浅谈既有住宅建筑节能率淘汰值

刘 扬

（齐鲁理工学院土木学院，山东 济南 250100）

0 引言

对一栋老住宅建筑做节能改造，首先是确定其目标节能率，惯常的做法是遵照既有居住建筑节能改造技术规程所给出的强制性指标，也就相当于执行65%的节能率标准[1]。然而这忽略了建筑剩余寿命这个关键因素：即这种当下执行的节能率对于寿命较短的建筑是一种浪费，而对于寿命较长的建筑则会显得不足，从而需要二次改造以跟上整体节能标准提升的步伐。那么，相比一次改造到位，二次改造是否经济？如若不经济，如何引入一种新的节能率指标制定方法？本文就此问题展开讨论。

1 两种节能改造策略的经济性比较

对比两种全寿命周期节能改造策略，一次性改造的优势在于减少了一次人工费用支出，同时也减少了二次改造造成的建筑体损伤；而其缺点在于初期投入成本较高，从而增加资本成本。二次改造则恰恰具备了初期投资较少的优势，但又无法避免多一次人工费用支出且可能损伤建筑体2 点欠缺。总体来看，影响节能改造策略选择的关键因素在于价格指数和资本收益率，前者可细分成材料价格指数、煤炭价格指数和人工价格指数，而后者可参考GDP增长率，4 个指标的最大值与最小值见表1。以上4个指标分别给出高低2 种增长速度，进而可以产生8种可能的组合，将其带入计算模型，可分别比较2 种节能改造方式在8 种组合情况下的全周期节能改造成本，计算流程如图1 所示。结果显示，在所有指数组合中，二次改造的成本均高于一次性改造（见表2），这表明，在为既有建筑制定改造计划时，节能率设计指标应当瞄准其剩余的寿命周期，争取实现一步到位。

表1 4个指标的最大值与最小值[2]

表2 两种改造策略的全周期节能成本比较

2 节能率淘汰值的概念阐述

我国既有建筑节能改造的初衷是为了尽快实现全国整体的节能目标[3]，而这一整体目标又来自于对国际节能目标的紧紧跟随。因此，这种目标的被动性决定了它并不是瞄准既有建筑本身而量身定制的，而是对新建建筑节能指标的简单套用，其结果是使节能改造成为一种权宜之计，最终造成本文开篇所提到的两种矛盾。

节能率从30%到75%的实现主要依赖被动式技术，如外围护结构的热阻、密闭性，以及建筑的形体系数。但当节能率超过80%以后，由于保温层厚度太大限制了施工与室内采光，就必须借助主动式技术，比如热回收、太阳能、地源热泵等，从国外同类案例实践情况来看，主动式的节能贡献率至少在30%以上。由此可知，未来建筑节能设计规范将会朝着主动与被动策略相结合的方向发展，然而主动式设备的拆改具有更高的灵活性和自主性，而被动式的改造则必然要伤筋动骨，且需要大范围的协调统一方可实现。由此可知，建筑的被动式节能评价将会从建筑整体节能评价中独立出来，作为一个长久的约束性指标，尽管它已进入一种减速递进的阶段。

我国住宅的实际平均使用寿命不足30 年，而随着大规模拆建时代的落幕，这种寿命还会再延长一些。至今，城区剩下的最老的住宅大多建成于90 年代，而之所以不拆，并不完全源于环保意识，而是因为商品化后住宅建筑的密度被不断推高，使得拆改的成本提高，加之住房投资热潮的退却，除少数优良地段外，少有人愿意去投资拆建这类老房子，寿终正寝是这些房子最可能的结果。而对于被动式的节能设计，其节能标准能做到与房屋寿命同步将会是最理想的状态。

所谓“同步”是指在房屋达到其设计使用寿命准备拆除时，其被动式节能率标准恰好也处于存量房屋整体节能率的最末段，即应拆必拆，且既不浪费又不心疼，在此称其为既有住宅节能率淘汰值。

3 节能率淘汰值的计算方法

3.1 计算方法的介绍

为了计算住宅建筑的节能率淘汰值，要先引入另一个概念：节能当量，它等于节能率与建筑面积的乘积。对于某个特定区域，结合档案统计，可以查到某年份竣工住宅的建筑面积和设计节能率，进而可以计算该区域该年份竣工住宅的节能当量总值，用该值除以总建筑面积可得该区域该年份竣工全部住宅的平均节能率。将历史各年份的平均节能率串联起来，可以得到一条平均节能率的变化趋势线，由此可以推断未来某年份的平均节能率。

对于某年份内，个案的节能率值参差不齐，若以平均节能率作为淘汰值，则不能实现拆除面积与节能率之间的精确匹配。为此引入“微分三角形”的概念，它可以近似看成是由无数个微小的节能当量矩形组成，其水平直角边的长度代表该年度住宅的平均寿命，垂直直角边代表节能率值，斜边恰好与该区域平均节能率变化趋势线上过该年坐标点切线平行。

如图2 所示，假设根据其设计寿命确定某栋住宅的拆除年份是A 年；在该区域平均节能率变化趋势线上，过拆除年份坐标点h 做切线，根据A 年份住宅平均寿命值确定一条水平线ac，过a点做过h 点切线的平行线，再过c 点做垂线，从而得到三角形abc。此时，做该三角形的面积垂直成分线ef，并令ef 的延长线过h 点，从该三角形左侧锐角端点a做垂线与过h 点切线相交，该交点对应的水平坐标就是该住宅在拆除年份A 对应的节能率淘汰值。

图2 既有住宅节能率淘汰值计算方法图解

3.2 计算方法的应用

汇总1995-2020 年全国竣工住宅面积[4]，可得各年份累计住宅存量。截止目前，《民用建筑节能设计标准》的三次颁布日期分别是：1995 年的50%，2005 年的65%和2015年的75%，考虑设计与竣工之间的时间差，将对应年份顺延2 年，则可计算各年份存量住宅的平均节能率。由于变化曲线近似直线，因此以趋势线代替过个点的切线。

假设某住宅竣工于2000 年，设计寿命50 年，则拆除年为2050 年。结合上述趋势线，可绘制其节能当量微分三角形。将该三角形面积等分垂线对其2050 年纵坐标，并过三角形锐角端点向趋势线做垂线，查其交点横坐标可得节能率淘汰值（具体结果见表3）。

表3 节能率淘汰值（全国）

4 节能率淘汰值的管理方法

为了保证淘汰值的长期精确性，要求年平均节能率变化趋势线一直保持平直。为此应首先根据趋势线计算出下一年度存量住宅平均节能率，进而约束拆除与新建住宅量和质的平衡。此外，节能率淘汰值的计算起始时间点应以竣工日为准，以保证住宅寿命与节能率变化的步伐统一。

5 结束语

截止2020年，我国仍存1995年前竣工住宅127亿m2，1995-2000 年竣工住宅21 亿m2，无论拆除或者改造都将是一个长期的工作。本文引入“节能率淘汰值”的概念，并从概念阐述、计算方法和管理方法等方面阐述该论断的可行性与现实意义。总之，节能率淘汰值是以全周期和系统性的思维将拆与改、建筑寿命与节能发展统一起来，以实现拆除建筑节能价值零残余这一理想状态。