□文/李海濤 袁永博

外墻外保溫節(jié)能體系全壽命周期成本估算

□文/李海濤 袁永博

本文引入全壽命周期成本的概念，在傳統(tǒng)的成本計算模型基礎(chǔ)上，建立起基于未確知數(shù)理論的外墻外保溫全壽命周期成本模型，為外墻外保溫體系能效的評價提供合理的依據(jù)。

外墻外保溫；全壽命周期成本；未確知數(shù)理論

一、引言

隨著未來城市住宅、交通工具、生活用品、城市基礎(chǔ)設(shè)施和公共服務(wù)設(shè)施等方面需求的持續(xù)增長，能源的供求矛盾也愈加突出，人們的節(jié)能意識也將自覺增強，節(jié)能建筑的需求也將持續(xù)的增加。有專家指出，我國建筑物的圍護結(jié)構(gòu)、采暖空調(diào)、照明器具、家用電器等相關(guān)方面的節(jié)能技術(shù)均具有巨大的潛力。

與傳統(tǒng)建筑相比，節(jié)能建筑采用大量的環(huán)保材料和節(jié)能技術(shù)，其初始建造成本更高，而其運行成本、能源消耗和對環(huán)境的破壞更低，因此有必要從節(jié)能環(huán)保視角，對節(jié)能建筑從項目的構(gòu)思、策劃、土地獲取、設(shè)計到建造、使用、維護、翻修，直至拆除的整個壽命周期內(nèi)所發(fā)生的全部費用（即全壽命周期成本，Life Cycle Cost，簡稱LCC）進行分析和評價。

外墻外保溫節(jié)能體系是目前國內(nèi)大力推廣的節(jié)能技術(shù)。外墻外保溫節(jié)能體系的初始建造成本比未采用節(jié)能措施的外墻的成本要高出許多，所以在評價該體系時，較高的初始建造成本更容易引起人們的重視，而忽略了外墻外保溫節(jié)能體系在使用過程中的運行費、維護管理費等。由于采用節(jié)能技術(shù)，外墻外保溫節(jié)能體系能源利用效率提高，在未來的運營維護期可大大降低成本。

二、全壽命周期成本

1、全壽命周期成本的定義與分類。全壽命周期成本（LCC）是指在一定時期內(nèi)擁有、運行、維護、修理和處置建筑物或建設(shè)項目系統(tǒng)所發(fā)生的全部成本的貼現(xiàn)值的總和。全壽命周期成本可以分為初始化成本和未來成本兩類，初始化成本指占用建筑物/設(shè)施之前所發(fā)生的全部成本/費用；未來成本指占用建筑物/設(shè)施之后所發(fā)生的全部成本/費用。（圖1）

圖1 全壽命周期成本分類

2、全壽命周期成本計算模型。一個項目的全生命周期成本是通過把每種成本的現(xiàn)值加起來，并且減去如轉(zhuǎn)售價值等現(xiàn)金流入的現(xiàn)值。其基本模型如下：

其中，C0表示初始化建設(shè)成本（即建設(shè)投資或工程造價，包括征地成本、設(shè)計成本、建筑成本等）；O表示運營成本（年度成本包括能源成本、清潔成本等）；M表示維護成本（年度成本和替換、修繕成本）；S表示殘值；PVsum表示現(xiàn)值和；T為生命周期；t為時間變量；r為折現(xiàn)率；PV表示折現(xiàn)系數(shù)。

三、基于未確知數(shù)理論的外墻外保溫全壽命周期成本估算

國外對生命周期成本的估算主要分為初始建設(shè)成本的計算以及未來運營和維護成本的計算。由于國外對已完工程造價整理、分析基礎(chǔ)上的數(shù)據(jù)庫的建立比較完善，初始建設(shè)成本的計算方法基本上都是在此基礎(chǔ)上的估算。而未來運營和維護成本的計算相對比較困難和復(fù)雜，因此本文引入未確知數(shù)學(xué)方法進行處理，將外墻外保溫節(jié)能技術(shù)的運營維修費用定性估算結(jié)果表述為具有主觀可信度估計的判斷區(qū)間，從而能夠確切地、合理地表述外墻外保溫節(jié)能技術(shù)的全壽命周期成本。

1、未確知數(shù)理論。1990年王光遠教授在哈爾濱建筑工程學(xué)院學(xué)報上發(fā)表了一篇《論未確知信息及其數(shù)學(xué)處理》的論文，揭開了未確知數(shù)學(xué)的第一頁。此后在王光遠教授的指導(dǎo)下，劉開第、吳和琴等建立了未確知數(shù)學(xué)理論。它所表達的是由于條件限制、認識不清及所掌握的數(shù)據(jù)資料尚不足以確定事物的真實狀態(tài)和數(shù)量關(guān)系而帶來的純主觀認識上的不確定性，可用區(qū)間數(shù)型“未確知數(shù)”表示。定義如下：對任意閉區(qū)間［a，b］，a=x1＜x2＜…＜xn= b，若函數(shù)φ（x）滿足：

則稱和φ（x）構(gòu)成一個n階未確知數(shù)A，記作［［a，b］，φ（x）］，稱α、［a，b］和φ（x）分別為該未確知數(shù)的總可信度、取值區(qū)間和可信度分布函數(shù)。

