相融合，和諧一致、動靜互補(bǔ)，做到保護(hù)自然生態(tài)環(huán)境。內(nèi)部不使用對人體有害的建筑材料和裝修材料。

綠色建筑的建造特點(diǎn)——對建筑的地理?xiàng)l件有明確的要求，土壤中不存在有毒、有害物質(zhì)，地溫適宜，地下水純凈，地磁適中。

據(jù)資料顯示，我國陸地每年接受的太陽輻射總量幾乎等于1.7萬噸標(biāo)準(zhǔn)煤燃燒產(chǎn)生的熱量，可見將太陽能合理地應(yīng)用于建筑中，可以在實(shí)現(xiàn)我國建筑行業(yè)發(fā)展的同時(shí)達(dá)到對能源消耗的大幅度縮減，真正實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排的可持續(xù)發(fā)展目標(biāo)，但在此過程中需要注意，建筑對太陽能的應(yīng)用，需要借助燃油、燃?xì)狻岜谩㈦姷容o助資源，而在綠色建筑節(jié)能設(shè)計(jì)中采用何種輔助能源，需要結(jié)合全生命周期成本優(yōu)化理論及綠色建筑項(xiàng)目的實(shí)際情況進(jìn)行確定。

綠色通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)強(qiáng)調(diào)在建筑通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)全生命周期內(nèi)盡可能應(yīng)用可再生能源，最大限度縮減能源、降低能耗，既滿足建筑使用者對建筑物舒適度的需求，又能夠使能源得到最充分的應(yīng)用。而綠色建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)主要包括遮陽系統(tǒng)、外墻節(jié)能系統(tǒng)、門窗節(jié)能系統(tǒng)和屋面節(jié)能系統(tǒng)幾個方面，各方面充分有效的節(jié)能設(shè)計(jì)不僅對綠色建筑的耗能產(chǎn)生直接影響，且對綠色建筑的建設(shè)成本也會產(chǎn)生至關(guān)重要的作用，有利于實(shí)現(xiàn)建筑物的能耗降低以及居住舒適度。

2全生命周期綠色建筑節(jié)能設(shè)計(jì)優(yōu)化

在對圍護(hù)結(jié)構(gòu)全生命周期成本進(jìn)行分析的過程中，需要結(jié)合建筑結(jié)構(gòu)所在區(qū)域的自然特征、項(xiàng)目自身特征以及外圍保溫節(jié)能方式進(jìn)行，進(jìn)而結(jié)合各種保溫材料性能進(jìn)行合理的材料選擇，確定保溫體系方案，構(gòu)建建筑節(jié)能全生命周期成本模型，并利用計(jì)算機(jī)模擬技術(shù)對方案成本進(jìn)行計(jì)算。

在外圍結(jié)構(gòu)經(jīng)濟(jì)性分析和方案選擇過程中要結(jié)合建筑物所在區(qū)域的節(jié)能設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行設(shè)計(jì)，例如江蘇省結(jié)合國家標(biāo)準(zhǔn)確定建筑面積在20 000 m²以上，且存在集中空調(diào)系統(tǒng)的公共建筑節(jié)能設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)要在65%以上，并利用正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)法，在滿足設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)的方案中進(jìn)行選擇，利用節(jié)能軟件對選擇方案進(jìn)行模擬，確定其全年累計(jì)總負(fù)荷和圍護(hù)結(jié)構(gòu)的造型形式。確定綠色建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)節(jié)能方案的初始化建設(shè)成本，要求先對綠色建筑各部件每種構(gòu)造形式的單位造價(jià)進(jìn)行計(jì)算，并換算出單位綠色建筑面積造價(jià)，例如某項(xiàng)江蘇省綠色建筑節(jié)能設(shè)計(jì)中存在兩種最優(yōu)方案，其外窗類型均選用黏土多孔磚、空心磚墻240；窗戶結(jié)構(gòu)均采用斷熱鋁合金單框普通中空玻璃窗；屋頂類型均選擇平屋面；樓板類型前者選擇底部自然通風(fēng)的架空樓板，后者選擇水泥砂漿樓面，經(jīng)過初始化建設(shè)成本計(jì)算其每平方米的造價(jià)分別為324.21元和318.71元。通過計(jì)算第一種方案的全年累計(jì)總負(fù)荷和年能源成本，其分別為每平方米134.26元和116.40元；而第二種方案的全年累計(jì)總負(fù)荷和年能源成本分別為每平方米133.78元和115.99元。

首先，確定全生命周期成本計(jì)算中需要的參數(shù)，其通常包括研究和折現(xiàn)率兩種。現(xiàn)階段綠色建筑的折現(xiàn)期通常由安全報(bào)酬率和風(fēng)險(xiǎn)報(bào)酬率之和計(jì)算獲取。其次，確定全生命周期成本模型。

通常情況下，在考慮資金時(shí)間價(jià)值的情況下，動態(tài)的全生命周期成本的計(jì)算模型公式為：

其中A代表年能源成本、P代表初始建設(shè)成本，50為壽命期，可結(jié)合項(xiàng)目具體情況變動；12%為現(xiàn)代綠色建筑行業(yè)基準(zhǔn)折現(xiàn)率，也會發(fā)生變動；當(dāng)忽視資金時(shí)間價(jià)值的情況下，靜態(tài)的全生命周期成本則可以直接表示為P+A×50，通過將上文中闡述的兩種方案的相應(yīng)數(shù)值，帶人動態(tài)和靜態(tài)全生命周期成本模型中，可以發(fā)現(xiàn)第二種最優(yōu)方案的每年單位建設(shè)成本僅為152.83元，在節(jié)能方面可節(jié)省近4萬元，因此其為相應(yīng)綠色建筑節(jié)能設(shè)計(jì)的最優(yōu)方案，使該綠色建筑在節(jié)能的同時(shí)實(shí)現(xiàn)全生命周期成本的縮減。

3結(jié)語

綜上所述，綠色建筑節(jié)能設(shè)計(jì)是人們在追求建筑功能性、舒適性的同時(shí)更加注重其環(huán)保性的具體體現(xiàn)。基于此，為推動綠色建筑節(jié)能設(shè)計(jì)的持續(xù)穩(wěn)定發(fā)展，縮減綠色建筑節(jié)能設(shè)計(jì)的實(shí)際成本，人們開始逐步重視綠色建筑節(jié)能設(shè)計(jì)的重要意義，并有意識的將全生命周期成本優(yōu)化應(yīng)用于綠色建筑節(jié)能設(shè)計(jì)中，以此達(dá)到綠色建筑建設(shè)企業(yè)實(shí)現(xiàn)社會效益和經(jīng)濟(jì)效益雙贏的目標(biāo)，最終實(shí)現(xiàn)建筑工程的可持續(xù)發(fā)展。