基于全寿命周期的绿色建筑经济评价分析

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基于全寿命周期的绿色建筑经济评价分析

发布日期： 2014-03-21 发布：  

  2014年1期目录       本期共收录文章20篇

　　摘 要：环境资源问题与日俱增，各国都在寻求节约资源、保护环境、进行可持续发展的方法。绿色建筑作为建筑业中环境友好的代表形式，在其建造和使用过程中消耗较少的自然资源，正受到社会各界越来越多的关注。我国建筑高能耗、高污染的现象十分普遍，因此绿色建筑在我国的推行具有重要的意义。本文从绿色建筑的概念入手，引入建筑全寿命周期评价的理论，分析了建筑全寿命周期成本的构成。再分别从增量成本和效益的角度，对全寿命周期成本进行分解归类。将增量成本分解为前期增量成本和建造增量成本；将绿色建筑的效益分解为经济效益、环境效益和社会效益，总结出绿色建筑直接效益和间接效益的货币化计量方法；同时，本文结合工程经济学的相关理论，选取适当的经济评价参数与指标，建立了一套完整的绿色建筑经济评价方法。
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　　关键词：绿色建筑；全寿命周期评价；增量成本；绿色建筑效益
　　1.相关概念
　　1.1绿色建筑
　　绿色建筑概念有狭义和广义之分。以狭义来说，绿色建筑是在其设计、建造及其使用、拆除整个过程中节能、节水、节地、节材的环保建筑。以广义来说，绿色建筑是人类与自然环境协同发展、和谐共进，并能使人类可持续发展的建筑文化。本文的内容主要基于《绿色建筑评价标准》中定义的绿色建筑狭义概念。即：在建筑的寿命周期内，最大限度的节约资源、保护环境和节约能源，为人们提供健康、实用和高效的使用空间，与自然和谐共生的建筑。
　　1.2全寿命周期成本
　　全寿命周期成本（Life-Cycle-Cost， LCC）顾名思义，是指产品在整个寿命周期内所产生的成本。而全寿命周期成本评价（Life Cycle Cost Assessment， LCCA）是基于全寿命周期成本（LCC），系统的评价与一项资产有关的并在其寿命期内从获取直到处置所发生的所有相关费用的一种评价方法。
　　LCCA有两方面的特点：一是在分阶段的基础上进行评价；二是充分考虑全寿命周期成本。一般将全寿命周期分为以下几个阶段：决策阶段、设计阶段、建造阶段、使用阶段和拆除回收阶段。
　　全寿命周期成本评价的步骤如图1.1所示
　　1.3全生命周期成本的组成
　　从全社会角度对全寿命周期成本分阶段进行分解，结果如表1.1所示。
　　将分解的各角度各阶段成本汇总，并且减去残值回收的现金流入的现值。简单的通用公式如下：
　　LCC=C前+C建+C运+C维+C社-R （1.1）
　　C前：项目前期成本，包括设计、咨询、标示认证等费用
　　C建：项目建造成本，包括土建、装修、安装等费用
　　C运：项目运行成本，主要指各种能源、资源的耗用
　　C维：项目维护成本，主要指设备修缮替换等费用
　　C社：社会成本，指建筑项目在建造使用拆除过程中给环境、社会造成的影响
　　R：回收残值
　　2.绿色建筑经济评价体系
　　绿色建筑的经济性分析主要从成本和效益两大方面展开。绿色建筑的"绿色"是相对于传统建筑而言的。故应采用将绿色建筑与传统建筑进行“有无对比”的方法进行分析。
　　事实上，在建筑项目的各个阶段（除回收阶段）都是资源耗用、现金流出的过程，但为了体现绿色建筑相较于传统建筑在运行使用过程中资源的节约、对社会环境不良影响的降低（甚至带来正面影响），将绿色建筑的这部分特点称为绿色建筑的效益。故在绿色建筑的全寿命周期评价中，有一部分成本将转换为效益的角度进行分析。
　　2.1绿色建筑的增量成本
　　结合《绿色建筑的评价标准》，绿色建筑的增量成本应该是实现以满足特定的绿色建筑标准考核指标项目的要求，与非绿色建筑技术选用存在差异性，带来了对绿色建筑项目规划和设计、设备选型、运行和管理的投资变化。增量成本的测算方法如下：
　　IC绿=C绿-C参 （2.1）
