公共建筑节能经济性评价方法现状及在铁路客站应用的启示

曹孙喆

（中国铁道科学研究院集团有限公司 节能环保劳卫研究所，北京 100081）

0 引言

根据2021年中国建筑能耗与碳排放报告数据，2019年我国建筑全过程能耗总量为22.33亿tce，建筑运行阶段能耗总量为10.3亿tce，其中公共建筑能耗为4.16亿tce，占建筑运行总能耗的40%[1]。随着今后建筑总量的增加，公共建筑能耗总量和占全国终端能耗比例均将呈增长趋势[2]。我国铁路运营能耗可分为牵引和非牵引能耗，其中非牵引能耗以铁路客站耗能设备为主，随着我国铁路里程逐年增加和客运服务质量的不断提高，投入使用的客站数量及其能耗也逐年上升，能源成本已经成为客站的一项重要支出。因此，有必要从节支降耗的角度对铁路客站节能经济性评价方法进行深入研究。

国外一些国家和地区对公共建筑节能经济性评价方法编制了相关规范和标准，如欧盟《建筑能效指令》提出成本最优水平比较法，英国颁布的《既有非住宅建筑物的燃料和电力节约》建筑法规采用静态投资回收期法，美国供暖、制冷和空调工程师协会编制的《既有建筑节能标准》考虑了静态投资回收期法和全寿命周期成本法。我国《公共建筑节能改造技术规范》从分项判定和综合判定2个方面提出经济可行性评价方法，《建筑项目经济性评价方法与参数》(第三版)分析了建筑项目财务和经济评价方法。本文通过分析我国铁路客站节能评价标准，阐述铁路客站节能经济性评价的主要问题，提出铁路客站节能经济性评价建议。

1 国外公共建筑节能经济性评价方法

建筑节能经济性评价标准/方法是建筑设计者、制造者和使用者的重要节能指引，有助于实现全寿命成本效益最大化。在公共建筑节能经济评价方面，欧美国家建筑节能自20世纪70年代开始研究探索，欧盟制定了《建筑能效指令》，英国颁布实施了《既有非住宅建筑物的燃料和电力节约》法规，美国制定了《既有建筑节能标准》。

1.1 欧盟《建筑能效指令》

欧盟建筑能耗占总能耗的40%，其中公共建筑能耗占总建筑能耗的1/3左右，供暖建筑能耗比重最高，占建筑总能耗的50%[3]。作为欧盟“减碳55(Fit for 55)”一揽子计划的一部分，2021年12月15日，欧盟委员会通过了立法提案以对《建筑能效指令》(Energy Performance of Building Directive，EPBD)做出重大修订，该指令是欧洲绿色协议的核心组成部分，旨在实现欧盟温室气体减排的新目标。EPBD修订提案将加快建筑改造速度，减少温室气体排放和能源消耗，并促进建筑中可再生能源的应用，2027年起的所有新建筑和2030年起的所有翻新建筑都将实现零碳排放。

EPBD中对建筑节能经济性的定义为“成本最优水平”，是指在建筑预期寿命周期内实现最低成本的能源性能水平，提高建筑物能源性能的措施应考虑当地气候条件及成本效益，最低成本的确定考虑了与能源相关的投资成本、维护和运营成本(包括能源成本和节约、相关建筑类别、能源产生的收益)和处置成本。EPBD提出通过比较方法框架原则，将净现值计算应用于参考建筑的预期经济寿命周期内能效措施的成本。

1.2 英国既有非住宅建筑节能法规

为制定和规范新建及既有建筑的能源性能，英国颁布实施了《批准文件L第2卷：既有非住宅建筑物的燃料和电力节约》建筑法规(最新为2021年版)[4]。该法规提出经济性评价指标为静态投资回收期(指应用节能措施后收回初始投资所需的时间)，其基本衡量标准不超过15年，计算方法为在不考虑增值税的情况下，实施一项能效措施的边际附加成本除以该措施所实现的年节能量。需要注意的是，材料与人工等边际附加成本只是企业为实现节能所增加的成本，与节能无关的工程成本不能计算在内。每年可节约能源量应使用政府核准的第24条规定下的能源计算工具来估计，并根据能源和气候变化部提供的煤气、电力、燃油、液化天然气等主要能源种类价格，估算能源节能费用[5]。此外，对于剩余寿命不满15年的建筑物，其静态投资回收期应在建筑的剩余寿命之内。

1.3 美国既有建筑节能标准

ASHRAE(美国供暖、制冷和空调工程师协会)编制了建筑节能规范，该规范已成为美国政府能源政策法案规定的标准[6]。其中《既有建筑节能标准》(ANSI/ASHRAE/IES Standard 100-2018)[7]提出节能改造的基本原则是“在不损坏其他部件的情况下，以最经济、最不浪费的方式利用能量”。评估每项节能措施，应计算投资成本和年节能量，同时可采用静态投资回收期和全寿命周期成本方法对节能措施进行排序。静态投资回收期适用于投资回收期少于5年的小型建筑，对于大型建筑或投资回收期更长的建筑应进行更复杂详细的财务分析。全寿命周期成本核算用于评估能效措施的总成本，考虑了诸如金钱的时间价值，能源成本的升高，每年运营维护成本，组件更换成本及设备的使用寿命等因素，其他可能考虑的因素包括建筑物运营的暂时中断。

