李昇翰,鄭宏業(yè)

（深圳大學(xué)土木工程學(xué)院）

1 引言

近年來，房地產(chǎn)行業(yè)的快速發(fā)展，我國建筑面積急劇增長，但隨之也面臨巨大的能源消耗問題。據(jù)前瞻產(chǎn)業(yè)研究院發(fā)布的中國智能建筑分析報(bào)告顯示，截至2017年，在我國260億㎡的城鎮(zhèn)住宅中，高能耗建筑占比超過90%，而我國城鎮(zhèn)節(jié)能建筑僅占既有建筑面積的23.1%左右[1]。在建筑物的長壽命周期中，包括暖通空調(diào)，照明，設(shè)備和電器等在內(nèi)的運(yùn)營能源服務(wù)占建筑總能耗的約80%[2]。

由于既有建筑大多沒有采取任何的節(jié)能措施，其建筑的外圍護(hù)結(jié)構(gòu)熱工性能差，窗戶的氣密性不足、且傳熱系數(shù)極高等等，導(dǎo)致采暖制冷等用能效果極差、能源消耗非常大。因此提高現(xiàn)有建筑的能效無疑被認(rèn)為是減少碳排放和能源消耗的最可持續(xù)和可行的措施之一[3]。

由于市場的發(fā)展以及國家政策的推動，“長租公寓”以新建和改造兩種方式逐漸的走向歷史發(fā)展的大舞臺，在大量的既有建筑改造過程中，通過改造翻新，建立新的租住單元，從而打造全新的生活和社交空間，引領(lǐng)當(dāng)前租賃行業(yè)社區(qū)化新發(fā)展[4]。

然而，長租公寓的建筑改造雖然優(yōu)化了空間設(shè)計(jì)，提高了空間使用效率[4]，但忽略了老舊小區(qū)能耗大、資源消耗水平高這一重大問題，因此從社會環(huán)境、資源狀況的角度來看，長租公寓的發(fā)展并不能說是恰到好處。所以，立足當(dāng)前社會、經(jīng)濟(jì)、環(huán)境形勢，若能在改善老舊小區(qū)居住環(huán)境較差、設(shè)備陳舊、結(jié)構(gòu)老化等問題的同時，使用綠色節(jié)能的手段對其進(jìn)行更深一步的改造，那么將有效的降低建筑能耗，改善居住環(huán)境，提高舒適度，使長租公寓提升到一個更好的運(yùn)營狀態(tài)[5]。

但是，既有建筑的綠色改造雖然可以提升能源使用效率，降低能耗，但也在一定程度上增加了開發(fā)商的投資成本，這是投資商想極力避免的。所以，提出一個基于成本和效益的“盈虧平衡分析”模型，便于投資商結(jié)合自身情況選擇適合的改造方案。首先設(shè)定相關(guān)改造指標(biāo)，建立層級結(jié)構(gòu)；然后通過專家打分法為各指標(biāo)打分，并用層次分析法計(jì)算指標(biāo)權(quán)重；接著通過“盈虧平衡分析”模型生成多種組合方案，運(yùn)用比值分析計(jì)算各方案的增量成本與增量經(jīng)濟(jì)效益比重；最終將得出三個備選方案，由投資商自行選擇。

2 長租公寓節(jié)能改造

查閱文獻(xiàn)可知，國內(nèi)并沒有太多針對長租公寓節(jié)能改造的案例，但根據(jù)《既有居住建筑節(jié)能改造指南》[6]、《既有居住建筑節(jié)能改造規(guī)程》[7]以及《夏熱冬冷地區(qū)既有居住建筑節(jié)能改造工作補(bǔ)助資金管理暫行辦法》等文件來看，不僅給建筑節(jié)能改造質(zhì)量保證措施提供了建議，而且從技術(shù)方面對節(jié)能改造進(jìn)行了規(guī)范和指導(dǎo)[1]。

由于研究重點(diǎn)在于決策體系的構(gòu)建，因而不必對具體改造方案進(jìn)行論述。參照《公共建筑節(jié)能改造技術(shù)規(guī)范》的建議，建筑節(jié)能改造的靜態(tài)投資回收期應(yīng)小于等于8a[8]，且通過走訪調(diào)查現(xiàn)有長租公寓翻新案例，僅從以下7個地方進(jìn)行研究，并用于模型的建立，具體為：外立面改造、外遮陽改造、內(nèi)遮陽改造、窗戶改造、照明改造、太陽能設(shè)備采用以及綠色節(jié)能屋頂改造，其詳細(xì)改造方案（見表1）。

3 理論及模型

3.1 層次分析法確定改造方案權(quán)重值

層次分析法（The analytic hierarchy process）簡稱AHP，由托馬斯·塞蒂（T.L.saaty）在20世紀(jì)70年代中期提出，其結(jié)合定性與定量兩種分析方法，實(shí)現(xiàn)對問題的系統(tǒng)性、層次性分析，加之處理復(fù)雜問題的便捷性、直觀性，使其在社會許多方面得到廣泛應(yīng)用[9]。