　　C绿：绿色建筑的成本
　　C参：参照建筑的成本
　　（1）参照建筑成本的确定
　　参照建筑应选取开发商当年当时在当地所建造的同种类型建筑。参照建筑是不采用绿色建筑技术，能满足基本使用功能需求的普通建筑。若选取《绿标》为评价标准，那么只有按标准条文设计，并达到相应指标项目引起的成本增加才记入增量成本。而在该套标准下，应结合建筑类型的不同、所在区域的不同、所适用节能设计照明釆光设计等规范的不同，合理的确定参照建筑成本。
　　（2）分解绿色建筑增量成本
　　分别从图中这六大方面，将为达到评价指标条文引起的成本增加计入增量成本。并从全寿命周期成本的角度出发，考虑项目的前期成本。则绿色建筑的增量成本可用表达为：
　　IC绿=IC前+IC建 （2.2）
　　IC建=IC节地+IC节能+IC节水+IC节材+IC室内+IC运营 （2.3）
　　2.2绿色建筑效益分析
　　绿色建筑的效益由直接效益和间接效益两部分组成，直接效益是指由四节带来的直接经济效益，间接效益是指环境效益。在本文中，将间接效益识别量化，用货币化的方式计量到经济评价中。绿色建筑效益的组成如图2.2所示。
　　2.2.1绿色建筑的直接效益
　　和传统建筑相比，绿色建筑的经济效益主要集中体现在节能、节水、节地。节材、等几个方面的经济效益。主要采用市场价值法进行计量。
　　（1）节能技术
　　a.围护结构
　　围护结构是影响建筑能耗最主要的因素之一。通过选用适当的保温隔热材料和建筑外窗类型，调整控制窗墙比，进行合理的遮阳设计，可以有效减少空调采暖所需能耗，提高节能率，达到节能目的。通常将绿色建筑与参照建筑全年能耗进行模拟对比。通过软件模拟将得出绿色建筑与普通建筑之间的能耗差，这部分差值即节能量。由于分析结果通常以KM·h为单位表示，故将这部分节能量乘以电价即围护结构年节能效益。计算公式如下： 　　E围=（△Q夏+△Q冬）·P电 （2.7）
　　△Q夏=夏季空调能耗差
　　△Q冬=冬季空调能耗差
　　P电=电价
　　b.可再生能源利用
　　绿色建筑可利用的可再生能源主要是太阳能、风能、地热能等。常用的技术有太阳能热水器、太阳能光伏发电、地源热泵等。根据不同的技术措施，选用不同的计算方法，可以计算得出节能量，再乘以相应能源价格即为年节能效益。
　　以太阳能热水为例，可以用下式进行计算：
　　E阳=cm（t末-t初）·ηwh·λ·P电 （2.8）
　　C=水的比热容，4200J/（kg·℃）
　　m=年产热水质量
　　t末=自来水初始温度
　　t初=自来水加热后的温度
　　ηwh=太阳能热水器能效比
　　λ=能源换算系数
　　c.节能灯具
　　绿色建筑采用节能灯具，可以有效的节约照明用电、提高照明质量、提供优质舒适的照明环境、有益于使用者的身心健康、提高工作效率。通过对比节能照明与普通照明的照明功率密度，可以计算出节能灯具节约用电量。如下式所示：
　　E灯=（∑△LPDt·St·Ht）÷1000·P电 （2.9）
　　△LPDt=第t种类型房间的照明功率密度差
　　St=第t种类型房间的面积
　　Ht=第t种类型房间全年照明使用总时长
　　最后，将每种节能技术的效益加和即为节能总效益：
　　E节能=E围+E阳+E灯+ ··· （2.10）
　　（2）节水技术
　　a.中水回用系统
　　将建筑的生活废水、生活污水、冷却水等管道系统收集，并经过中水处理设施处理后，达到一定的使用标准，用于绿化灌溉、道路冲洗水或景观环境用水。回收利用水量即为该系统节水量。
　　b.灌溉系统
　　绿色建筑项目园林绿化灌溉采取滴灌、喷灌、渗灌、微灌、低压管灌等高效节水的灌溉方式。根据绿化面积，所在区域绿化用水量，灌溉技术类型，可以计算得出节水量。
　　c.节水器具
　　绿色建筑所有用水器具按照相关节水产品及用具的具体要求选用。将手动水龙头更换为感应节水龙头，将传统便器更换为节水型便器，淋浴选用脚踏式等。根据节水器具与普通器具的产品参数，各用水器具用水规模等可以对比得出节水量。
　　年节水总效益可以用下式计算：
　　E节水=∑△Q水t·P电 （2.11）
