经济分析超高层建筑节能论文

1引言

北京、天津等已从２００５年开始执行居住建筑节能６５％设计标准；重庆、上海等已从２００８年开始实施居住建筑节能６５％设计标准；此外，河北、江苏、浙江等省已从２０１１年起开始实行建筑节能６５％设计标准。安徽省近几年一直在稳步推进建筑节能工作，２０１１年安徽省发布新的《安徽省公共建筑节能设计标准》和《安徽省居住建筑节能设计标准》，新标准是在安徽省２００７版建筑节能设计标准的基础上，结合最新的国家标准及行业标准，针对本省的气候特点以及工程建设的具体情况进行编制的。新标准确定了全省公共建筑、居住建筑均统一执行夏热冬冷地区节能设计标准，改变了原先将安徽划分为两个气候区的做法，这样就避免了由于不同地区执行不同标准，给建筑的设计、施工、管理等工作带来的复杂性。经过多年的技术发展与探索实践，当前安徽省居住建筑节能５０％的强制性要求已得以深入贯彻，下一步的工作重点将是实施节能６５％标准；而通过对现有５０％节能标准技术经济和节能效果评估是选择和探索下一步实施节能６５％标准的基础。文章结合合肥某超高层住宅项目的实际情况，就夏热冬冷地区居住建筑实现节能５０％强制要求和实施节能６５％的可行性，及其相关技术经济情况进行了探讨和对比分析。

２合肥市某超高层住宅建筑项目基本情况

本项目位于合肥市中心核心地段，整体项目为１３５万ｍ２城市生活综合体，总建筑面积达３２７４５７ｍ２，集五星级酒店、甲级写字楼、购物超市、精装公馆为一体。项目容积率８．２，绿化率２５％，目前精装公馆销售均价１１８００元／ｍ２。本课题以项目一期Ｍ７综合楼精装公馆为案例进行节能计算分析。Ｍ７楼地上部分包括三栋住宅（Ｒ６：４９层，Ｒ７：４６层，Ｒ８：４３层），以及高层裙房（１～５层为商业，６～９层办公）。地下三层，分别为自行车库、设备机房及机动车库等。本文仅以Ｒ７＃楼１０层以上住宅部分为例来进行技术经济分析。主楼Ｒ７建筑总高度１５８．４５ｍ，其中住宅楼净高１１１ｍ，建筑面积３４２５４．７ｍ２。项目没有以建筑节能为主要目标，仅达到了安徽省规定的居住建筑节能５０％的最低标准，因此本课题的研究目标为：根据合肥地区的气候特点，通过现有成熟技术的优化组合达到居住建筑节能６５％的目标，并从中寻求易于市场推广且适合于地域特点的建筑节能技术.

３合肥市某超高层住宅建筑项目Ｍ７＃住宅楼节能技术

本项目在方案设计阶段并没有将建筑节能作为项目追求的目标，仅以安徽省规定的建筑节能５０％最低标准作为标准，并根据安徽省市场情况和合肥地区气候特点，结合本项目具体特点，采用了以下措施来保证建筑节能率：外墙体系采用无机保温砂浆，屋面体系采用无机发泡硬质保温隔热层，外窗体系采用断热铝合金低辐射中空玻璃窗（遮阳型），通往封闭及非封闭户门均采用节能门，变频供水系统采用微电脑智能控制的变频供水系统，照明采用智能照明系统等节能技术。具体建筑节能技术见表２。通过对本住宅楼项目设计文件的分析，应用建筑业中通用的清华斯维尔建筑节能软件对其进行热工计算，验证该项目的节能设计是否达到相关节能标准及具体的节能率。使用清华斯维尔建筑节能软件，建立７＃楼热工计算模型，通过计算机分析得出节能率为５１．１６％，符合安徽省建筑节能５０％的标准。

