基于节能技术的建筑生命周期成本讨论

解皓，李洋，崔俏 （东北大学江河建筑学院，辽宁 沈阳 110169）

生命周期成本（Life Cycle Cost，LCC）可以被定义为在一个项目的生命时期里所有费用发生的总和，如获得和拥有成本的合计[1]。初始成本是许多企业和政府机构在做出采购决定时所需考虑的重要事项，然而对于LCC这种所谓“从摇篮到坟墓”的考量，在过去的几十年间变得愈发的重要，并逐步在大部分工业部门中获得了广泛的应用。

1965年由美国后勤管理研究所撰写并递交至美国国防部一份名为《设备采购中的生命周期成本计算》的报告中，LCC这个概念第一次被提出[2]。在这之后的1970年～1973年，美国国防部基于这份报告又陆续出版了《生命周期成本计算采购指南(中期)》、《设备采购中的生命周期成本计算-案例手册》和《系统购置生命周期成本计算指南(中期)》等三份指导性文件[3～5]。1971年美国国防部在所发布的《主要防御系统的购置》中以部分篇幅对LCC问题加以论述[6]。

在美国之外的国家中，英国皇家特许测量师学会于1971年引入了一种收集有关建筑物运行成本数据的方法，并在1977年由英国工业部发表了《资产管理中的生命周期成本计算》[7]。但在建筑领域，美国是世界上最早将LCC与建筑两者用法律形式紧密结合的国家。美国1978年公布的《国家节能政策法案》提出联邦政府有责任促进节能技术在建筑中的使用，建立可以估算和比较建筑LCC的方法，并且所有的建筑都应展示使用LCC方法的信息[8]。在此之后，建筑LCC的理论和方法逐步被更多的国家重视和认可。

1 建筑LCC与节能技术的关系

如果从较长的一段时期来看，仅凭借节能技术和设备的普及运用是否能够真正地降低建筑能源消耗总量实际上是存在疑问的。图1展示了美国能源信息管理署所提供的从1980年～2020年美国住宅用户的能源消耗情况[9]。尽管这40年间每年的能源消耗情况均有所区别，但整体趋势是不断增加的。图2展示了自2010年起经济合作与发展组织（Organisation for Economic Co-operation and Development，OECD）国家和非OECE国家的电能消耗情况及至2050年的预测[10]。从图中可以清晰地观察到，居住建筑用电和商业建筑用电消费在两个国家群体中均不断上升，其中非OECE国家的上升趋势更为明显，两图中所展示的现象可以从多方面来解释。例如，随着人口的不断增多，人类需要更多的建筑物来居住；或者随着经济和技术的不断发展，人类有能力去建造更多的商业建筑等。

图1 美国住宅部门每年能源消耗情况（1980-2020）

随着时代的发展，人们对建筑物所能提供的舒适环境要求越来越高，建筑物的质量和科技含量也在不断地增加。然而，图1和图2中的数据在某种程度揭示了建筑节能技术的发展和运用，并不能阻止或者抵消建筑能耗的整体增长。特别是在建筑自身要求提供更高的舒适环境水准的时候，采用先进建筑节能技术和设备未必能够抵消由于该水准提高而带来的能源消耗。这就需要政府和社会公众从多个角度来考虑建筑节能问题，尽量避免仅从技术的角度来思考。

图2 建筑电能消耗（2010-2050）

尽管部分建筑节能技术本身并不会直接导致建筑成本的上升，但如果从整体上观察建筑成本的上升和采用建筑节能技术的程度与范围是相关的。经济因素方面的考虑在很多情况下往往制约着建筑节能技术的推广和应用。然而，建筑物通常都是具有一定长度的使用寿命，如果决策者在考虑是否选择某建筑节能技术的时候，能够了解到其所关注时间段内应用该技术所带来的经济方面影响，这将有助于决策者进行理性决策。此外，合适的经济分析方法还可以帮助政府提高整个国家经济资源的应用效率，而这种效率的提高在适当的引导下将有助于提高其他类型资源的应用效率。

