苏南地区绿色建筑围护结构增量成本分析研究.pdf

2023 年 6 月沙 洲 职 业 工 学 院 学 报June,2023第26卷 第2期Journal of Shazhou Professional Institute of TechnologyVol.26,No.2收稿日期：收稿日期：2023-05-29基金项目：基金项目：2022 年沙洲职业工学院青年教师科研基金项目“夏热冬冷地区公共建筑绿色建筑围护结构增量成本分析研究”（JJ2022B02）；2023年苏州市社会科学基金项目（应用对策类）“苏州市既有建筑绿色化改造低碳发展路径研究”（Y2023LX116）；2023 年张家港市社科应用研究课题“双碳背景下张家港城市更新既有建筑绿色化改造发展路径研究”（202371）。作者简介：作者简介：宋伟（1989），男，沙洲职业工学院建筑工程与设计学院助教/工程师；吴亚男（1988），女，昆山市规划设计有限公司高级工程师；张洪尧（1978），男，沙洲职业工学院建筑工程与设计学院副教授。苏南地区绿色建筑围护结构增量成本分析研究宋伟1吴亚男2张洪尧1（1.沙洲职业工学院，江苏 张家港 215600；2.昆山市规划设计有限公司，江苏 昆山 215347）摘要：根据 2019 版绿色建筑评价标准，申报星级绿色建筑与基准建筑相比需要围护结构热工性能提高一定的比例，这要求增加围护结构保温材料厚度，从而带来绿色建筑增量成本。通过对苏南地区相关项目建立模型，分析各星级绿色建筑保温材料的厚度，并与基准建筑对比，计算保温材料的厚度增加量，结合保温材料的价格，得出各星级绿色建筑的围护结构保温材料的增量成本。关键词：绿色建筑；围护结构；保温材料；增量成本中图分类号：TU201.5；TU111.4文献标识码：A文章编号：10098429(2023)02001605绿色建筑在 21 世纪发展迅速，全国许多地区通过颁布地方法规等形式要求新建建筑达到绿色建筑标准的相关要求。例如江苏省绿色建筑发展条例第二章第十条规定本省新建民用建筑的规划、设计、建设，应当采用一星级以上绿色建筑标准。绿色建筑是指在全寿命期内，节约资源、保护环境、减少污染，为人们提供健康、适用、高效的使用空间，最大限度地实现人与自然和谐共生的高质量建筑1。目前我国执行的是第三版绿色建筑标准，即绿色建筑评价标准（GB/T50378-2019）（以下简称标准2019）。与前两个版本比较，标准2019 对绿色建筑相关性能要求更高，对绿色建筑高质量发展起到更加积极的推动作用。1研究目的标准2019 中“3.2.8”规定申报星级绿色建筑，强制要求建筑的围护结构热工性能应比国家现行建筑节能设计标准提高一定的比例，而这部分条文在前两版标准中是得分项，即可选项，在新版中则是控制项。但建筑热工性能影响建筑的运行能耗，关系到建筑的碳排放，因此标准2019 强制要求星级绿色建筑围护结构热工性能提高，在一定程度上助力实现国家双碳目标。相较于普通建筑，无论是新建还是改造绿色建筑都要求增加部分绿色建筑技术，这同时会带来绿色建筑技术增量成本。马素贞认为，绿色建筑技术增量成本是指与满足国家及项目建设所在地强制节能设计标准的同规模、同功能建筑（基准建筑）相比，为实现某些特定的绿色建筑目标，采用特定的先进绿色建筑方案或设备产生的成本增加额。2在苏南等夏热冬冷地区，常用的主要绿色建筑技术有围护结构热工性能提高、可再生能源利用技术、非传统水资源利用技术等，这些技术中部分在建筑设计等相关法规标准中有强制要求，宋伟，吴亚男，张洪尧：苏南地区绿色建筑围护结构增量成本分析研究-17-并非绿色建筑增加技术。例如江苏省绿色建筑发展条例第三十七条规定，新建的政府投资公共建筑、大型公共建筑应当至少利用一种可再生能源；居住建筑热环境和节能设计标准（DB 32/4066-2021）“8.0.1”条规定，居住建筑应因地制宜设置可再生能源应用系统。江苏省节约用水条例第四章规定规划用地面积两万平方米以上的新建建筑物，应当配套建设雨水净化、渗透和收集利用系统。目前苏南地区住宅建筑执行的是江苏省居住建筑热环境和节能设计标准（DGJ 32/J71-2014），围护结构热工性能基本上能够在夏热冬冷地区居住建筑节能设计标准（JGJ 134-2010）基础上提高 10%，达到二星级要求，但是普通新建公共建筑围护结构热工性能执行的标准是公共建筑节能设计标准（GB 50189-2015）（以下简称公建节能标准2015），并未达到星级绿色建筑的相关要求，因此公共建筑申报星级绿色建筑都会产生围护结构增量成本。