　　△Q水t=第t种技术节水量
　　P电=电价
　　（3）节材技术
　　a.高性能混凝土、高强度钢
　　绿色建筑的结构材料，需要合理的釆用高性能混凝土、高强度钢。结构体系鼓励采用钢结构。钢结构体系具有重量轻，强度高，抗震性能好的特点。钢结构比钢筋混凝土的延性好，钢材可以回收，循环利用，对环境污染较小。
　　b.可循环利用材料
　　节材方面的经济效益主要体现在建筑物拆除时，回收残值比普通建筑高，故应根据项目具体建筑材料使用情况、设计参数，用估算的方式确定材料回收率，从而计算其经济效益。有文献指出，一般建筑的残值率在3%—5%之间浮动，绿色建筑可适当提高净残值率。
　　E节材=C绿建·η绿R –C普建·η普R （2.12）
　　C绿建=绿色建筑的建造成本
　　η绿R=绿色建筑的残值率
　　C普建=普通建筑的建造成本
　　η普R=普通建筑的残值率
　　（4）节地技术
　　由于土地价格，根据供给方式、所在区位的不同，导致土地使用成本差异巨大，其对绿色建筑经济效益测算的准确性、参考性影响较大，故暂不考虑节地技术带来的经济效益。
　　2.2.2绿色建筑的间接效益
　　除了直接经济效益，还有些效益并不能直接得到反映，本文将这部分效益称为间接效益，这种效益在客观上是对生态、环境产生有利的作用，如健康效益和示范效果等。它不能直接表现为货币，而必须通过替代关系来量化进而货币化，属于不易货币化的指标。测算间接效益的方法主要有疾病成本法、机会成本法、替代市场法、意愿调查法等。
　　（1）CO2减排
　　建筑在其建造和使用的过程中，会消耗电、煤、天然气等各种能源，并释放出大量CO2。CO2作为一种温室气体，对环境气候的影响巨大。绿色建筑与传统建筑相比，不仅在全寿命周期内排放的CO2少，并能通过更大的绿化面积更多样的绿化方式吸收CO2释放O2。在本研究中，将绿色建筑节约的能源量换算成CO2减排从而计算其效益，公式如下：
　　ECO2=∑QCO2t·PCO2 （2.13）
　　QCO2t=第t种能源的CO2排放量
　　PCO2= CO2的处理价格
　　（2）健康度与工作效率
　　绿色建筑可以给使用者提供良好舒适的工作生活环境，由此提高使用者的工作效率，这便是绿色建筑对内的环境效益，但是这样的效益精确衡量起来很复杂，目前还难以具体的测算出来，只能采取估算的方式。USGBC工作人员长期跟踪已获得LEED认证的建筑物使用情况，并通过统计分析可知银质级别平均可以提升健康度与工作效率1%、金质和铂金质级别平均提升1.5%。计算公式如下：
　　EHW=GDP · ηHW （2.14）
　　GDP=绿色建筑相关人员年收入
　　ηHW=健康与工作效益提升率
　　则绿色建筑的环境效益可以用下式来表达：
　　E环境= ECO2 + EHW （2.15）
　　2.3绿色建筑的经济评价参数和指标
　　2.3.1绿色建筑经济评价参数 　　（1）周期T
　　本文基于全寿命周期成本进行研究，故寿命周期是一个重要参数，，它直接影响绿色建筑经济分析的范围和结果。
　　a.建筑物的全寿命周期
　　一般来讲，建筑项目的全寿命周期分为几个阶段如图2.3所示。
　　项目前期：包括策划、咨询、勘察、设计、土地取得等。通常1年到3年不等。
　　施工阶段：这个时期是指从工程开工到竣工验收投入使用。根据工程大小和难度，通常2到5年不等。
　　使用阶段：建筑物的使用寿命根据分析角度不同分为物理寿命、功能寿命、法律寿命和经济寿命。本文取《建筑结构可靠度设计统一标准》中规定的普通房屋和构筑物使用设计使用年限50年。
　　拆除回收：通常不超过一年。由于时间较短，故不计其时间跨度。
　　综合以上考虑，本研究中，将经济评价的评价期时点定于建筑物使用阶段的开始，将各时点的现金流折算到评价期时点进行经济评价。
　　b.各项绿色建筑技术周期
　　单独的绿色建筑技术取其使用阶段的寿命作为经济评价周期，不计算项目前期和施工阶段时间，将经济评价的评价期时点定于建筑物（设备）使用阶段的开始。不同的技术使用阶段寿命不同，有的关键技术使用寿命与建筑物使用寿命相同，如围护结构、雨水收集、中水系统等，有的关键技术使用寿命取决于设备使用寿命，如空调系统、太阳能热水等。
