高性能房屋经济学

1、 4 高性能房屋经济学贝特洛 考夫曼4.1 简介 本章表明，在建筑热优化方面的额外投资，可以为业主和住户产生房屋的附加价值。在房屋使用寿命期内，建设初期的高成本是很容易收回的。事实上，鉴于近期不断升级的能源价格，投资回收期似乎比以往任何时候都短。经济拮据下，房屋的热优化，使得可再生能源在需求减少的情况下，可以覆盖更多部分。可再生能源主要有：太阳能，生物质能，太阳能光伏或风能。（考夫曼等 2003）从改善建筑的热工性得到的经济节省，可通过相比较于其他解决方案的投资回报率进行评估。例如：保温，高性能窗户，带热回收的机械通风系统，高效率的供热，控制，分配系统。一个很好的措施是节约一度电的热成本。这很

2、容易与购买和终端能源的实际价格做比较。本章中每度电0.055欧元的终端能源均价，被认为是未来十年的现实。基于减少加热需求来节约能源成本已经被加热系统的效率（假设90%）和电动力泵，风机和控制的成本（假设每千瓦时0.034欧元）放大。另一个额外成本是加热系统的资本成本。所有因素综合在一起，导致从原来终端能源价格为0.055欧元每千瓦时，到最终热力生产成本为0.08千瓦时。（菲斯特，2005c；考夫曼，2005）在2005年，传统电价为0.17千瓦时。而可再生电力价格被认为更高。在一些研究中，所需要的投资回收期作为一个指标。对于高性能组件，在产品预期寿命内，它的通过节能方面的回报是不会减少的。这是

3、可能发生的，比如，具有高隔热窗，并用有热回收的机械通风系统。这些结果是正确的，但不能正真帮助我们做决定，由于代替品之间的成本比较是不可能的。一个更好的方案是比较每节约一度电的所需的成本。如果一个节能方案 如优化保温层厚度的额外成本 ，比通过热量传递保温的成本低，那么 它的经济效益是显而易见的。在另一方面，如果节省一度电所需的成本，比直接取暖的费用高（欧元每千瓦时），它有助于比较52 可持续太阳能房屋 表4.1.1成本计算通用数据年利率 3.5% 实际利率，通货膨胀调整利息累计时间 20年 常数利率组件寿命 20年 机械通风装置 内部热水装置 等等组件寿命 30年 窗户组件寿命 50年 保温墙和

4、屋顶终端能源价格 0.055欧元每千瓦时 石油，燃气，区域热，非电类供热总成本 0.08欧元每千瓦时 同上，非电类电价 0.17欧元千瓦时 终端能源气候区域 温度（欧洲中部）这种节能方案与其他措施的优劣。使用这种方法，任何一种措施带来的额外好处可以给定值，并进行计算 。 本章中的计算，分别基于对资本价值和现存现金价值计算的动态方法。计算的边界条件如下（见表4.1.1）。过去十年投资年利率（实际）约为3.5%，其中已经考虑到1.5%的通货膨胀因素。以固定利息计算的资本计算时间假定为20年，这是比在中欧今天大多数建筑的寿命还短。这种假设在最终计算时导致剩余的资本价值，这降低了实际投资的现金价值（菲

5、斯特，等2001；菲斯特，2004）4.2高性能组件的成本估计两个问题作为介绍：1 什么是只考虑建筑热工性能的成本，特别是不提供保温功能的新型建筑？2 什么是一个简单的新型的表面处理成本（即修补和粉刷）什么都不做肯可能是一个昂贵的选择、从1平方米产生的运行费用来看，在使用寿命内，用绝热性不好的墙的投资成本远高于用绝缘性好的墙。4.2.1外墙保温隔热层的新型表面处理表4.2.1呈现增加保温的能量损失所需的成本和所需的投资总成本。任何一种有关新型表面处理的措施所需的费用都被排除，所以这里只剩下节能投资成本的比较。最佳的层厚度是23厘米。所有的费用都是用于特殊区域（欧元每平方墙体面积）在计算节能措施