2 国内建筑行业节能经济性评价方法

2.1 国内公共建筑节能标准

我国的建筑节能工作起步于20世纪80年代初，目前国内已经建立覆盖5个气候区、建筑全类型、工程建设全过程的节能标准体系。严寒和寒冷地区建筑节能设计标准完成了节能率30%、50%到65%的“三步走”阶段，我国建筑节能的重点从北方采暖地区居住建筑逐步扩展到公共建筑[8]。目前我国公共建筑能耗标准作为建设大型公共建筑项目核准和备案的强制性内容，大型公共建筑应当实施强制性节能标准监管，开展能耗检测工作和能耗指标认定，确保新建或改造建筑符合节能标准[9]。

2.2 公共建筑节能经济性评价标准

2.2.1 《公共建筑节能改造技术规范》(JGJ 176—2009)

公共建筑节能改造技术方案的可行性需要从技术和经济2个方面进行评价，只有技术先进、经济合理的方案才可以在实践中得到应用和推广。《公共建筑节能改造技术规范》(JGJ 176—2009)[10]中的公共建筑节能改造经济评价方法采用分项判定法和综合判定法，通过计算节能率和静态投资回收期分析技术经济性，以此预测公共建筑进行外围护结构改造、采暖通风空调及生活热水供应系统改造、节能灯具改造时的节能潜力。

在分项判定方法中，该规范对不同建筑节能措施的经济性评价指标采用静态投资回收期，计算公式为：T=K/M，其中T为静态投资回收期；K为节能改造项目的节能总投资；M是节能改造产生的年效益。表1对比分析了分项建筑节能措施节能量和静态投资回收期的评判要求，其中节能灯具的节能率要求较高，静态投资回收期最短。

表1 分项判定节能量和静态投资回收期

在综合判定方法中，为改善公共建筑外围护结构的热工性能、提高能耗系统的效率，在保证相同的室内热环境参数前提下，采暖、通风、空调、生活热水供应、照明系统的全年能耗比采取节能改造措施前降低30%以上，并且当静态投资回收期小于或等于6年，应进行节能改造[11]。

2.2.2 《建筑项目经济性评价方法与参数》(第三版)

国家发展改革委和建设部2006年发布了《建设项目经济评价方法与参数》(第三版)[12]，该评价方法规定建设项目经济评价包括财务分析和经济分析。财务分析通过“有无对比”方式估算财务效益和费用效益，包括融资前和融资后分析，以动态分析为主、静态分析为辅，主要评价指标包括项目内部收益率、财务净现值、投资回收期、总投资收益率等。经济分析是工程项目生产决策的重要依据，可评价项目的经济合理性、提高社会资源合理配置的效率，规避风险。经济费用效益指标一般包括经济净现值、经济内部收益率和经济效益费用比。在参数取值上，铁路客站可参照机场建设数值，大中型(干线)机场建设项目融资前税前和资本金税后财务基准收益率分别为5%和4%[11]。

3 铁路客站节能经济性评价方法

3.1 国内外公共建筑节能经济性评价方法比较

通过梳理欧盟、英国、美国和我国公共建筑节能经济性评价方法，总结了目前主要评价指标方法和评判具体要求如表2所示。

国外对指标的选取和评价相对国内而言更简单直接，以静态投资回收期为主，对于大型建筑等复杂的节能技术改造项目，则要求成本效益分析和全寿命周期成本分析方法。国内评价方法和指标相对复杂，对公共建筑节能技术改造措施实行分项和综合判定，主要衡量指标为节能量和静态投资回收期；对建筑项目的评价使用财务和经济分析，既包括净现值、内部收益率等考虑资金时间价值的指标，也包括投资收益率、效益费用比等静态指标。

3.2 我国铁路客站节能评价现状

3.2.1 《绿色铁路客站评价标准》(TB/T 10429—2014)

《绿色铁路客站评价标准》(TB/T 10429—2014)[13]的制定有助于衡量铁路客站从设计、施工到运营报废阶段达到节能环保目标的程度。该标准建立了适用于不同气候区、规模和自然环境条件下的绿色铁路客站评价指标体系和权重体系，主要包括7项节约利用和环境管理内容。其中，节能与能源利用方面，对铁路客站执行节能设计标准情况，供暖、通风和空调系统，围护结构，电梯和自动扶梯，综合显示系统，供配电系统，可再生能源利用及能源设备计量，监测与控制等评价内容做出了具体规定，明确评分规则和评价方法。标准5.1.7中提到站房应选择合理的冷热源形式，对经济技术分析分为完善的、简单的和未进行3个层次得分。该标准虽然涉及经济技术分析要求，但并未明确评价指标及如何开展经济技术分析。

表2 国内外建筑节能经济性评价方法

3.2.2 《铁路工程节能设计规范》(TB 10016—2016)