　　（2）折现率i
　　考虑资金时间价值，以动态的方式进行全寿命周期经济评价时，折现率是影响评价结果准确性和参考性最重要的因素。折现率一般采用基准收益率ic。
　　《建设项目经济评价方法与参数》推荐的房地产项目财务基准收益率为12%（税前），可以选取此基准收益率作为收益性建筑的参考。绿色建筑作为不具有高收益性目的的建筑项目，应同时充分考虑资金的机会成本、投资风险、通货膨胀等因素的影响。由于很多绿色节能技术当前处于推广期，如果将财务基准收益率定的过高，则新技术往往没有太大的优势，特别是现阶段绿色建筑在国内尚处于初步发展的阶段，一些技术还并不是非常成熟，在全寿命周期内所涉及的相关费用还有一定程度的偏高，结合企业盈利和社会责任，所以在绿色建筑的经济评价中，可适当降低基准收益率以弥补风险。
　　2.3.2绿色建筑经济评价指标
　　（1）关键技术经济评价
　　关键技术的经济评价可以为投资者在选取技术方案上提供科学的参考和依据。进行单项技术经济评价时只考虑直接经济效益而不考虑间接效益。采用如下几项指标进行技术经济评价。
　　a.增量投资净现值
　　以单项绿色建筑技术为分析对象，将该技术在整个寿命周期中产生各项效益和费用折现到评价期，计算公式如下：
　　由此来判断此项关键技术是否具有经济可行性。当NPV>0时，表明绿色建筑技术相对于传统建筑技术在全寿命周期内更经济合理，故该绿色建筑技术方案可行；当NPV = 0时，说明该绿色建筑技术方案有待改进；当NPV<0吋，说明该绿色建筑方案不可行。但在绿色建筑评价中，为了达到相应的评价标准指标规定，有时候也需要考虑未满足经济效益要求的技术措施。
　　b.动态增量投资回收期
　　尽快的收回投资、减小投资成本是投资者极为关注的问题。动态增量投资回收期是以绿色关键技术在使用全寿命周期过程中产生效益抵偿采用该项技术的投资增加所需的时间。计算公式如下：
　　b.项目动态增量投资回收期
　　项目动态增量投资回收期是指以绿色建筑在使用全寿命周期中总体效益抵偿总体投资增额所需的时间。
　　计算公式同单项技术的动态增量投资回收期。
　　c.效益费用比
　　效益费用比是从资源合理配置的角度，分析项目投资的经济效益和对社会福利所做出的贡献，评价项目的经济合理性。是项目在计算期内效益流量的现值与费用流量的现值的比率。计算公式如下：
　　如果效益费用比大于1，表明项目资源配置的效益达到了可以被接受的水平。效益费用比越大，表明项目的效益越好。
　　（3）蒙特卡罗模拟分析
　　项目经济评价所采用的数据和参数有一部分来自预测和估算，具有一定程度的不确定性，评价指标有时取决于多个随机变量。例如，净现值取决于投资、计算期、折现率和期末余值等等，当这些都是随机变量时，很难用解析的方式求得净现值的分布和特征值。即便每种变量取离散值，各种离散值和概率的赋值也很困难，最终的组合数量也很大。一种解决的办法是采用蒙特卡罗（Monte Carlo）模拟方法，按照每种变量的分布和特征值，用计算机产生随机数，用这些随机数计算净现值的一个模拟样本值，当模拟次数足够多时，这些净现值样本分布就可以看做是净现值的总体分布。
　　3.结论
　　本文提出的理论模型着眼于绿色建筑的长远收益，结合建设项目的全寿命周期评价理念，完整的分析了绿色建筑在其全寿命周期内的所有成本，并将这些成本分别归类为增量成本和效益。结合绿色建筑的定义、与普通建筑的区别、绿色建筑评价标准中的指标项目这些内容，对增量成本与效益进行分解。将增量成本分为前期增量成本和建造增量成本，其中建造增量成本分别包含节能增量成本，节水增量成本，节地增量成本，节材增量成本，室内环境增量成本和运营增量成本。将效益分为直接效益和间接效益，其中直接效益包含节能经济效益、节水经济效益、节地经济效益、节材经济效益，间接效益包含环境效益和社会效益。这些效益都用货币化方式计量。
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  本文关键词：基于全寿命周期的绿色建筑经济评价研究，由笔耕文化传播整理发布。