内蒙古地区低能耗居住建筑费用效益分析

金国辉 姬晨辉

(内蒙古科技大学建筑与土木工程学院 内蒙古包头 014010)

引 言

内蒙古地区属于我国严寒地区，采暖期较长，一般为五到七个月，居住建筑的采暖能耗大，因此，要对内蒙古地区的低能耗居住建筑进行重点关注[1]。低能耗居住建筑的初期投资比较大，投资回收期比较长，低能耗居住建筑的经济性问题越来越突出，费用效益分析也变得越来越重要。

本文采用全寿命周期成本理论研究低能耗居住建筑的费用和经济效益，并以内蒙古包头市某高校低能耗学生公寓为例，对内蒙古严寒区低能耗居住建筑费用效益问题进行分析。

1 低能耗居住建筑全寿命周期费用效益分析方法

低能耗居住建筑全寿命周期是指低能耗居住建筑从开始实施，到建成投产、运行，再到报废拆除，所经历的时间。结合实际情况，考虑到目前我国节能改造设计施工技术、节能产品质量等因素影响，本文把低能耗居住建筑的寿命周期设定为50年[2]。

1.1 低能耗居住建筑费用分析

低能耗居住建筑费用为在居住建筑建造的过程中初始建造费用和所采用的节能技术费用总和，包括:初始化投资费用，运行费用，拆除费用。初始化投资费用包括:决策费用，设计费用，施工费用[3]。

IC——为初始化投资费用

MC——为运行费用

DC——为拆除费用

1.2 低能耗居住建筑效益分析

根据全寿命周期成本理论，低能耗居住建筑效益是指低能耗居住建筑在其寿命周期内进行了节能技术措施，减少了其资金、社会、环境三部分的成本及取得的经济收益。围护结构对低能耗居住建筑的节能起着至关重要的作用，需要分别计算出低能耗居住建筑的能耗量和非节能居住建筑的能耗量，则围护结构的节能量为:

Ql——为非节能居住建筑能耗量

Qf——为低能耗居住建筑能耗量

1.3 低能耗居住建筑费用效益分析指标

本文主要是从低能耗居住建筑的费用和经济效益入手，运用费用效益分析方法对低能耗居住建筑做经济效益分析，选取净现值、动态投资回收期、收益和费用比率作为费用效益分析指标。

(1)净现值

净现值在全寿命周期建筑项目中，即为低能耗居住建筑的效益和费用的差值，是分析低能耗居住建筑是否盈利的指标。

净现值计算公式:

式中:NPV——净现值

CI——增量效益

CO——增量费用

ic——折现率

n——使用年份

净现值大于零的方案是可以考虑接受的，用净现值可以将节能建筑全寿命周期内的成本费用和经济效益以现值的形式直观表现出来。

(2)动态投资回收期

动态投资回收期考虑了资金的时间价值，为低能耗居住建筑节能效益回收成本的时间。需要与净现值结合使用。计算公式:

T——动态投资回收期

计算公式:

(3)收益和费用比率

低能耗居住建筑的收益和费用比率定义为低能耗居住建筑中总的经济效益现值与费用现值的比值。计算公式:

R——收益和费用效益比

R＞1时，其方案可行，反之不可行。收益和费用比率高的方案更优。

2 内蒙古严寒区低能耗居住建筑实例

2.1 工程实例

本文以内蒙古包头市某高校低能耗学生公寓为例，建筑总面积为147433 m2，学生公寓层数一般为五层或六层，体型系数0.28;非节能居住建筑以包头市1980-1981年住宅通用设计、4个单元6层楼，体型系数为0.3的建筑物为标准，外墙一般为粘土实心砖或空心砖建成，室内舒适度比较差，围护结构的热工性能也比较差。非节能与低能耗居住建筑围护结构方案如(表1)所示。

表1 围护结构方案

低能耗居住建筑和非节能居住建筑围护结构的传热系数如(表2)所示，低能耗居住建筑围护结构的热工性能参数达到《严寒和寒冷地区居住建筑节能设计标准》(JGJ26-2010)的要求。

表2 非节能与低能耗居住建筑围护结构的传热系数

2.2 采暖能耗分析

根据此高校低能耗学生公寓和非节能学生公寓的建筑面积和建筑面积的平米热价，能够得到学生公寓采暖费，并且根据内蒙古自治区各年的煤炭能源价格，能够计算出学生公寓每年的煤炭能源消耗量。如(表3)所示。

表3 某高校学生公寓能源消耗状况

由(表3)可以看出某高校低能耗学生公寓，平均年节约能耗量达3444.41t。节能率达53%，节能效益非常显著，满足《严寒和寒冷地区建筑节能设计标准》(JGJ26-2010)围护结构承担45%的要求。

