泡沫混凝土砌塊墻體全生命周期成本和效益分析

1、泡沫混凝土砌塊墻體全生命周期成本和效益分析摘要：采用全生命周期成本和效益分析方法，根據(jù)墻體自保溫體系生命周期成本分析的模型，分析了泡沫混凝土砌塊這種自保溫材料的成本和效益。結(jié)果表明，泡沫混凝土砌塊在夏熱冬冷地區(qū)具有十分顯著的綜合經(jīng)濟(jì)效益，對(duì)于推動(dòng)我國(guó)建筑節(jié)能發(fā)展具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。abstract: according to the cost analysis model of the wall self-thermal insulation system life cycle, adopt life cycle cost-benefit analysis method to analyse

2、the foam concrete block of heat preservation material cost-benefit. results show that the foam concrete block in hot summer and cold winter zone has a very significant overall economic efficiency.it has the important practical significance to promote building energy saving of our country. 關(guān)鍵詞：泡沫混凝土砌

3、塊，全生命周期，成本和效益分析，建筑節(jié)能keyword: foam concrete block、life cycle、cost-benefit analysis、building energy saving 地球作為人類生長(zhǎng)和活動(dòng)的環(huán)境，有兩個(gè)有限性，一是它所能被利用的資源是有限的，二是它所能容納的污染物也是有限的。隨著工業(yè)化的發(fā)展，進(jìn)入自然環(huán)境的污染物越來(lái)越多，超出了自然界自身的消化吸收能力，對(duì)生態(tài)環(huán)境和人類健康造成極大影響。因此人們?cè)絹?lái)越希望有一種方法對(duì)其所從事各類活動(dòng)的資源消耗和環(huán)境影響有一個(gè)徹底、全面、綜合的了解，全生命周期評(píng)價(jià)就是目前國(guó)際上普遍認(rèn)同的為達(dá)到上述目的的方法。？1 全生

4、命周期評(píng)價(jià)l聯(lián)合國(guó)環(huán)境規(guī)劃署（unep）對(duì)于全生命周期評(píng)價(jià)（lca，life cycle assessment）的定義為：“l(fā)ca是評(píng)價(jià)一個(gè)產(chǎn)品系統(tǒng)生命周期整個(gè)階段，從原材料的提取和加工，到產(chǎn)品生產(chǎn)、包裝、市場(chǎng)營(yíng)銷、使用、再使用和產(chǎn)品維護(hù)，直至再循環(huán)和最終廢物處置的環(huán)境影響的工具?！?lca作為環(huán)境管理的有力工具，能夠促進(jìn)整個(gè)社會(huì)系統(tǒng)的可持續(xù)發(fā)展。全生命周期劃分為以下幾個(gè)階段：（1）部品原材料制備與采購(gòu)階段；（2）部品生產(chǎn)階段；（3）部品運(yùn)輸、安裝使用階段；（4）部品拆卸、回收處理階段。具體見圖1：圖1 建筑部品生命周期階段劃分目前有不少學(xué)者用全生命周期成本分析（life cycle cost

5、 analysis, lcca）的方法研究建筑領(lǐng)域的問題，如分析圍護(hù)結(jié)構(gòu)保溫、分析暖通空調(diào)系統(tǒng)。全生命周期成本按照不同的階段可以分為生產(chǎn)成本、建造成本、使用成本、處理成本。（1） 生產(chǎn)成本：研發(fā)成本、原材料成本、能源消耗成本、生產(chǎn)設(shè)備折舊成本、人工成本、包裝運(yùn)輸成本等；（2）建造成本：施工設(shè)備折舊成本、材料成本、人工成本、施工能耗成本、運(yùn)輸成本、管理成本、資金成本、不可預(yù)見風(fēng)險(xiǎn)成本等；（3）使用成本：運(yùn)行成本、維護(hù)保養(yǎng)成本等；（4）處理成本：回收成本、廢棄處理成本、污染處理成本等。2 外墻全生命周期年空調(diào)運(yùn)行費(fèi)用計(jì)算墻體自保溫體系是指按照一定的建筑構(gòu)造，采用節(jié)能型墻體材料及配套砂漿使墻體的熱工

6、性能等物理性能指標(biāo)符合相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)的建筑墻體保溫隔熱技術(shù)體系。由于墻體自保溫體系具有與建筑同壽命、維修簡(jiǎn)單方便的特點(diǎn)，為簡(jiǎn)化計(jì)算，全生命周期成本只考慮了生產(chǎn)成本、建筑成本和運(yùn)營(yíng)維護(hù)成本。本文通過(guò)單位面積不透明圍護(hù)結(jié)構(gòu)的年采暖空調(diào)總費(fèi)用出發(fā)，再結(jié)合生產(chǎn)成本和建筑成本，進(jìn)行墻體自保溫體系全生命周期成本分析。2.1 外墻年度總負(fù)荷的計(jì)算一般來(lái)說(shuō)，單位建筑面積能耗可用式(1)進(jìn)行計(jì)算：qe = k·t （1）其中：qe單位建筑面積能耗，w/m2； k外圍護(hù)結(jié)構(gòu)平均傳熱系數(shù)，w/m2·k； t室內(nèi)外溫差，k。本文只分析建筑外墻的能量損失，采用采暖度日數(shù)及空調(diào)度日數(shù)進(jìn)行外墻傳熱負(fù)荷簡(jiǎn)化計(jì)算

