绿色建筑节水项目全生命周期增量成本经济模型*

柴宏祥 胡学斌 彭述娟 王天云

(1.重庆大学三峡库区生态环境教育部重点实验室,重庆 400045;2.中建七局第二建筑有限公司,安徽合肥 230011)

目前,关于绿色建筑在节能、节水、节地、节材、居住环境和环境保护等方面的技术创新研究和应用已成为热点[1-4].同时,各国研究机构也对采用绿色建筑技术措施后的相关管理、评价以及经济性等问题的研究给予了高度关注[5-8].在绿色建筑领域,当新的单项绿色建筑技术和新型材料或产品等拟在建筑中使用时,原来一般是以直接增量成本作为决策的参考[9-11],目前已逐渐发展到从全生命周期的角度对新技术和新材料的使用增量成本进行核算,特别是各国的绿色建筑均是从建筑节能发展而来,目前对单项建筑节能技术或整体建筑节能体系的全生命周期增量成本研究相对比较深入[12-16].

节水是绿色建筑的重要组成部分,在现行的美国LEED、英国BREAM、日本CASBEE等国外绿色建筑评价体系和我国《绿色建筑评价标准》中,节水均占重要的地位.与绿色建筑中的建筑节能相比,绿色建筑节水技术的开展和实施均相对滞后,这与政府或开发商、民众对绿色建筑节水项目的增量成本认识模糊有很大的关系.目前对其增量成本的研究和应用鲜有报道[17],主要原因,一是绿色建筑节水技术研究和应用相对节能发展滞后;二是节水技术产生的增量成本比节能等技术产生的增量成本的贡献率低,受关注程度不够.

针对以上问题,文中提出了绿色建筑节水项目直接增量成本计算方法和全生命周期增量成本经济模型,并通过示范工程进行实例模拟验证,为政府、决策部门或开发商的正确投资决策提供科学方法与理论依据.

1 绿色建筑节水项目增量成本经济模型

绿色建筑节水项目为了达到《绿色建筑评价标准》,相对传统建筑,使用了一系列的节水技术和措施,其建造成本高于一般传统建筑.此外,由于雨水、中水处理系统及非传统水源回用水系统等的使用,服务期的运行成本也高于传统建筑.绿色建筑节水项目之所以在国内推动缓慢,对其增量成本的考虑是开发商决策的重要影响因素.

1.1 绿色建筑节水项目直接增量成本

由于考虑全生命周期的增量成本存在未来的很多不确定因素,对于政府、决策部门或开发商而言,短期的节水项目直接增量成本更受关注.

增量成本(Incremental Cost,C)是从边际成本概念发展而来的,其经济学概念是指在现有技术和生产水平条件下,增加特定产出量(容量或业务量)所导致的成本增加额[18].增量成本是短期决策时的重要成本概念,强调决策的相关成本只限于与该决策有关联的成本项目.因此,绿色建筑节水项目增量成本指在建造符合《绿色建筑评价标准》的目标下,因使用了节水技术而增加的成本.细化到具体项目的增量成本即为在综合考虑同期同类型、同开发商建造传统建筑成本的基础上,采用节水技术后设计变化引起相应成本变化的额度.因此,可以确定绿色建筑节水项目直接增量成本的计算思路:(1)根据项目节水设计方案,计算给排水工种的建造成本; (2)基于传统建筑的设计思路进行给排水的模拟设计,计算相应给排水工种的建造成本;(3)以上两项建造成本的差额即为绿色建筑节水项目直接增量成本.

1.2 绿色建筑节水项目全生命周期增量成本

绿色建筑节水项目相对传统建筑而言,在节水项目建造前的规划设计会产生增量设计成本,在项目移交之后将会产生运营和维护成本.从建筑全生命周期角度分析,建筑未来的运行和维护成本要远大于它的建设造价,且先期建设造价的高低对未来的运营和维护成本的高低会产生很大的影响,高的建设造价可能引起未来运营维护成本的大幅度降低,从而带来节能建筑在整个生命周期内成本的降低.因此,以全生命周期增量成本作为项目的决策分析指标,相对直接增量成本更具备科学性.

1.2.1 绿色建筑节水项目全生命周期增量成本构成

绿色建筑节水项目全生命周期增量成本由初始成本和未来成本构成,详细分解如表1所示.

表1 绿色建筑节水项目全生命周期增量成本的构成要素Table 1 Composition of incremental cost in the full life cycle of water-saving p rojects for green building

1.2.2 绿色建筑节水项目全生命周期增量成本经济模型

为体现绿色建筑在全生命周期内的的货币时间价值,采用净现值指标作为绿色建筑节水项目全生命周期增量成本的衡量指标.根据表 1,对绿色建筑节水项目全生命周期增量成本各分项解析如下:

(1)初始成本C1

初始成本C1即直接增量成本.

(2)能耗药耗成本C2

能耗药耗成本 C2是指绿色建筑使用非传统水源时的处理运行能耗药耗费,是每年重复发生的,故该部分的增量成本为

式中:P1为处理运行非传统水源单位水量的能耗药耗单价,元/m3;Q为年非传统水源处理量,m3/a;r为利率;T为全生命研究周期,a;(P/A,r,T)=A◦

[(1+r)T-1]-1◦(1+r)T◦r-1.