４合肥市某超高层住宅建筑项目建筑节能分析

４．１合肥市某超高层住宅建筑项目６５％节能的目标实现

为发展节能型建筑，建设节约型和谐社会，我国将建筑节能发展分为三个阶段：即节能３０％、５０％、６５％三个阶段。目前，节能５０％的设计标准已在安徽省得到贯彻落实，而如何在现有建筑设计标准上，通过进一步改进围护结构的热工性能、提高空调采暖设备性能及外门窗物理性能，以及加强自然通风能方面，使现有建筑在节能５０％的基础上再提高１５％。鉴于安徽省目前尚无建筑节能６５％设计标准，因此我们在进行６５％节能设计标准的探索时，参考了安徽省２０１１年最新修订的《安徽省居住建筑节能设计标准（夏热冬冷地区）》及《安徽省建筑节能设计标准》节能５０％的基本思路，应用目前工程中常用的清华斯维尔建筑节能软件，通过“对比分析评定法”对建筑物的能耗进行综合评价并判定。据此分析，若居住建筑要实现６５％节能的设计目标，重点应提高围护结构热工性能节能和对空调采暖设备的选择，以及对新能源的利用等方面。由于本住宅项目节能设计目标是以５０％节能设计的，因此在对节能６５％住宅进行设计时，以现有住宅项目为对比，通过增加节能材料的使用来达到节能６５％的目标。通过清华斯维尔建筑节能软件模拟计算得出，在仅对节能５０％住宅的围护结构（外墙、屋面、外门窗、分户墙、楼板、外遮阳等）进行节能改造时，其建筑节能率能够达到５７．５％。对于空调采暖设备，节能软件中默认值为：普通配置，采暖能效比为采暖１．９、空调２．３。而随着空调技术的不断发展，目前市场上的家用空气源热泵空调器的空调，采暖能效比已显著高于默认值，因此，我们选用能效比≥４级的分体式空调，此时软件计算结果达到６５．７３％。通过以上计算分析可以得出：提高建筑节能效果应优先选用先进的成套节能技术体系，包括提高外围护结构热功性能、合理设置活动外遮阳等，以及选用合适的空调系统等能够使超高层建筑实现６５％的节能目标。此外，在设计对比中，６５％节能体系还增加了新风系统和太阳能热水系统，这样就进一步减少了能源的消耗，保证６５％节能目标的实现［３］。

４．２节能技术经济分析

通过对建筑结构分析，分解建筑围护结构各组成部件，可以得出影响建筑物能耗高低的因素主要是外墙、外门窗、外遮阳以及屋面等，因此在选择节能方法和对节能效果的对比上也重点考虑了这几部分。结合本项目７＃楼的实际材料使用情况和目前市场行情，本文选择了目标值６５％节能条件下相对于设计值５０％节能条件下节能技术经济分析，对外墙、外门窗、屋面、外遮阳等进行了优化设计，采用先进的节能技术体系［４，５］。

４．２．１普通住宅和节能住宅的基本情况

通过表３可以看出，７＃楼通过选用不同的围护结构节能技术体系，分别达到了目标节能效果。其中，５０％节能采用的节能技术是原项目设计文件的节能技术，节能效果达到了５１．１６％，满足当前安徽省夏热冬冷地区居住建筑节能率５０％的强制性要求。而６５％条件下，通过对外围护结构的建筑节能技术的优化，以及采用先进的空调系统，节能效果达到了６５．７３％（其中仅通过对围护结构建筑节能技术的优化可以达到节能５８．２５％的效果）。此外还有增加的新风系统和太阳能热水系统，可以进一步保证节能效果达到６５％以上。

４．２．２经济分析

本项目基本工程造价（没有节能要求）约１５００元／ｍ２。通过表３计算可得，７＃楼为实现节能５０％强制要求增加成本１４２元／ｍ２，增加成本约占总造价的９．５％，而６５％节能条件下，需增加成本１８５元／ｍ２，增加成本约占总造价的１５％。节能住宅增加的成本主要体现在外门窗、外墙和屋面等围护结构上，三项成本增加总共为１２６元／ｍ２和１４４元／ｍ２，分别占总造价的８．４％和１０％，分别占总增加成本的８８％和８０％，与理论分析结果想吻合。总体而言，为达到建筑节能要求而增加的围护结构建筑节能技术成本较高，空调采暖设备的建筑节能技术成本较低，以７％的增加成本达到了增加近７％的节能效果。此外，为保证节能效果，以及融入绿色低碳的理念，在节能６５％条件下，增加了新风系统和太阳能热水系统，减少不可再生能源的消耗，增加新能源的利用。