7、，得出單位面積外墻年度總傳熱負(fù)荷計(jì)算公式1： ql=k×(hdd18+cdd26)×24/1000 （2）其中：ql單位面積外墻年度總傳熱負(fù)荷，kwh/m2； k外圍護(hù)結(jié)構(gòu)平均傳熱系數(shù)，w/m2·k； hdd18采暖度日數(shù)，d； cdd26空調(diào)度日數(shù)，d。2.2 單位面積外墻年空調(diào)總費(fèi)用以夏熱冬冷地區(qū)為例進(jìn)行計(jì)算。在夏熱冬冷地區(qū)，一般居住建筑采用熱泵空調(diào)進(jìn)行夏季制冷和冬季供熱。因此，單位面積外墻在采暖期和制冷期的年空調(diào)運(yùn)行費(fèi)用計(jì)算分別為2：ca=cw+cs （3）cw=ce×k×hdd18×0.024/eer （4）cs=ce

8、5;k×cdd26×0.024/cop （5） 其中：ca單位面積外墻年空調(diào)運(yùn)行費(fèi)用，元/m2； cw單位面積外墻冬季空調(diào)運(yùn)行費(fèi)用，元/m2； cs單位面積外墻夏季空調(diào)運(yùn)行費(fèi)用，元/m2； ce當(dāng)?shù)鼐用裆钣秒妰r(jià)格，元/kwh； cop熱泵空調(diào)制冷系數(shù)； eer熱泵空調(diào)制熱系數(shù)。若考慮資金成本，則全生命周期內(nèi)單位面積外墻要花費(fèi)的空調(diào)運(yùn)行費(fèi)用ct為8：ct= ca×(1+i)n-1/i(1+i)n （6） 其中：ct全生命周期內(nèi)單位面積外墻要花費(fèi)的空調(diào)運(yùn)行費(fèi)用，元/m2； i銀行貼現(xiàn)率，%； n全生命周期年限，年。3 泡沫混凝土砌塊墻體全生命周期成本與效益分析泡沫混

9、凝土砌塊屬于墻體自保溫體系的一種材料，采用復(fù)合發(fā)泡生產(chǎn)工藝及設(shè)備進(jìn)行生產(chǎn)，有廣闊的應(yīng)用前景和巨大的市場(chǎng)需求?，F(xiàn)中高層建筑多采用的框架結(jié)構(gòu)，為減輕建筑物負(fù)荷需要采用輕質(zhì)墻體砌塊，從而給利用工業(yè)固體廢料生產(chǎn)保溫輕體砌塊提供了一個(gè)較大的市場(chǎng)契機(jī)，尤其在經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)地區(qū)及城市，已有較多的建筑采用輕體混凝土砌塊。3.1 泡沫混凝土砌塊生產(chǎn)成本建筑材料的生產(chǎn)成本一般包括研發(fā)成本、原材料成本、能源消耗成本、生產(chǎn)設(shè)備折舊成本、人工成本、包裝運(yùn)輸成本等。為了簡(jiǎn)便計(jì)算，忽略了泡沫混凝土砌塊的研發(fā)成本和設(shè)備折舊成本，主要考慮原材料成本、包裝運(yùn)輸成本、人工費(fèi)、水電費(fèi)、稅收及其它雜費(fèi)，泡沫混凝土砌塊的生產(chǎn)成本cm為：cm=

10、原材料成本+包裝運(yùn)輸成本+人工費(fèi)+水電費(fèi)+稅收+其它雜費(fèi) （7）3.2 泡沫混凝土砌塊墻體的建造成本建筑外墻的建造成本通常包括施工設(shè)備折舊成本、材料成本、人工成本、施工能耗成本、運(yùn)輸成本、管理成本、資金成本、不可預(yù)見風(fēng)險(xiǎn)成本等。由于泡沫混凝土砌塊墻體是由一定的墻體構(gòu)造措施、泡沫混凝土砌塊及配套砂漿等構(gòu)成的一個(gè)完整體系，所以整個(gè)體系的建造成本不但包括泡沫混凝土砌塊，也包括構(gòu)造柱、梁、抹面砂漿、砌筑砂漿、拉結(jié)筋等輔助材料。為簡(jiǎn)化計(jì)算，泡沫混凝土砌塊墻體的建造成本計(jì)算只考慮泡沫混凝土砌塊材料成本和施工費(fèi)用，忽略了其它的相關(guān)成本，所以單位面積泡沫混凝土砌塊外墻的建造成本c0為： c0=cm+cn （8