(3)维修成本C3

维修成本 C3是指绿色建筑节水项目的日常维修费,是每年重复发生的,故该部分的增量成本为

式中:P2为绿色建筑节水项目年维修成本,元/a.

(4)人工成本C4

人工成本 C4是指绿色建筑节水项目的日常运行维修发生的人工费,是每年重复发生且逐年增长的,属于等比数列现金流量的资金时间价值计算,故该部分的增量成本为

式中:P3为第1年时的绿色建筑节水项目日常运行年人工成本;s为人工费增长率;nnr为等比数列现金流量的时间,即全生命周期研究时间T,a.

(5)设备替换成本C5

设备替换成本 C5是指绿色建筑节水项目的设备替换费,15年更换设备一次,研究周期为 50年,即只更换3次,满足复利为R1=[(1+7.721%)15-1]=205.14%的等额现金流量.故该部分的增量成本为

式中:P4为绿色建筑节水项目的设备费;R1为设备替换成本C5的计算复利;n1为研究周期内的设备替换次数.

(6)大修成本C6

大修成本C6是指绿色建筑节水项目的大修费.绿色建筑节水项目大修频率满足 6～10年/次的离散均匀分布,本项目以 8年/次大修做为基准频率,研究周期为 50年,即满足复利为 R2=[(1+ 7.721%)8-1]的等额现金流量,故该部分的增量成本为

式中:P5为绿色建筑节水项目每次的大修费;R2为大修增量成本计算复利;n2为研究周期内的大修次数.

(7)残余值C7

残余值C7转化现值为

式中:C8为绿色建筑节水项目在全生命周期末的残余值,元;(P/F,r,T)=F◦(1+r)-T.

(8)全生命周期增量成本经济模型

由前述成本构成,可得绿色建筑节水项目全生命周期增量成本经济模型

2 绿色建筑节水项目增量成本解析

2.1 示范项目节水措施及工程量增量概述

示范项目为我国西部某绿色建筑小区,该小区规划占地26.33万m2,总建筑面积29.7万m2,示范工程设计目标达到《绿色建筑评价标准》三星级要求,实现节能、节水、节材、节地和保护环境的目的.该项目采取了供水系统技术、中水处理与回用技术、雨水收集与利用技术、人工湖水质保障技术、非传统水源输配系统安全保障等技术措施,节水率达到37.8%,非传统水源利用率达到30.4%.每年减少市政供水20.2万t,利用非传统水源14.6万t.

该项目采用了节水技术后增加了建造和运营工程量,由此产生了一系列的增量成本.同时,采用节水技术后,传统建筑的建筑给排水方式发生了改变,如取消了原传统建筑给排水的小区雨水收集与排放方式,在计算工程量增量时,这部分交叉的雨水收集与排放系统工程量应予扣除.该项目实施节水措施后增加的工程量如表2所示.

表2 绿色建筑节水项目工程量增量统计表1)Table 2 Statistics of incremental quantities in the water-saving project ofgreen building

2.2 示范项目直接增量成本计算

根据国家概预算有关规定与当地定额,对表 2的工程量增量进行工程概算,其中各项目分项的增量投资已包含设计费用,雨水收集处理与利用系统分项已扣除原传统建筑给排水的小区雨水收集与排放方式的工程投资,由此计算得出该小区节水项目增量总投资及建筑增量成本,结果如表3示.

表3 节水项目直接增量成本与单位建筑面积直接增量成本表Table 3 Direct incremental cost and construction incremental cost per unit area of the demonstration project

由表 3可见,示范工程节水项目的直接增量成本为 623.4万元,单位建筑面积直接增量成本为21.0元/m2.

2.3 示范项目全生命周期增量成本计算

结合国家概预算有关规定与当地定额,对式(7)中的各参数进行解析,得出该示范项目全生命周期增量成本经济模型变量的基准参数值如表4所示.

表4 示范项目参数基准值Table 4 Consulted values of function variables of the demonstration project

将表4的函数变量基准值代入式(7),得到

即该绿色建筑节水项目全生命周期增量成本净现值为 936万元,单位建筑面积全生命周期增量成本为31.5元/m2.

3 结语

文中针对目前绿色建筑行业刚刚兴起阶段开发商和民众对绿色建筑节水项目增量成本认识模糊的问题,系统地分析了绿色建筑节水项目直接增量成本和全生命周期增量成本的构成,提出了直接增量成本的计算方法,采用净现值衡量指标的形式构建了含初始成本和未来成本在内的全生命周期增量经济模型,为政府、决策部门或开发商的正确决策提供科学方法与理论依据.

将绿色建筑节水项目直接增量成本和全生命周期增量成本经济模型在西部某绿色建筑住宅小区节水示范项目进行模拟,结果表明:该示范项目单位建筑面积直接增量成本为21.0元/m2,单位建筑面积全生命周期增量成本为31.5元/m2,表明了该模型的合理性和实用性.

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