为贯彻国家节约能源、节约资源和保护环境的要求，规范铁路工程建设过程节能标准，2016年国家铁路局批准发布新修订的《铁路工程节能设计规范》(TB 10016—2016)[14]，其中“站场”和“房屋建筑、暖通空调”2个章节规定了建筑节能规范，对围护结构技术、空气调节与供暖系统冷热源、通风、检测、控制与计量等做出明确要求，规范4.3.3提出锅炉选型应根据当地的资源条件进行综合技术经济比较。《铁路工程节能设计规范》虽提出了基本的建筑节能要求，但并没有明确节能率指标和经济性评价指标，缺少能耗定额要求和节能量衡量标准，需要更精细的评价标准支撑。

3.3 我国铁路客站节能经济性评价的不足

（1）能耗定额管理制度仍需健全。测算铁路客站节能量的基础是明确基准能耗，能耗定额是规范合理用能水平的重要手段，有助于铁路客站管理机构将能耗控制在合理范围内。现有铁路客站节能标准以规范新增建设客运站为主，对节能改造项目标准涉及少，其中一个原因是能耗定额管理制度有待健全，精细化考核目标数据缺乏，不利于推动节能经济工作。

（2）节能经济性评价指标缺少。现有铁路节能客站标准侧重于节能技术的选取和规范，未涵盖不同技术类型的经济性评价指标，不便于开展经济技术分析，难以掌握节能改造项目的效益和效果。此外，不同气候区铁路客站的单位建筑能耗具有差异性，节能改造的方式和成本相差较大，对于节能量、投资回收期等指标量化参数的选取需依据情况设定。

（3）铁路客站节能经济性评价方法尚需统一。虽然《绿色铁路客站评价标准》提出对站房的冷热源形式开展经济技术分析，《铁路工程节能设计规范》要求对锅炉选型进行综合技术经济比较，但均未提供经济性评价方法，对于经济性评价指标的应用缺乏指导。当前经济性评价方法较多且各有利弊，方法的选择对节能技术产生效果的评价结果不同，应分析适用于铁路客站节能改造的统一评价方法。

3.4 我国铁路客站节能经济性评价的启示

我国建筑节能工作历经40余年的发展，节能技术标准不断更新、升级和细化。铁路客站工程设计中的节能标准也在不断完善，为了从技术经济角度更有效的采取节能减排措施，依据国内外建筑行业节能经济性评价标准和方法，提出铁路客站节能经济性评价建议。

3.4.1 加强铁路客站能耗定额管理

2022年3月1日，国家机关事务管理局提出的《公共机构能耗定额标准编制通则》(GB/T 40498—2021)正式实施，规定了能耗定额标准的能耗定额指标及等级、计算方法等，对铁路客站制定能耗定额标准具有指导意义。建议通过分析铁路局集团公司及站段能源消耗总量、强度、能耗结构、能源消费成本，分级分类统计铁路客站能耗，将铁路客站自身能耗水平与同类型公共机构进行对比，制定客站能耗定额标准，为新建和改建铁路客站能耗提供标尺。对于新建建筑应提升节能标准，强制施行绿色建筑星级标准。对于既有铁路客站，应依据能耗定额管理制度，深化既有建筑节能改造，对高能耗客站采取节能降碳技术措施和手段，优化建筑用能结构。

3.4.2 制定铁路客站节能经济性评价指标

铁路客站能耗经济性评价指标是制定评价方法的基石，依据欧盟、英国和美国建筑行业能耗经济评价标准和方法，经济评价指标主要选取静态投资回收期和净现值。我国铁路客站节能改造技术措施包括围护结构改造、空气调节与供暖系统冷热源调节、能源管控系统安装、节能照明灯具更换等，不同类型的节能措施经济评价指标虽相同，但指标参数设定有差异。我国铁路客站的能耗经济性评价指标可依据不同气候区划分客站单位能耗，制定投资回收期、净现值等动态或静态指标，从而设定差异性量化参数。

3.4.3 提出铁路客站节能经济性评价方法

建筑节能经济性评价方法通常采用全寿命周期成本法和成本效益分析法[15-17]。全寿命周期成本法将测算节能技术产生的所有相关成本及效益，根据一定的折现率折算到经济评价初期以进行对比分析。成本效益分析基于“有无对比”原则，其中“有”是指采用建筑节能技术的低碳建筑，“无”是指传统建筑。通过净现值、净年值等经济性评价指标将传统建筑与低碳建筑进行比较，更加直观、科学反映节能建筑技术带来的效益，并通过不断改进、完善设计方案，提高项目资金的使用效率及经济效益。

4 结束语

公共建筑能耗作为建筑总能耗中的重要组成部分，对节能的要求日益凸显，经济性评价方法的作用是为了选择成本效益最优的方案，使投入产出效果最佳。研究欧盟、英国和美国等国外建筑节能经济性评价指标，以及国内公共建筑节能标准、评价方法和参数，对铁路客站现有节能标准进行梳理并分析问题，提出铁路客站节能经济性评价指标和评价方法建议。