绿色建筑节能技术经济评价研究

李璐璐 李晓娟

福建农林大学交通与土木工程学院

0 引言

我国经济迅速发展的几十年间，消耗资源的速度不断增长，环境污染、自然资源逐渐匮乏等问题接踵而来。为了减小建筑行业对能源材料的损耗和对环境的破坏，我国引入了符合当下发展现状的绿色建筑。然而社会普遍认为绿色建筑的成本比传统建筑高且经济效益低，因此如何直观、科学地评价绿色建筑，使更多人了解绿色建筑的优越性成了重要的研究方向。

早在20 世纪60 年代，建筑师保罗就将生态建筑这一理念第一次带进大家的视野[1]。尔后由于资源危机催生出了太阳能、水能等各种节能技术，推动了建筑进一步发展[2]。1980 年，外国学者提出了更符合可持续发展理念的绿色建筑并对绿色建筑节能技术进行了一系列研究。Yiannis Nikolaidis等人[3]通过利用多种经济衡量指标对绿色建筑中不同节能技术的经济效益进行了全面的评价，得出最具价值的节能技术。Samari Milad等人[4]以马来西亚绿色建筑发展为例，运用定量分析法确定了当前绿色建筑发展的最重要的障碍并提出了一系列建议。Subhash Varma、Sivakumar Palaniappan[5]研究了不同国家采用的绿色建筑标准和方案，以印度为例对其绿色建筑方案进行了分析优化。刘鑫[6]针对建筑行业消耗能源巨大的问题，提出并分析了节能技术在绿色建筑中的应用和优势。梁焰兴[7]从房地产的角度阐述了房地产行业发展绿色建筑节能技术的必要性，并分析了如何更好地应用节能技术推动绿色建筑的发展。沈芳亮[8]针对环境污染和资源短缺等问题提出在建筑中利用绿色节能技术的方法，分析国内建筑的能耗构成。

本文通过分析计算绿色建筑中各个节能技术的增量成本和效益，结合相关指标组成绿色建筑节能技术的经济评价体系。研究让更多的人通过节能技术认识到绿色建筑的经济性，从而促进绿色建筑的发展，并且为绿色建筑中有关节能技术的选优提供重要的参考和建议，为绿色建筑的发展贡献微薄之力。

1 绿色建筑节能技术设计

1.1 绿色建筑节能技术的内涵

绿色建筑即提供安全、适宜的条件，节约资源、减少对环境影响且符合可持续发展理念的建筑。绿色建筑不同于一般的建筑，其要求对资源的有效利用和对环境的污染最小化，是人与自然界和谐共处的代表[9]。推广绿色建筑，推动建筑业向节约资源、保护环境方面发展，节能技术成为建筑业必不可少的重要环节。秉持可持续发展的思想和保护环境的原则，节能技术按应用的取向效果分为节能和使用太阳能、水能等可再生能源。

1.2 绿色建筑节能技术设计的应用途径

绿色建筑节能技术主要可分为：建筑围护结构、暖通空调、能源综合利用、可再生能源和照明与电气等方面的节能技术[10]。

（1）建筑围护结构节能技术

建筑围护结构节能技术是以特殊的技术和材料降低建筑围护结构的热导率，确保绿色建筑具有良好的保温隔热性能。在寒冷的时候减少热量的散失以节约能源；在炎热的时候减少建筑内外的热量传递，防止室温过高。

（2）暖通空调节能技术

暖通空调节能技术通过在空调系统中应用冷、热泵和余热回收等技术，使系统实现节约能源。

（3）能源综合利用节能技术

能源综合利用节能技术通过在建筑中使用累加器节能利用技术，CCHP 和热回收技术以充分利用能源，减少能源消耗。

（4）可再生能源利用技术

可再生能源利用技术，即尽可能使用太阳能，水和其他可再生能源，减少非再生能源的使用，体现其可持续性。

（5）照明与电气节能技术

照明与电气节能技术可以通过合理利用自然采光和使用LED 灯等绿色照明节能技术和相关节能电气设备以减少能耗，实现建筑节能。

2 建立绿色建筑节能技术经济评价体系

2.1 增量成本和效益的相关理论

（1）绿色建筑节能技术增量成本

绿色建筑增量成本是为了满足绿色标准要求而额外投入的资金费用。本文所研究的绿色建筑节能技术增量成本即为其中一部分，是为了达到绿色建筑标准要求在节能技术方面额外投入的费用。

（2）绿色建筑节能技术效益

绿色建筑的效益是由于采用绿色策略而节约的费用和对社会、环境等带来好的方面影响作用。本文研究的绿色建筑节能技术效益指绿色建筑因使用节能技术而产生的经济效益。

2.2 绿色建筑节能技术增量成本和效益的计算

2.2.1 绿色建筑节能技术增量成本计算

为构建绿色建筑节能技术经济评价体系，首先对绿色建筑在节能技术方面的增量成本进行计算[11]。而绿色建筑增量成本可表现为它与同地区、规模和功能的普通建筑相比多投入的资金，可用公式(1)计算：

