外墙外保温节能体系全寿命周期成本估算

□文/李海涛 袁永博

外墙外保温节能体系全寿命周期成本估算

□文/李海涛 袁永博

本文引入全寿命周期成本的概念，在传统的成本计算模型基础上，建立起基于未确知数理论的外墙外保温全寿命周期成本模型，为外墙外保温体系能效的评价提供合理的依据。

外墙外保温；全寿命周期成本；未确知数理论

一、引言

随着未来城市住宅、交通工具、生活用品、城市基础设施和公共服务设施等方面需求的持续增长，能源的供求矛盾也愈加突出，人们的节能意识也将自觉增强，节能建筑的需求也将持续的增加。有专家指出，我国建筑物的围护结构、采暖空调、照明器具、家用电器等相关方面的节能技术均具有巨大的潜力。

与传统建筑相比，节能建筑采用大量的环保材料和节能技术，其初始建造成本更高，而其运行成本、能源消耗和对环境的破坏更低，因此有必要从节能环保视角，对节能建筑从项目的构思、策划、土地获取、设计到建造、使用、维护、翻修，直至拆除的整个寿命周期内所发生的全部费用（即全寿命周期成本，Life Cycle Cost，简称LCC）进行分析和评价。

外墙外保温节能体系是目前国内大力推广的节能技术。外墙外保温节能体系的初始建造成本比未采用节能措施的外墙的成本要高出许多，所以在评价该体系时，较高的初始建造成本更容易引起人们的重视，而忽略了外墙外保温节能体系在使用过程中的运行费、维护管理费等。由于采用节能技术，外墙外保温节能体系能源利用效率提高，在未来的运营维护期可大大降低成本。

二、全寿命周期成本

1、全寿命周期成本的定义与分类。全寿命周期成本（LCC）是指在一定时期内拥有、运行、维护、修理和处置建筑物或建设项目系统所发生的全部成本的贴现值的总和。全寿命周期成本可以分为初始化成本和未来成本两类，初始化成本指占用建筑物/设施之前所发生的全部成本/费用；未来成本指占用建筑物/设施之后所发生的全部成本/费用。（图1）

图1 全寿命周期成本分类

2、全寿命周期成本计算模型。一个项目的全生命周期成本是通过把每种成本的现值加起来，并且减去如转售价值等现金流入的现值。其基本模型如下：

其中，C0表示初始化建设成本（即建设投资或工程造价，包括征地成本、设计成本、建筑成本等）；O表示运营成本（年度成本包括能源成本、清洁成本等）；M表示维护成本（年度成本和替换、修缮成本）；S表示残值；PVsum表示现值和；T为生命周期；t为时间变量；r为折现率；PV表示折现系数。

三、基于未确知数理论的外墙外保温全寿命周期成本估算

国外对生命周期成本的估算主要分为初始建设成本的计算以及未来运营和维护成本的计算。由于国外对已完工程造价整理、分析基础上的数据库的建立比较完善，初始建设成本的计算方法基本上都是在此基础上的估算。而未来运营和维护成本的计算相对比较困难和复杂，因此本文引入未确知数学方法进行处理，将外墙外保温节能技术的运营维修费用定性估算结果表述为具有主观可信度估计的判断区间，从而能够确切地、合理地表述外墙外保温节能技术的全寿命周期成本。

1、未确知数理论。1990年王光远教授在哈尔滨建筑工程学院学报上发表了一篇《论未确知信息及其数学处理》的论文，揭开了未确知数学的第一页。此后在王光远教授的指导下，刘开第、吴和琴等建立了未确知数学理论。它所表达的是由于条件限制、认识不清及所掌握的数据资料尚不足以确定事物的真实状态和数量关系而带来的纯主观认识上的不确定性，可用区间数型“未确知数”表示。定义如下：对任意闭区间［a，b］，a=x1＜x2＜…＜xn= b，若函数φ（x）满足：

则称和φ（x）构成一个n阶未确知数A，记作［［a，b］，φ（x）］，称α、［a，b］和φ（x）分别为该未确知数的总可信度、取值区间和可信度分布函数。

显然，用未确知数描述不确定性更加精细且符合实际，其所表达的模式是：估算值是一个判断区间，对判断区间有一个类似概率的可信度估计。这种表达模式正好可以用来描述由于信息不全、条件制约等因素影响下的统计数据表达，即区间［a，b］，a=x1＜x2＜…＜xn=b是统计对象的变化范围，a为该区间对应的统计概率（可视其为可信度）。