3.1.1 建立層次結(jié)構(gòu)模型

首先以成本為例作為目標(biāo)層，相關(guān)七個改造措施作為準(zhǔn)則層，對應(yīng)改造措施的改造方案作為方案層，建立如下層次結(jié)構(gòu)模型（見圖1）：

表1 長租公寓翻新改造指標(biāo)體系

圖1 7個改造措施的層次結(jié)構(gòu)

3.1.2 構(gòu)造判斷矩陣

根據(jù)層次結(jié)構(gòu)模型，構(gòu)造判斷矩陣（見表3，僅以準(zhǔn)則層為例），然后由專家以及利益相關(guān)者根據(jù)矩陣判斷標(biāo)度（1～9標(biāo)度法，見表2）進(jìn)行打分，本文將用aij代表專家給與的分?jǐn)?shù)（見表3）。

其中，aij＞0，aii=1；

3.1.3 計(jì)算各改造方案權(quán)重值

根據(jù)表 3 設(shè)矩陣 A=（aij）n×n，利用公式①可計(jì)算矩陣特征向量，并在最終得出方案層所有改造方案的權(quán)重值：

式中，ω為特征向量，λ為特征值。這里規(guī)定25個方案的權(quán)重值用ω1，ω2，ω3，……，ω24，ω25代替，簡記為 {ω=ωi|1≤ i ≤ 25}。

3.1.4 一次性檢驗(yàn)

為了使對應(yīng)特征根的特征向量能代表權(quán)向量，需對其進(jìn)行一致性檢驗(yàn)，一次性檢驗(yàn)通過計(jì)算CR來確定，當(dāng)?shù)贸龅腃R＜0.1時，則認(rèn)為一致性檢驗(yàn)通過，否則，為不通過。

式中，n為矩陣的階數(shù)，λ為特征值，RI根據(jù)下表4進(jìn)行確定：

3.2 Python實(shí)現(xiàn)多方案組合

Python是一種簡便靈活的腳本語言，由于其便捷的特點(diǎn)在系統(tǒng)開發(fā)、科學(xué)計(jì)算等領(lǐng)域廣泛使用[10]。因而可在python環(huán)境中利用數(shù)組的排列組合方法實(shí)現(xiàn)方案的互相組合。

如：記列表list=[1,2,3]，可使用for循環(huán)遍歷list中的元素，然后返回到新的列表中,從而得到[1]，[1，2]，[2，3]，[1，2，3]，同理可實(shí)現(xiàn)對表2改造方案的隨機(jī)組合，但由于改造方案中僅對原窗貼膜和整窗更換不能兼容，所以應(yīng)該對方案的組合進(jìn)行條件限制，可用Pi表示方案i的選用，Pi=1,則記為選用，Pi=0記為不選用，然后令≤1即可實(shí)現(xiàn)上述條件限制。

3.3 模型建立

盈虧平衡分析是通過盈虧平衡點(diǎn)分析項(xiàng)目成本與經(jīng)濟(jì)收益的平衡關(guān)系的一種方法，通過各種不確定因素的變化帶來的經(jīng)濟(jì)后果，找出某一因素影響方案選擇的臨界值，即盈虧平衡點(diǎn)，根據(jù)不確定因素的變化對投資方案影響程度進(jìn)行決策分析[11]。

傳統(tǒng)的盈虧平衡分析法通過尋找效益與成本的平衡點(diǎn)來判斷不確定因素的變化對投資的影響情況，本文則利用比值法，即通過長租公寓節(jié)能改造的增量成本與其帶來的增量效益的比值來反映節(jié)能改造的收益情況，公式如下：

結(jié)合以上分析可得模型：

式中：ω（i效益）為以節(jié)能改造的經(jīng)濟(jì)效益做為目標(biāo)層計(jì)算的權(quán)重值，同理ωi（成本）是以節(jié)能改造的增量成本作為目標(biāo)層計(jì)算的權(quán)重值；Bi為某一個節(jié)能改造方案的單位面積增量成本；ei為某一個節(jié)能改造方案的單位面積增量經(jīng)濟(jì)效益；pi=1則表示選擇該項(xiàng)方案，否則不選。

表2 利益相關(guān)矩陣判斷標(biāo)度

表3 準(zhǔn)則層判斷矩陣

表4 RImn階數(shù)征值表

4 結(jié)語

根據(jù)以上模型可以知道，當(dāng)增量效益大，增量成本小的時候，F(xiàn)值越大，反之F值越?。籉值越大則代表方案較優(yōu)，因而可提取F值排列前三的方案供投資商選擇。

該模型的優(yōu)點(diǎn)在于可以為開發(fā)商提供直觀的成本效益比重，為其在前期的改造決策提供了重要的借鑒意義；不僅如此，在今后的普通住宅以及辦公樓的節(jié)能改造分析中，亦可使用本模型進(jìn)行成本效益的分析；然而遺憾的是，本文沒有具體的給出相應(yīng)的節(jié)能改造投資回收期，因?yàn)橄鄬τ陂L租公寓的改造，投資商對公寓樓并沒有持有權(quán)，所以相應(yīng)的節(jié)能改造投資回收期也是決策的重要一部分。