其中节能技术增量成本为绿色建筑在节约能源方面多投入的资金，是其中的一部分，用式(2)表示：

节能技术所具有的增量成本发生在建筑物的全生命周期内，计算时应考虑时间价值[12]。以建造完成并使用的时间作为分界，将绿色建筑节能技术的增量成本分为初始和未来增量成本。初始和未来增量成本分别对应周期内建造阶段和使用阶段投入的成本。其中未来增量成本需要折现，以一年为周期。其全生命周期内的节能技术增量成本见公式(3)：

2.2.2 绿色建筑节能技术效益计算

在计算绿色建筑节能技术的增量成本后，对产生的经济效益进行计算。本文节能技术带来的效益为经济效益，因此直接利用市场价格计算，见公式(4)：

节能技术的经济效益体现在建筑的全生命周期内，考虑其时间价值，将其效益分为在建造阶段的初始效益和在使用阶段的未来效益[13]。节能技术效益可通过公式(5)计算：

2.3 建立绿色建筑节能技术经济评价体系

2.3.1 经济评价指标的选择与应用

为构建一个绿色建筑节能技术经济评价体系，需要在前文基础上结合各个经济评价指标共同评价绿色建筑在节能技术方面所具有的经济性。

研究基于绿色建筑全生命周期，因此在经济评价指标的选择上考虑时间价值，即选用具有动态性的指标：净现值、动态投资回收期以及内部收益率，同时净现值可以衍生出两种评价指标，即净现值指数和净现值贡献率[14]。在运用评价体系时，需要根据对象选用合适的经济评价指标。主要可分为各个节能技术和绿色建筑整体的节能技术。

（1）对各个节能技术进行评价

在各经济评价指标中将选用动态投资回收期、内部收益率、净现值指数和净现值贡献率对节能技术之间进行经济性对比，评价最具优越性、最值得投资的节能技术。

（2）对绿色建筑整体的节能技术进行评价

用动态投资回收期、内部收益率和净现值指数来评价绿色建筑在节能技术方面所具有的经济性，对绿色建筑整体的节能技术评价主要目的是为体现应用节能技术绿色建筑相较于基准建筑在经济上的优越性，表现为是否值得绿色建筑在节能技术方面进行投资。

3 应用实例

3.1 项目概况

合肥万达文旅新城四期1#公共建筑由合肥万达城投资有限公司投资开发的绿色地产项目，总投资额约为9 000 万元。项目方案由安徽省建筑科学研究设计院设计完成，该项目被评为二星级绿色建筑。项目效果图见图1。

图1 项目效果图

该项目由高层客房和底层商铺用房构成。总建筑面积为95 053．92 m2。地上建筑27 层，建筑高度99．14 m，面积88 704．86 m2；地下1 层，面积6 349．06 m2。建筑密度31．94%，绿地率25．08%。该建筑使用年限为50年，建筑为二级结构设计安全等级、丙类抗震类别、甲级地基设计、B 类场地粗糙度类别。

3.2 绿色建筑节能技术应用

在万达文旅新城项目中应用且达标的绿色建筑节能技术有以下几项：（1）外墙使用憎水型半硬质岩棉板，外窗采用断热铝合金中空玻璃，屋面使用JM 无机防火保温板；（2）在暖通节能方面选用具有变频功能的分体式空调；(3)在公共区域使用LED 节能灯具，使用节能电梯取代传统电梯；(4)在屋顶安装太阳能光伏系统替代非清洁能源供电系统。

3.3 绿色建筑节能技术经济评价

3.3.1 增量成本分析

该项目在节能技术方面已达标的相关技术措施和其增量成本，见表1。

其中，项目的未来增量成本是在使用过程中相较基准建筑所增加的费用投入，其表现为绿色建筑节能技术应用的系统和设备在使用过程中产生的电费、材料费、人工费等。外墙、屋面、外窗采取的节能技术在使用过程中不需要额外的投入，没有未来增量成本。节能电梯与一般电梯相比，在使用过程中并无增加的额外成本费用，因此也不计未来增量成本。分体空调的运用是为了便于项目中的分区控制，虽没有达到节约能源的标准且价格和普通空调相差无几，但在区分空调区域等条目有得分，因此仍列入表中。

运用公式（5）计算该建筑在节能技术方面的全生命周期增量成本，见表2。

计算得出，项目节能技术的初始增量成本为215．08 万元，仅为总投资额的2．4%，可见应用节能技术不需要投入太多的增量成本，方案是可行的。从全生命周期看，绿色建筑节能技术所带来的增量成本大部分花费在建造阶段，在使用阶段较少，主要是因为节能设备在提高其性能的同时其耐用性和易维护性也在不断提升，使绿色建筑在节能技术方面投入的增量成本有所降低。