2、外墙外保温节能体系全生命周期成本计算步骤。外墙外保温节能体系的全寿命周期成本也可简要的分为两部分：初始化建设成本和未来运营维修成本。对于外墙外保温节能体系的初始化建设成本可由传统的定额计价法得到，因此外墙外保温节能体系全生命周期成本计算的重点是运用未确知数理论计算未来运营维修成本。基于未确知数理论的运营维修成本计算步骤如下：

近日，“我国季风区湖泊生态系统长期演变机理与生态安全”项目课题组揭示了蓝藻水华发生和消退过程中稀有浮游生物（丰度小于万分之一的低丰度物种）的动态和重要作用。

（1）确定定性估算对象。建设工程建设期之后的运营成本包括运行成本、日常维护和修理成本及残值。对这三个部分分别进行专家定性的未确知数估算。根据专家定性估算中主观认识的不确定性及回答模式为定性估算是判断区间的特点，可对判断区间有一个类似概率的主观可信度估计。为了更有效、准确地运用未确知数，我们将专家判断在区间内的各个取值点上予以分解。

（2）未来运营维修成本用未确知数的表达。收集井巷工程专家们对估算对象运营费用定性估算的判断区间和总可信度，以及总可信度在判断区间内各个取值点上的分解值。假定对某项费用有两个专家X和Y（n个专家则给出n个），则得出该项费用的两个未确知数，表示为：

（3）运营期费用的折现。计算过程中需要将运营期各项费用折算成现值。对构成运营费的运营费用、维护费用、小修费用、大修费用和残值选取合适的折现系数进行折现，以便于运营费用的估算。应用各项费用的折现系数，得出各个专家的未确知数估算值。

（4）计算各项费用的定性估算值取值区间。按照未确知数的加法运算，将不同专家对各项费用的未确知数行两两相加（n个数就进行n个两两相加），然后将未确知数加法运算所得费用的和除以专家数n（把n看作一个未确知数），获得可能值带边商矩阵及可信度带边积矩阵，也即得到各项费用的定性估算值取值区间。

（5）运营期费用估算。通过对运营期各项费用最可能取值区间及其总可信度总结可得其运营期费用，即将所得各项费用的最可能区间，运用区间数加法运算计算而得。

3、外墙外保温节能体系全生命周期成本估算实例。选取大连市节能达到50%的外墙外保温体系300mm厚页岩空心砖外挂EPS板两面抹灰的外墙外保温节能体系进行全寿命周期成本分析，研究寿命周期为40年。

（2）现采集相应技术专家对该楼外墙外保温的运营费用（注：运营费用为该楼采暖费用）、日常维护费用、大修费用及残值的预测估算数据（统一取折现率为i= 8%），见表1。（表1）

并请专家将总可信度在取值区间内各取值点上分解，得运营费用以未确知数表达的专家估算值，表示如下：

表1 专家预测数据

应用上述折现公式，得到运营费用的专家估算现值分别为：

（4）依据未确知数运算法则，计算得运营费用的取值区间及其可信度。

A1和A2可能值带边和矩阵：

A1和A2可信度带边积矩阵：

也即：

（5）同理，按照上述计算方法，可得到日常维护费用、大修费用和残值的取值区间及其可信度。为简明起见，将上述费用列于表，见表2。（表2）

（6）全寿命周期成本估算

LCC=C0+A+B+C-S=121.74+［17.89，41.74］+［2.98，5.37］+［1.6，2.0］-［0.08，0.14］=［144.13，170.71］（元/m2）

四、结论

1、运用全寿命周期成本分析能够科学合理地评价外墙外保温体系的能效，为外墙外保温体系方案的选择提供有效的依据，并将为外墙外保温节能体系的应用与推广起到积极的作用。

2、基于未确知数理论的费用估算专家预测方法有其合理性和有效性，将未确知数学理论应用于全寿命周期成本估算，可适合表达定性专家预测方法中的不确定性，更加合理估算全寿命周期成本。

（作者单位：大连理工大学）

表2 运营维护期费用

[1]Tim Mearig.Li fe Cycle Cost Analysis Handbook[M].Department of Education&Ear ly Development，1999.

[2]刘开第，吴和琴等.未确知数学[M].武汉：华中科技大学出版社，1997.

[3]秦敏.矿山井巷工程全生命周期造价管理[D].西安科技大学硕士学位论文，2009.

F293.3

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