2 建筑LCC研究目的和意义

就建筑领域而言，LCC理论和方法可以帮助使用者从经济方面针对某个项目来进行理性决策。对LCC进行计算和分析的目的在于保持计划内所要求质量和功能性的前提下，对可选择方案进行总体的费用评估，进而选择对所有者成本最低的方案。LCC最重要的任务就是确认某建筑项目的经济影响；其次，要将这些经济影响以货币的方式进行表达。

LCC理论和方法对推广建筑节能技术、降低建筑能源消耗有着积极的意义。在建筑项目的开发和建设过程中，成本是一个非常重要的问题。现有的经验表明，在某个建筑的生命周期中，运营和维护的成本可能要远远超过初始成本。通常来说，建筑项目采取节能设计往往会导致初始成本的增加。出于经济方面的考虑，以建筑商或投资者等为代表的建筑项目利益相关者，在考虑导致初始成本增加的方案时经常持消极态度。然而，如果建筑师在建筑的初始设计阶段即运用LCC方法，可以在预算允许范围内将合适的建筑节能技术融入到设计方案之中，并且建筑师有能力将采用该方案所产生的经济成本和收益状况向前述利益相关者进行合理的说明。在这种情况下，尽管建筑初始成本有可能增加，但出于长期经济效益的考虑，可以根据自身的实际情况来决定是否选择此方案。从此方面看，LCC理论和方法可以促进建筑节能技术的推广。

3 建筑LCC的作用与限制

LCC是一个决策的工具、一个管理的工具和一个维护的指引，之所以称为决策的工具是因为其能够被用来在不同的项目、设计或者建筑材料中做出选择；称其为管理的工具是因为能够被用来评估一个建筑物在生命期内运行的费用；称其为维护的指引是因为能够被用来预测一个建筑物在生命期内每一年所需要的维护和运营任务[11]。

建筑业是自然资源的主要消耗者之一，如果不能够对建筑物的未来表现进行可靠的预测将导致资源和经济上的浪费，而LCC的出现可以帮助解决该问题，并可以预测建筑物在生命周期内的表现且可对设计进行优化[12]。LCC概念在建筑领域中已经变得越来越重要，但到目前为止该方法的应用有两个主要的限制：首先是有关LCC数据的缺乏；其次是该技术本身的复杂性[13]。

LCC技术对数据有着过多的依赖，而这些数据的精确性经常会受到质疑，政府应通过法律法规强制性地要求建筑项目执行LCC分析，要求所有的参与者提高相关数据的收集水平，并必须将这些数据向内部或外部的公众公开[14]。LCC方法不能够去处理那些不可逆的决策，同时会忽视两种情况：①该建筑的所有者仍属于未知；②目前的所有者不考虑未来的费用产生情况[15]。

LCC技术在建筑的初始设计过程中并未得到充分的应用。客户对建筑的初始成本的关注程度、建筑设计软件的复杂性以及相关数据获得的局限性等可被视为影响LCC技术应用的部分原因[16]。尽管LCC技术对计算某建筑项目在不同阶段的复杂成本状况是非常有效的，并且该技术已经变得越发的重要，但理解并掌握LCC方法的专业人士，缺乏使其应用受到明显的限制[17]。此外，计算LCC的过程当中还应考虑一些外部的不确定性因素的影响（例如，建筑物功能性的改变或技术的改变等）[18]。

4 我国建筑LCC研究存在的问题

我国建筑领域的科研人员对LCC的研究尽管在最近十余年不断发展，并取得了一定的成果，但与国外的同类研究相比，从整体上仍处于起步阶段，属于少数人的研究。我国的部分学者对建筑LCC的理论和方法有一定了解，可较为系统和深入的研究较少。这种研究质量上的差距主要体现在以下几个方面。