3.3.2 效益分析

绿色建筑中节能技术所产生的经济效益，可以通过在使用阶段节约的电费计算：

（1）建筑围护结构节能技术

该技术通过减少空调的负荷量节约用电，从而实现节能。该项目通过此技术每年节约空调用电量为85 738 kWh，按1 元/kWh 计算，每年节约了电费约8．6 万元，即该项目的建筑围护结构节能效益为8．6万元。

（2）照明与电气节能技术

公共区域、楼梯间、过道、电梯间和机房等均使用LED 灯具，共1 356 套。该项目年照明用电量为1 264 954．7 kWh，年照明用电时间为2 580 h。基准建筑的用电指标为9 W/m2。，该项目的年照明节能效益为9．4万元。

该项目采用的功率为12 kW、节能率为45%的节能电梯。普通电梯年用电量为33 318 kWh，该项目年电梯节能效益为6 万元，年照明与电器节能效益为15．4万元。

（3）可再生能源利用节能技术

该项目采用太阳能光伏发电系统，当地一年的辐照量为1 205．94 kWh/m2，系统发电板共占面积491．04 m2，光能到电能转换效率为15%，系统发电的效率为80%。该系统年总发电量为71 059．77 kWh，年可再生能源利用节能效益为7．1 万元。汇总各项节能技术的经济效益并计算该项目全生命周期效益，见表3。

表1 节能技术相关措施增量成本表

表2 节能技术全生命周期增量成本表

表3 节能技术全生命周期效益表

由表3 可见，该项目的节能技术在全生命周期的效益为567．76 万元，为项目总投资额的6．3%，为节能技术总增量成本的2．62 倍。下文将通过结合经济指标形成的经济评价体系对该项目节能技术的增量成本和效益进行分析比较，以作出较为准确的评价。

3.3.3 绿色建筑节能技术经济评价体系分析

将该项目的增量成本设为支出、效益设为收入，计算各节能技术的各个经济评价指标，建立绿色建筑经济评价体系分析表，见表4。

表4 经济评价体系分析表

根据表4节能技术的各经济评价指标的数值和各节能技术分别进行分析评价。

(1)对各个节能技术进行评价

由表4 所示，照明与电气节能技术的各方面的经济评价指标数值均比其他显得卓越。其动态投资回收期需要5 年10 个月左右，远低于其他节能技术；其内部收益率达到了23．6%，比其他节能技术内部收益率累加高，表示该节能技术的投资具有很强的抗通货膨胀能力；净现值指数达到了299．02%，表示其在回收成本后还能产生每投资1元可获得近3 元的效益，获利能力远超其他节能技术；净现值贡献率超过了一半，表明该项目若在各节能技术投入相等的资金，照明与电气节能技术能产生63．31%的效益。由此可见，照明与电气节能技术比其他节能技术可以带来更多效益。可再生能源利用技术在各项指标中仅次于照明与电气节能技术，也属于较值得资金投入的项目。而建筑围护结构节能技术投入的增量成本费用最高，但是带来的经济效益却是最低。

（2）对绿色建筑整体的节能技术进行评价

从整体上看，绿色建筑在节能技术方面的经济效益很显著。该项目仅需9 年10 个月即可回收在节能技术方面的总增量成本，在接受范围之内；项目总节能技术的内部收益率为14．21%，比银行的贷款基准利率约高2 倍；总节能技术的净现值指数达到了145．84%，充分展现了该项目在节能技术方面投资可行性。使用绿色建筑节能技术会使项目增加额外的成本费用，但占总费用比例较小，且这部分成本费用能给投资商、消费者带来更大的经济效益。

4 结论

本文通过对绿色建筑节能技术经济效益的研究，得出绿色建筑在全生命周期中投入节能技术能带来可观的经济回报，展现了绿色建筑节能技术的优越性和良好的经济效益。通过对比分析该项目的各项节能技术，并根据得出的结果为未来绿色建筑在节能技术方面的设计提出以下建议：

（1）该项目照明与电气节能技术可以带来的经济效益最为显著，在设计开发绿色建筑时应该充分利用该节能技术，多使用节能灯具、节能电梯等节能设备，另外还可以充分利用自然光，如采用反射高窗和棱镜窗等方法；

（2）建筑围护结构节能技术所能带来的经济效益较低，所以可以在满足用户基本需求的情况下，尽可能地将有限的资金侧重投入到其他节能技术方面，从而提高总体的节能技术经济效益；

（3）在暖通空调节能技术中采取的措施过少，且仅在于满足绿色建筑的条文要求，得到应有的得分而并没有带来额外的经济效益，因此，在设计绿色建筑时可以对该项目的暖通空调节能技术方面作进一步改善，如增加冷热能回收系统、利用变频技术等；

（4）在可再生能源利用节能技术中，因为项目建筑较高故采取了更具经济性的太阳能光伏系统方案而舍弃了太阳能热水器方案。因此在设计绿色建筑时也要根据建筑自身情况、特点来选择使用最具经济性的可再生能源利用节能技术措施。