3 经济效益分析

3.1 经济参数确定

(1)低能耗居住建筑的全寿命周期

本文把低能耗居住建筑的全寿命周期取为50年。

(2)折现率

本文取折现率为6%。

(3)能源价格增长率

该高校学生公寓所用的采暖能源主要为煤炭，根据秦皇岛海运煤炭交易市场发布的环渤海动力煤价格指数，取630元/吨，能源价格增长率为6%[4]。

(4)实际节能效率

本文初步按照100%的实际节能率考虑，实际节能率会随着使用年份的增加而降低。

(5)维修费用

根据《住宅专项维修基金管理办法》，低能耗居住建筑维修费用约为建筑安装工程费的5%-8%，本文假设在全寿命周期中每十年维修一次，维修费用为初始费用的 5%[5]。

3.2 结果分析

本文将低能耗居住建筑与非节能居住建筑主要围护结构的费用进行对比，非节能居住建筑的围护结构费用要比低能耗居住建筑的围护结构费用少1561.8万元。选取净现值、动态投资回收期、收益和费用比率三个经济指标对低能耗居住建筑进行分析。现金流出为低能耗居住建筑围护结构的费用，现金流入为每年节省的能源费用。详细计算如(表4)所示。

表4 低能耗居住建筑全寿命周期现金流量表

由上表计算得，低能耗居住建筑围护结构的净现值NPV为8393.4万元，即全寿命周期内可以产生8393.4万元的净收益，大于0。计算动态投资回收期:

低能耗居住建筑围护结构动态投资回收期为7.6年，满足基本投资回收期小于10年的要求，可以短期收回并产生收益。

计算收益和费用比率:

低能耗居住建筑围护结构的收益和费用比率为6.4，其方案可行，有较好的经济效益。

4 全寿命周期费用分析

4.1 非节能居住建筑全寿命周期费用分析

(1)初始投资

该非节能居住建筑总面积为147433 m2，前期建造费用共计:12089.5万元。

(2)运行费用

该非节能居住建筑运行费用为每年的采暖费用(考虑煤炭能源价格每年6%的增长率)。

(3)残值费用

残值费用为居住建筑初始投资的4%，残值费用为:12089.5*4%=483.58万元。

假设非节能居住建筑的寿命周期为50年，以6%的折现率进行折现，则非节能居住建筑的全寿命周期费用为:

4.2 低能耗居住建筑全寿命周期费用分析

(1)初始投资

低能耗居住建筑比非节能居住建筑在建造时增加投资1561.8万元，所以低能耗居住建筑的初始投资为13651.3万元。

(2)运行费用

该非节能居住建筑运行费用为每年的采暖费用(考虑煤炭能源价格每年6%的增长率)。

(3)维修费用

维修费用与上述中一样为初始改造费用的5%，为78.1*4=312.4万元。

(4)残值费用

残值费用为:13651.3*4%=546.1万元。

假设低能耗居住建筑的寿命周期为50年，以6%的折现率进行折现，则非节能居住建筑的全寿命周期费用为

4.3 全寿命周期费用对比分析

以上计算的非节能居住建筑与低能耗居住建筑的全寿命周期是在假设50年的前提下求得的，如果周期发生变化，其费用也会相应的改变，下面假设非节能居住建筑与低能耗居住建筑的全寿命周期分别为30年、40 年、60 年，来对此进行分析[6]。如(表5)所示。

表5 不同寿命周期非节能与低能耗居住建筑全寿命周期费用对比

从表中可以看出随着周期的延长，费用降低幅度越大，节能效果就越明显。从全寿命周期的角度可以看出，低能耗居住建筑的经济效益比较明显，在经济上有一定的优越性，低能耗居住建筑更具有推广的价值和意义。

5 结束语

本文运用全寿命周期费用原理分析了内蒙古寒冷区低能耗居住建筑费用效益的构成。选取内蒙古寒冷区某高校低能耗学生公寓实例进行采暖能耗分析以及经济效益分析，计算分析了低能耗居住建筑的围护结构各经济指标，最后通过对比非节能居住建筑，进行全寿命周期费用分析。结果表明:低能耗居住建筑围护结构的费用可以在短期内收回并产生良好的经济效益，在全寿命周期费用分析中，全寿命周期费用会随着周期的延长而增长，降低幅度也会随之变大，可以看到低能耗居住建筑的经济效益明显，在经济上有一定的优越性。

[1]仇红涛.内蒙古地区居住建筑节能综合评价研究[D].包头:内蒙古科技大学，2012.

[2]刘玉明.基于LCCA的既有居住建筑节能改造成本效益分析[J].土木工程学报，2011(44):44-10.

[3]周志宇，董聪.居住建筑节能改造的成本效益分析[J].建筑经济，2014(5):92-95.

[4]殷显焕.大连地区节能住宅全寿命经济效益评价研究[D].大连:大连理工大学，2009.

[5]武宝伟.节能建筑全寿命周期综合经济分析研究[D].西安:西安科技大学，2014.

[6]孙帅.基于全寿命周期理论的寒冷地区节能住宅经济效益评价[D].济南:山东建筑大学，2011.