4.1 缺乏对建筑LCC相关国际标准或者其他国家标准的了解

自国际标准化组织的ISO15686-5在2006年正式公布之后，国外对建筑LCC进行研究的学者大都对该标准有一定程度的了解，并将其作为在建筑领域研究LCC理论和方法所必备的基础性文献之一。部分国外的学者对不同国家针对建筑LCC所制定的相关标准也有较好的掌握（例如，挪威3454标准等）。相比较而言，我国很多进行相关领域研究的学者对此问题并未加以重视。所发表的文献中较少有关于ISO15686-5或其他类似标准的内容。尽管偶见某些国内学者谈及ISO15686-5等标准与LCC之间的关系，但是少有学者能够较为正确地对二者之间的联系进行讨论和分析。

4.2 不清楚建筑LCC和全生命成本（W-hole Life Cost,WLC）的区别和联系

经过多年的发展，国际上有关建筑LCC的研究已经将各种成本进行了更为细致的归类。ISO15686-5标准中将LCC和WLC之间的联系和区别进行了较为清晰的说明和解释。相比较而言，WLC所包含的成本范围要较LCC更加广泛。国外大部分此研究领域的学者对LCC和WLC之间的关系有着较为清楚的认识。然而我国相当一部分学者将LCC和WLC术语或概念混淆使用，并不了解各自的实际内涵，对计算LCC和WLC所需的成本组成要素范围和数量往往因个人的理解或意愿的差异而不同，进而失去比较的基础。

4.3 混淆LCC和生命周期评价（Life Cycle Assessment,LCA）的概念

虽然LCC和LCA方法均可对某建筑项目进行评测，但LCC和LCA所关心的侧重点存在差异。LCC的着重点主要在于所研究对象经济成本方面的问题，而LCA所关注的是研究对象的环境表现。国际标准化组织所公布的ISO 14040和ISO 14044可以被视为研究LCA的基础性文献。我国建筑领域的学者对LCA的研究比对LCC的研究要深入一些，但仍有部分文献内容显示出其对LCC和LCA在基本概念上的差别并无清晰的认识。

4.4 对建筑LCC的经济评估方法和分析步骤缺乏了解

建筑LCC的经济评估方法实际上有多种，每一种经济评估方法都对应着一定的应用范围。同时，每种方法实际上都具有各自优点和缺点。我国学者对建筑LCC的经济评估方法通常都集中在回收期方法和净现值方法，较少有对其他类型的经济评估方法进行研究和应用。相关文献内容中较难看到对计算LCC所涉及的诸如实际成本、名义成本、折现成本和现值等变量的分析和说明。对LCC分析步骤的认识也是较为模糊。此外，对LCC计算和分析过程当中所涉及的不确定性和风险的处理问题在国内文献中也较少被提及。

4.5 与建筑LCC相关的数据分类和处理方法未充分掌握

在计算建筑LCC的过程当中，数据的收集和确认无疑是不可或缺的基础性环节。但我国学者对该问题较少有深入的认识。例如，LCC中的分析期应如何确认、如何对某建筑部件进行寿命预测、如何寻找和定义LCC成本数据的来源和层次、各类LCC成本数据变量究竟应该包括哪些内容等，前述研究建筑LCC所需的基本问题很难在我国学者的文献中寻找到合适的答案。

5 结语

在能源消耗总量不断增加的背景下，建筑业的能源消耗问题不容忽视。降低建筑能源消耗总量不应仅凭借建筑节能技术自身的发展，政府和社会公众应从多个角度出发来考虑建筑节能问题。就建筑领域而言，LCC理论和方法可以帮助人们从经济方面针对某个项目来进行理性的决策。此外，其对推广建筑节能技术、降低建筑能源消耗也有着积极的意义。

LCC在建筑项目决策、管理、维护和运营方面的作用愈发受到重视。数据获取困难、技术方法复杂以及专业人士缺乏等问题是LCC在实际运用过程中所面临的主要难点。我国建筑LCC研究存在的问题在于：缺乏对建筑LCC相关国际标准或者其他国家标准的了解；不清楚建筑LCC和WLC的区别和联系；混淆LCC和LCA的概念；对建筑LCC的经济评估方法和分析步骤缺乏了解；与建筑LCC相关的数据分类和处理方法未充分掌握。在未来的研究中可关注以上几方面问题，并结合实际案例进行分析。