分析苏南等夏热冬冷地区新建公共建筑在达到星级绿色建筑的围护结构热工性能相关要求，即一星级、二星级、三星级，建筑围护结构热工性能的提高比例分别达到 5%、10%、20%，研究对比满足国标节能（基准建筑）的围护结构的增量成本。对绿色建筑围护结构增量成本的研究，胡栩豪等调研分析了浙江住宅类绿色建筑主要采用技术的增量成本3；张小静研究了在广西地区满足 50%与 65%节能率的建筑围护结构成本对比4，但对苏南等地区公共建筑在满足公建节能标准2015 的 65%建筑节能率要求之上再提高的研究较少。笔者调研苏南地区已完成的一些绿色建筑项目，分析计算在满足不同星级绿色建筑要求下建筑围护结构保温材料的增量成本变化。2星级绿色建筑围护结构保温材料厚度分析2.1研究方法分析苏南等夏热冬冷地区公共建筑绿色建筑项目围护结构的常见类型及做法，并建立节能模型。分别计算当满足公建节能标准2015 要求及绿色建筑一星级、二星级、三星级要求时，主要围护结构外墙及屋面各层保温材料厚度的变化，得出各星级建筑相比于国标节能建筑围护结构保温材料的增量，再通过调研围护结构保温材料的市场价格，进一步计算得出各星级绿色建筑围护结构保温材料的增量成本。2.2建模分析通过调研苏南地区公共建筑绿色建筑，分析得出该地区建筑外墙一般采用外墙外保温及外墙自保温等方式。常见屋面的保温材料主要有挤塑聚苯板、聚氨酯等，外墙自保温材料主要有砂加气砌块、淤泥保温砖等，外保温材料有岩棉板、聚氨酯等。笔者分别对外墙自保温建筑苏州 XX 小学、苏州 XX 医养中心；外保温建筑南京 XX 训练基地工程、苏州 XX 应急救援中心综合楼建模分析。公建节能标准2015 中规定夏热冬冷地区甲类公共建筑（热惰性指标 D2.5）的外墙综合传热系数需要小于等于 0.80 W/(m2K)、屋面综合传热系数小于等于 0.50 W/(m2K)5，绿色建筑评价标准技术细则 2019 版附录表 A-3 详细列出一星级、二星级、三星级绿色建筑屋面及传热系数相比国标节能降低 5%、10%、20%的相应值。6以苏州市 XX 小学教学楼项目为例，该教学楼围护结构构造如下：平屋面类型：钢筋混凝土（50.0 mm）+水泥砂浆（20.0 mm）+挤塑聚苯板（60.0 mm）+水泥砂浆（40.0 mm）+粉煤灰陶粒混凝土（150.0 mm）+钢筋混凝土（120.0 mm）；外墙类型：聚合物抹面抗裂砂浆（10.0 mm）+水泥砂浆（20.0 mm）+NALC 砌块（B05）（250.0 mm）+石灰水泥砂浆（20.0 mm）。宋伟，吴亚男，张洪尧：苏南地区绿色建筑围护结构增量成本分析研究-18-根据教学楼各楼层建筑平面图及建筑详图，利用专业模拟软件建模，分别计算在满足国标节能和一星级、二星级、三星级绿色建筑标准节能要求时，屋面保温材料聚苯板及外墙保温材料NALC 砌块（B05）的厚度，如表 1 所示。表 1星级绿色建筑屋面及外墙传热系数、保温材料厚度与国标节能要求对比表围护结构保温围护结构保温性能等级性能等级屋面传热系数屋面传热系数/W/(m2 K)屋面挤塑聚苯板厚度屋面挤塑聚苯板厚度/mm外墙传热系数外墙传热系数/W/(m2 K)外墙外墙 NALC 砌块砌块（B05）厚度）厚度/mm国标节能0.50510.80179绿建一星级0.48540.76198绿建二星级0.45590.72223绿建三星级0.40700.64291用相同方法计算分析其他项目屋面及外墙保温材料在分别满足国标节能及各星级绿色建筑节能要求时的厚度，如表 2、表 3 所示。表 2各星级绿色建筑屋面保温材料厚度与国标要求对比表项项 目目 名名 称称屋面保温材料屋面保温材料国标节能厚度国标节能厚度/mm一星级厚度一星级厚度/mm二星级厚度二星级厚度/mm三星级厚度三星级厚度/mm苏州 XX 小学挤塑聚苯板51545970苏州 XX 医养中心屋面泡沫玻璃保温板9398105120南京 XX 训练基地工程挤塑聚苯板58616676苏州 XX 应急救援中心综合楼聚氨酯59636980根据表 2，为达到一星级、二星级、三星级绿色建筑要求，屋面挤塑聚苯板增加厚度分别为3mm、8mm、19mm；泡沫玻璃保温板增加厚度分别为 5mm、12 mm、27mm；聚氨酯增加厚度分别为 4 mm、10 mm、21mm。