11、）其中：cm單位面積泡沫混凝土砌塊墻體材料價(jià)格，元/m2； cn單位面積泡沫混凝土砌塊墻體施工費(fèi)用，元/m2。3.3 泡沫混凝土砌塊墻體的使用成本泡沫混凝土砌塊外墻具有與建筑同壽命、維修簡(jiǎn)單方便的特點(diǎn)，所以其使用成本只考慮在全生命周期內(nèi)空調(diào)運(yùn)行的耗能總費(fèi)用，即本文公式（6）。3.4 泡沫混凝土砌塊墻體全生命周期成本及經(jīng)濟(jì)效益以一棟重慶地區(qū)的高層住宅建筑為例，具體分析泡沫混凝土砌塊墻體全生命周期成本及經(jīng)濟(jì)效益。該建筑按照節(jié)能率65標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)，框架結(jié)構(gòu)，地下1層，地上24層，層高為3.1m；節(jié)能建筑面積約為26670m2，建筑體積約為93050m3，建筑外表面積約為12550 m2，建筑體形系數(shù)為o

12、.13，各朝向的窗墻面積比為：南、北向0.71，東、西向0.26。本文以建筑外墻系統(tǒng)為分析對(duì)象，并選取外墻采用傳統(tǒng)做法的基礎(chǔ)建筑作為對(duì)比評(píng)定對(duì)象。假設(shè)其它節(jié)能措施均相同，并忽略壽命周期中所發(fā)生的與分析無(wú)關(guān)或關(guān)系不密切的成本。兩種建筑的外墻構(gòu)造做法如表1所示。由于墻體自保溫體系具有和建筑物同壽命的特點(diǎn)，假設(shè)建筑物有效使用期限為50年，則全生命周期年限取50年。本案例分析中所使用的折現(xiàn)率為名義折現(xiàn)率r。其中，基準(zhǔn)折現(xiàn)率取7，通貨膨脹率取8，能源的平均貨幣貶值率取7.3，則名義折現(xiàn)率為775。此折現(xiàn)率就是進(jìn)行全生命周期分析時(shí)采用的折現(xiàn)率。？根據(jù)重慶現(xiàn)行居住建筑節(jié)能65設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，重慶主城區(qū)的hdd18

13、取1073·d，cdd26取241·d，家用熱泵空調(diào)的cop和eer值都為3.0，居民用電價(jià)格為0.52元/kwh。考慮到普通居民在采暖期和制冷期空調(diào)運(yùn)行時(shí)間比理論的24小時(shí)少得多，本文設(shè)定為8小時(shí)。計(jì)算結(jié)果見表2。表1 節(jié)能建筑與基礎(chǔ)建筑外墻兩者不具有可比性，后者能承受荷載，前者僅能作為維護(hù)結(jié)構(gòu)建設(shè)成本對(duì)照表建筑類型外墻系統(tǒng)構(gòu)造做法平均傳熱系數(shù)建設(shè)成本（元/m2）基礎(chǔ)建筑20厚1:2.5混合砂漿1.64w/(m2·k)118.39250厚鋼筋混凝土墻20厚1:2.5混合砂漿節(jié)能建筑(65節(jié)能標(biāo)準(zhǔn))20厚l:2.5混合砂漿0.58w/(m2·k)95.5

14、7300厚泡沫混凝土砌塊20厚1:2.5混合砂漿表2 兩種類型建筑外墻全生命周期成本和收益對(duì)比（單位：元/m2）成本項(xiàng)目費(fèi)用凈現(xiàn)值節(jié)能建筑基礎(chǔ)建筑建設(shè)成本98.67？表1中為95.57118.39空調(diào)運(yùn)行成本94.75217.46全生命周期成本193.42335.85空調(diào)節(jié)能收益123.44？-全生命周期收益143.16？-4 結(jié)論通過(guò)對(duì)泡沫混凝土砌塊墻體的全生命周期成本與效益分析，可知墻體采用泡沫混凝土砌塊作為自保溫體系，相比未采取保溫節(jié)能措施的普通外墻做法，具有較明顯的綜合經(jīng)濟(jì)效益。泡沫混凝土砌塊的原材料分布十分廣泛，可選用水泥、河沙等為主要原材料，也可根據(jù)當(dāng)?shù)厍闆r就地取材，選用粉煤灰、礦

15、渣粉、石粉、高爐水渣、尾礦砂、加氣碎渣等工業(yè)廢棄物為原材料，既可以治理污染、節(jié)省排污資金、保護(hù)環(huán)境和耕地，又可將粉煤灰等工業(yè)廢料作為資源再利用，為企業(yè)創(chuàng)造非?？捎^的經(jīng)效益。以年產(chǎn)2萬(wàn)立方米泡沫混凝土砌塊計(jì)算，年可處理粉煤灰1.5萬(wàn)噸，為電廠節(jié)約排污資金75萬(wàn)元，創(chuàng)造經(jīng)濟(jì)效益300萬(wàn)元；若與等量的實(shí)心黏土磚相比，可節(jié)約標(biāo)準(zhǔn)煤3800余噸，保護(hù)耕地100余畝，所產(chǎn)生的社會(huì)效益是巨大的，將遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益。參考文獻(xiàn)：1kemal comakli, bedri yukseloptimum insulation thickness of external walls for energy savingjapplied thermal engineering, 2003, 23：473-4792董孟能, 田學(xué)春, 呂忠墻體自保溫體系生命周期成本及經(jīng)濟(jì)效益分析j新