顯然，用未確知數(shù)描述不確定性更加精細且符合實際，其所表達的模式是：估算值是一個判斷區(qū)間，對判斷區(qū)間有一個類似概率的可信度估計。這種表達模式正好可以用來描述由于信息不全、條件制約等因素影響下的統(tǒng)計數(shù)據(jù)表達，即區(qū)間［a，b］，a=x1＜x2＜…＜xn=b是統(tǒng)計對象的變化范圍，a為該區(qū)間對應(yīng)的統(tǒng)計概率（可視其為可信度）。

2、外墻外保溫節(jié)能體系全生命周期成本計算步驟。外墻外保溫節(jié)能體系的全壽命周期成本也可簡要的分為兩部分：初始化建設(shè)成本和未來運營維修成本。對于外墻外保溫節(jié)能體系的初始化建設(shè)成本可由傳統(tǒng)的定額計價法得到，因此外墻外保溫節(jié)能體系全生命周期成本計算的重點是運用未確知數(shù)理論計算未來運營維修成本。基于未確知數(shù)理論的運營維修成本計算步驟如下：

近日，“我國季風(fēng)區(qū)湖泊生態(tài)系統(tǒng)長期演變機理與生態(tài)安全”項目課題組揭示了藍藻水華發(fā)生和消退過程中稀有浮游生物（豐度小于萬分之一的低豐度物種）的動態(tài)和重要作用。

（1）確定定性估算對象。建設(shè)工程建設(shè)期之后的運營成本包括運行成本、日常維護和修理成本及殘值。對這三個部分分別進行專家定性的未確知數(shù)估算。根據(jù)專家定性估算中主觀認識的不確定性及回答模式為定性估算是判斷區(qū)間的特點，可對判斷區(qū)間有一個類似概率的主觀可信度估計。為了更有效、準(zhǔn)確地運用未確知數(shù)，我們將專家判斷在區(qū)間內(nèi)的各個取值點上予以分解。

（2）未來運營維修成本用未確知數(shù)的表達。收集井巷工程專家們對估算對象運營費用定性估算的判斷區(qū)間和總可信度，以及總可信度在判斷區(qū)間內(nèi)各個取值點上的分解值。假定對某項費用有兩個專家X和Y（n個專家則給出n個），則得出該項費用的兩個未確知數(shù)，表示為：

（3）運營期費用的折現(xiàn)。計算過程中需要將運營期各項費用折算成現(xiàn)值。對構(gòu)成運營費的運營費用、維護費用、小修費用、大修費用和殘值選取合適的折現(xiàn)系數(shù)進行折現(xiàn)，以便于運營費用的估算。應(yīng)用各項費用的折現(xiàn)系數(shù)，得出各個專家的未確知數(shù)估算值。

（4）計算各項費用的定性估算值取值區(qū)間。按照未確知數(shù)的加法運算，將不同專家對各項費用的未確知數(shù)行兩兩相加（n個數(shù)就進行n個兩兩相加），然后將未確知數(shù)加法運算所得費用的和除以專家數(shù)n（把n看作一個未確知數(shù)），獲得可能值帶邊商矩陣及可信度帶邊積矩陣，也即得到各項費用的定性估算值取值區(qū)間。

（5）運營期費用估算。通過對運營期各項費用最可能取值區(qū)間及其總可信度總結(jié)可得其運營期費用，即將所得各項費用的最可能區(qū)間，運用區(qū)間數(shù)加法運算計算而得。

3、外墻外保溫節(jié)能體系全生命周期成本估算實例。選取大連市節(jié)能達到50%的外墻外保溫體系300mm厚頁巖空心磚外掛EPS板兩面抹灰的外墻外保溫節(jié)能體系進行全壽命周期成本分析，研究壽命周期為40年。

（2）現(xiàn)采集相應(yīng)技術(shù)專家對該樓外墻外保溫的運營費用（注：運營費用為該樓采暖費用）、日常維護費用、大修費用及殘值的預(yù)測估算數(shù)據(jù)（統(tǒng)一取折現(xiàn)率為i= 8%），見表1。（表1）

并請專家將總可信度在取值區(qū)間內(nèi)各取值點上分解，得運營費用以未確知數(shù)表達的專家估算值，表示如下：

表1 專家預(yù)測數(shù)據(jù)

應(yīng)用上述折現(xiàn)公式，得到運營費用的專家估算現(xiàn)值分別為：

（4）依據(jù)未確知數(shù)運算法則，計算得運營費用的取值區(qū)間及其可信度。

A1和A2可能值帶邊和矩陣：

A1和A2可信度帶邊積矩陣：

也即：

（5）同理，按照上述計算方法，可得到日常維護費用、大修費用和殘值的取值區(qū)間及其可信度。為簡明起見，將上述費用列于表，見表2。（表2）

（6）全壽命周期成本估算

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、結(jié)論

1、運用全壽命周期成本分析能夠科學(xué)合理地評價外墻外保溫體系的能效，為外墻外保溫體系方案的選擇提供有效的依據(jù)，并將為外墻外保溫節(jié)能體系的應(yīng)用與推廣起到積極的作用。

2、基于未確知數(shù)理論的費用估算專家預(yù)測方法有其合理性和有效性，將未確知數(shù)學(xué)理論應(yīng)用于全壽命周期成本估算，可適合表達定性專家預(yù)測方法中的不確定性，更加合理估算全壽命周期成本。

（作者單位：大連理工大學(xué)）

表2 運營維護期費用

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

[2]劉開第，吳和琴等.未確知數(shù)學(xué)[M].武漢：華中科技大學(xué)出版社，1997.

[3]秦敏.礦山井巷工程全生命周期造價管理[D].西安科技大學(xué)碩士學(xué)位論文，2009.

F293.3

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