表 3各星级绿色建筑外墙保温材料厚度与国标要求对比表项项 目目 名名 称称外墙保温材料外墙保温材料国标国标节能节能厚度厚度/mm一星级厚度一星级厚度/mm二星级厚度二星级厚度/mm三星级厚度三星级厚度/mm苏州 XX 小学自保温 NALC 砌块（B05）179198223291苏州 XX 医养中心自保温烧结保温砖286319360475南京 XX 训练基地工程岩棉10141829苏州 XX 应急救援中心综合楼聚氨酯27303340根据表 3，为达到一星级、二星级、三星级绿色建筑要求，外墙自保温 NALC 砌块（B05）增加厚度分别为 19 mm、44 mm、112 mm；烧结保温砖增加厚度分别为 33 mm、74 mm、189 mm；外保温岩棉增加厚度分别为 4 mm、8 mm、19 mm；聚氨酯增加厚度分别为 3 mm、6 mm、13 mm。3围护结构的增量成本分析星级建筑围护结构增量成本围护结构单位面积保温材料增量成本围护结构面积围护结构单位面积保温材料增量成本星级建筑围护结构保温材料厚度（m）基准建筑围护结构厚度（m）围护结构材料单价（元/m3）宋伟，吴亚男，张洪尧：苏南地区绿色建筑围护结构增量成本分析研究-19-3.1围护结构单位面积保温材料增量成本由表 2 可知，为了达到一星级、二星级、三星级绿色建筑要求，相较于基准建筑屋面挤塑聚苯板、泡沫玻璃保温板、聚氨酯的增加厚度，根据项目决算清单查得挤塑聚苯板、泡沫玻璃保温板、聚氨酯的单价分别为 634.40 元/m3、780 元/m3、951.28 元/m3，则各星级绿色建筑相较于国标节能建筑屋面单位面积保温材料的增加成本如表 4 所示。表 4星级建筑屋面保温材料单位面积（m2)增量成本屋面保温材料屋面保温材料一星级一星级二星级二星级三星级三星级增加厚度增加厚度/mm增加成本增加成本/元元增加厚度增加厚度/mm增加成本增加成本/元元增加厚度增加厚度/mm增加成本增加成本/元元挤塑聚苯板31.9085.081912.05泡沫玻璃保温板53.90129.362721.06聚氨酯43.81109.512119.98根据决算清单外墙自保温 NALC 砌块、自保温烧结保温砖、岩棉、聚氨酯的单价分别为266.8 元/m3、342.46 元/m3、552 元/m3、951.28 元/m3，结合表 3，则各星级绿色建筑相较于国标节能建筑外墙单位面积保温材料的增加成本如表 5 所示。表 5星级建筑外墙保温材料单位面积（m2)增量成本外墙保温材料外墙保温材料一星级一星级二星级二星级三星级三星级增加厚度增加厚度/mm增加成本增加成本/元元增加厚度增加厚度/mm增加成本增加成本/元元增加厚度增加厚度/mm增加成本增加成本/元元NALC 砌块195.074411.7411229.88烧结保温砖3311.307425.3418964.72岩棉42.2184.421910.49聚氨酯32.8565.711312.373.2星级建筑围护结构保温材料增量成本星级建筑围护结构的增量成本可以由围护结构单位面积保温材料增量成本乘以围护结构面积得出。根据项目建筑图纸分别计算苏州 XX 小学、苏州 XX 医养中心、南京 XX训练基地工程、苏州 XX 应急救援中心综合楼4 个项目屋面以及外墙面积，如表 6 所示。结合表 4，计算得出相关项目各星级绿色建筑屋面保温材料的增量成本，如表 7 所示。表 7各星级绿色建筑屋面围护结构保温材料增量成本汇总表项项 目目 名名 称称屋面保温材料屋面保温材料一星级增量成本一星级增量成本/元元二星级增加成本二星级增加成本/元元三星级增加成本三星级增加成本/元元苏州 XX 小学挤塑聚苯板6801.7218185.6443137.19苏州 XX 医养中心泡沫玻璃保温板8461.3620307.2745691.35南京市 XX 训练基地工程挤塑聚苯板13194.4935277.9183680.86苏州 XX应急救援中心综合楼聚氨酯11013.6827490.8457756.79表 6建筑屋面及外墙面积汇总表项项 目目 名名 称称屋面面积屋面面积/m2外墙面积外墙面积/m2苏州 XX 小学3579.859542.42苏州 XX 医养中心2169.585189.41南京市 XX 训练基地工程6944.478730.14苏州 XX 应急救援中心综合楼2890.734766.35宋伟，吴亚男，张洪尧：苏南地区绿色建筑围护结构增量成本分析研究-20-同样结合表 5，计算得出相关项目各星级绿色建筑外墙保温材料的增量成本，如表 8 所示。表 8各星级绿色建筑外墙围护结构保温材料增量成本汇总表项项 目目 名名 称称外墙保温材料外墙保温材料一星级增量成本一星级增量成本/元元二星级增加成本二星级增加成本/元元三星级增加成本三星级增加成本/元元苏州 XX 小学NALC 砌块48380.07112028.01285127.51苏州 XX 医养中心烧结保温砖58640.33131499.65335858.62南京市 XX 训练基地工程岩棉19293.6138587.2291579.17苏州 XX 应急救援中心综合楼聚氨酯13584.1027215.8658959.754结论按照现行绿建标准申报星级绿色建筑，会强制要求建筑围护结构热工性能相较于基准建筑（国标节能）提高一定比例，这要求建筑的围护结构保温材料厚度增加，从而带来绿色建筑技术增量成本。