6、总成本时，只有与能量相关的成本才会被考虑进去。在任何情况下，一个新建筑的外墙表面处理都是必要的。所以那些相关成本（30欧元每平方米）都被排除在投资成本之外。能源的损失和相关运行成本可以通过建设U值乘上相关气候的天数。附加的绝热保温层假定使用寿命为50年。经济的最佳保温层厚度是23厘米，每节约一度电就造成0.03欧元每平方米的费用。但在表4.2.1的成本函数，和图4.2.1一直在最小值附近平稳。所以未来保温层厚度是30厘米，它适用于被动式节能屋，每节约一度电有更高的成本为0.031欧元每平方米。它低于实际终端能源的价格0.055欧元每千瓦时的40%。用于比较：2002年2月在德国当地建筑法规中，

7、要求保温层U值0.3W（M2K）需要有12厘米厚。表4.2.1除去外墙用于保温的总费用（投资成本和能源损失）不同措施的参数任何方式的墙渲染 热保温 热保温最佳的热保温未来热保温层经济边界条件和建筑数据保温层的厚度（厘米）0.006.0012.0023.0030.00原来的U值 无任何措施（W/m2K）1.411.411.411.411.41新的U值（W/m2K）1.410.450.270.150.12组件的能源损失(千瓦时每平方米)106.0034.0020.0012.00900投资成本节能的投资成本（欧元每平方米）309095105111需要减去的成本3030303030总的投资成本0606

8、57581投资的剩余价值024262932除去剩余价值的投资价值036404549所有成本的现存现金价值（见图4.2.1）投资的现存现金价值036.0040.0045.0049.00能源资本的现存现金价值120.0039.0023.0013.0010.00总成本的现存现金价值120.2475.0262.5058.3759.16节约的可能终端能源量（千瓦时每平方米）0.081.496.9106.7109.5每年节省终端能源的成本费用（欧元每平方米）-0.03150.02870.02980.0313总成本的年增长总投资成本的年增长0.002.562.783.183.43组件每平方米的能源成本846

9、2.721.620.930.73总成本的年增长8.465.284.404.114.16图4.2.1可以清楚地看到，保温才是经济的，什么都不做将会花费更多！对能源消耗费用和投资成本进行总结和描述为一个与保温层厚度有关的函数（菲斯特 ，2005c）所有保温方案的成本都比一个无保温的总成本低。4.2.2屋顶的保温（措施：新的屋顶瓦片和板条）屋面保温是目前最经济的措施。很多情况下，较高的屋顶椽只有适度的额外费用。（菲斯特，2005c）表4.2.2显示一个高绝热屋顶的成本。更大保温层的厚度的成本很低，经济效益显而易见。即使是未来的情景。图4.2.2 显示一个与保温层厚度有关的总投资成本函数。由于随着保温

10、层厚度的增加能源消耗成本迅速减少，而建设费用随之线性增加，所以总费用函数随着能源价格会有一个最小值。按照上述假定给出，实际费用的最小值在保温层为20到50厘米之间出现。考虑到保温层的累计一次能源（如矿棉），从生态环境角度考虑最佳的保温层厚度是50到225厘米（菲斯特。2005c） 应当指出，函数的最小值是非常平稳的。所以选择生态边界的下边界和最佳经济范围重叠的厚度是很重要的。 保温层厚度（厘米）图4.2.1墙的组合绝热层总成本（欧元每平方米 与墙面积相关）图4.2.2绝热层中屋顶椽的总成本表4.2.2屋顶绝热层的总成本；所有特殊区域与屋顶面积有关一些措施 参数经济边界条件和建筑数据方案：屋顶瓦

11、片和板条保温屋顶椽（14厘米）最佳屋顶椽(24厘米)未来屋顶椽（38厘米）保温层厚度（厘米）0.00 14.0024.0038.00没有任何措施的旧U值1.61.6161.6组件的能源损失（KWH/m2a）120.0018.0011.007.00投资成本节能的投资成本（欧元每平方米）90114120129需减去的投资成本（欧元每平方米）90909090总的投资成本（欧元每平方米）0243039投资成本的剩余价值（欧元每平方米）0 101215减去剩余价值的投资成本0151824总投资的现存现金价值投资的现存现金价值（欧元每平方米）0.0015.0018.0024.00能源成本的现存现金价值（欧