５建筑节能经济分析评价

通过以上建筑节能技术经济分析，我们可以从以下几个方面来进行评价。

５．１经济方面

从７＃楼的的实际情况来看，节能住宅相对于普通非节能住宅造价有所增加。其中，要达到５０％节能强制性要求需增加造价９．５％，而达到６５％节能标准需增加造价１５％左右。虽然为达到节能要求而增加的工程造价所占比例和增加绝对值较高，但是相对于本住宅项目１１８００元／ｍ２的平均售价而言，增加的成本还是可以接受的。对于节能型住宅的评价，不能仅仅局限于工程造价，一方面，国内建筑节能市场起步较晚，部分建筑节能技术成本较高，比如要达到６５％节能要求时，对外遮阳系统的改造成本就很高。但是随着建筑节能市场的发展和建筑节能技术的成熟，建筑节能技术成本总体上将会不断下降。另一方面，节能型住宅相对于普通非节能住宅，其产生的经济效益、社会效益以及环境效益都是不可估量的，其对节能减排、保护生态环境、提供建筑工程质量、改善住宅性能和实施可持续发展等具有重大意义。具体而言，较高的成本换来的是高品质的住宅，提高了居住环境舒适度，同时降低了居住使用成本，为消费者带来实实在在的利益。

５．２空调设备方面

对６５％节能设计的探讨中，围护结构的建筑节能率达到了５８．２５％，空调采暖设备只需承担６．７５％，而且空调采暖设备节能只需选择目前市场上能效比≥４级的分体式空调即可。但需要注意的是，建设节能型住宅不能进入一味依靠提高围护结构保温性能来保证节能率这个误区。从目前市场技术来看，单纯依靠提高围护结构保温性能达到６５％节能目标不仅需要增加高比例的成本，而且技术上也有一定的风险，比如外保温板的安全性问题、聚氨酯现场喷涂的平整性问题、保温系统的耐久性问题以及保温材料对施工环境的苛刻要求等。从本项目７＃楼的技术经济分析来看：建筑节能率从５０％提高到６５％，围护结构增加了２１０元／ｍ２，空调设备增加１６元／ｍ２，分别占总造价的１４％和１．１％，因此选用空调采暖设备提高建筑节能率具有较好的经济性。

５．３外遮阳技术方面

由于我国外遮阳标准体系初步构建，尚属于发展阶段，所以外遮阳技术的可选择性较少且成本较高。从表３中可以看出，仅外遮阳一项就增加成本５０元／ｍ２，占总增加成本的２２．１％，所占比例略高。因此，外遮阳技术急切需要科研单位尽快开发出成本适当、节能质量符合规范要求且适合当地居住建筑的外遮阳系统产品。

５．４新风系统与太阳能热水系统方面

新风系统与太阳能系统的设置对节能建筑的贡献并非体现在节能率的提高上，但从增加住宅的舒适度上，以及推广利用新能源等方面分析，它们都是极具优势的节能措施与技术。从成本增加的角度来看，新风系统与太阳能热水系统的增加值分别占总造价的１．５％和５．３％。虽然太阳能的单项增加成本较高，但是以太阳能作为热源有显著的经济性，不仅能使消费者的住宅使用成本明显降低；同时，广泛使用太阳能等清洁能源，不仅能够减少二氧化碳的排放量，而且能够减少由于化石能源的消耗而产生的污染物，带来良好的环境效益和社会效益，做到真正的低碳环保。

６结语

当今世界，走绿色低碳发展之路已成为共识。我国正处于新型城镇化的快速发展阶段，新型城镇化对我国建筑业提出“集约、智能、绿色、低碳”的要求，而要实现绿色低碳发展，要以两个方面为重点：一方面要大力发展新能源和可再生能源，另一方面要大力发展建筑节能。因此，我国建筑业应抓住战略机遇，以绿色、低碳为发展理念，改变发展思路，调整发展方向，走可持续发展道路。

作者:肖曙露 陈莉 单位:安徽建筑大学管理学院

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