经计算苏南夏热冬冷地区一星级、二星级、三星级绿色建筑相较于基准建筑，屋面单位面积挤塑聚苯板增加的成本分别为 1.90 元、5.08 元、12.05 元；泡沫玻璃保温板增加的成本分别为 3.90 元、9.36 元、21.06 元；聚氨酯增加的成本分别为 3.81 元、9.51 元、19.98 元。为达到一星级、二星级、三星级绿色建筑要求，相较于基准建筑单位面积外墙自保温NALC 砌块增加成本分别为5.07元、11.74元、29.88元；烧结保温砖增加的成本分别为11.30元、25.34元、64.72元；岩棉增加的成本分别为2.21元、4.42元、10.49元；聚氨酯增加的成本分别为2.85元、5.71元、12.37元。参考文献：1 住房和城乡建设部.GB/T 50378-2019 绿色建筑评价标准S.北京:中国建筑工业出版社,2019.2 马素贞,孙大明,邵文唏.绿色建筑技术增量成本分析J.建筑科学,2016(6):91-94+100.3 胡栩豪,殷丛丛,王志高,等.标准升级对夏热冬冷地区住宅类绿色建筑的影响分析J.2022(24):22-26.4 张小静.广西居住建筑节能 65%技术体系研究J.建筑节能,2020(3):91-95.5 住房和城乡建设部.GB 50189-2015 公共建筑节能设计标准S.北京:中国建筑工业出版社,2015.6 王清勤,韩继红,曾捷.绿色建筑评价标准技术细则 2019 M.北京:中国建筑工业出版社,2020.Research on Incremental Cost Analysis of Green BuildingEnclosure Structures in the Southern JiangsuSong Wei1,Wu Yanan2,Zhang Hongyao1(1.ShazhouProfessionalInstituteof Technology,Zhangjiagang215600;2.KunshanUrbanPlanning AndDesignCo.Ltd.,Kunshan 215347)Abstract:According to the 2019 version of the Assessment Standard for Greenbuilding,applying for the starrated green buildings requires an increase in the thermal performance of the enclosure structure by a certainpercentage compared to the benchmark building.This requires an increase in the thickness of the insulationmaterial for the enclosure structure,thereby bringing about incremental costs for the green buildings.Thispaper establishes a model for the projects in the southern Jiangsu,analyzes the thickness of insulationmaterials for various star rated green buildings,and compares them with the benchmark buildings to calculatethe increase in the thickness of insulation materials.Based on the price of insulation materials,the incrementalcost of insulation materials for the enclosure structure of various star rated green buildings is obtained.Key words:green building;enclosure structure;insulation materials;incremental cost