12、元每平方米）136.0020.0013.00800总成本的现存现金价值136.4435.0431.1331.86节能产生的可能终端能源（KWh/m2a）0.0115.8123.3127.7节约终端能源的投资成本-0.00900.01500.0130总成本的年增长总投资成本的年增长0.001.041.301.65组件每平方米的能源消耗9.601.430.891.65总成本的年增长9.602.472.192.24 来源 菲斯特 2005c屋顶隔热厚度在40到50；厘米适合高性能房屋。表4.2.2显示最佳保温层厚度约为24厘米。一个40厘米的保温层只产生一个很低的额外费用。 在图4.2.2能耗成本和

13、保温层投资成本进行了总结和描述为一个与保温层厚度有关的函数。该面积涉及到房屋屋顶面积。资源：斯格贝尔和赫特（2003） 图4.2.3 高性能房屋窗的总成本4.2.3 高性能房屋窗 高性能房屋中窗户是其中有价值的高成本组件。但它值得详细比较成本。表4.2.3列出一个U值为1.6W/(m2K)的标准窗户所带来的能源损失的现存现金价值大约是136欧元每平方米，用一个U值为0.856W/(m2K)的高性能窗户代替能够减少能源损失和相关费用大约为72欧元每平方米。对比各种节能措施所有总成本，包括能源损失和投资费用，高性能窗户的额外成本是中等的。由于高开发成本和低的生产数量，所谓的被动式房屋窗的第一次开发

14、大约有450欧元每平方米的成本（方案+200欧元）。目前，这种窗户大约350欧元每平方米（方案+100欧元）可以得到，这决定了150欧元 每平方米的总成本的现存现金价值。这仅仅比标准窗户高出14欧元每平方米。图4.2.3能耗成本和投资成本被总结和 描述成一个和屋面保温层有关的函数，所有面积方面的特征值都与建筑面积有光。进一步分析：方案+64欧元，使我们知道 为了使实际能源价格成本高效，高性能房屋窗（U值为0.8 W/(m2K)需要多少成本。结果是令人惊讶的：相比于标准窗户（U值为1.6 W/(m2K)）它的额外投资费用64欧元每平方米是可以接受的。额外的资本成本通过在窗户使用寿命期间较低的能源

15、费用来平衡的。这些结果使优化窗的价格大约为310欧元每平方米。在不久的将来这可能会成为现实。通过它放置在墙壁开口，墙的保温层将覆盖窗框这种方式减窗户的费用。因此，更便宜的窗框可以更多地被覆盖。在2003年为了一个大型的保障性住房工程（2778平方米的生活区），对一个澳大利亚工程窗户的选择进行了调查。由于该工程的规模，他们的数据比表4.2.3所给的明显要小，（塑料窗350欧元每平方米，木材和铝建设280欧元每平方米）。他们发现高性能房屋窗比标准窗大约多花30%到35%。这暗示大量生产可以降低成本。由于这种价格下降的出现，额外成本的现存现金价值将会减少。（斯格贝尔 2003）表4.2.3高性能窗总

16、的额外成本不同的方案新标准窗被动式窗+200欧元被动式窗+100欧元被动式窗+60欧元经济边界条件和建筑数据没有任何措施的旧U值1.601.601.601.60组件的能源损失（KWH/m2a）1.600.850.850.85组件引起的能源损失120.0064.0064.0064.00投资成本节能的投资成本（欧元每平方米）250450350310需要减去的成本250250250250总的投资成本020010060投资的剩余价值0452314除去剩余价值的投资价值01557746总投资的现存现金价值投资的现存现金价值（欧元每平方米）0001550077004600能源成本的现存现金价值（欧元每平方

17、米）13600720072007200总成本的现存现金价值136.44227.03149.76118.85可能节省的终端能源00063.8063.8063.80节约终端能源的投资费用-0.17060.08530.0512总成本的年增长总投资成本的年增长0.0010.875.443.26组件每平方米的能源消耗9.605.105.105.10总成本的年增长9.6015.9710.548.36表4.2.3显示了在假定窗使用寿命为30年的情况下，高性能房屋窗总额外成本。所示面积与窗户的面积有关。除了纯经济方面的优势，高性能窗对于高舒适性，低能耗的高性能房屋至关重要。低U值保证了内层玻璃表面温度和舒适度。因为没有沿玻璃的下降气流，所以窗户下不需要散热器，也节省了额外的资金成本。4.2.4复合热泵系统和直接电加热 一个复合系统 （包括热水锅炉，热泵，和带热回收的机械通风）的投资和最终运行成本与一个直接由热电阻加热代替热泵的相同系统比较（假设条件已