装配式住宅与传统住宅全生命周期成本比较分析

装配式住宅与传统住宅全生命周期成本比较分析

1住宅建设的工业化需要发展目前，中国每年新增建筑量约为20亿米，占世界排名第一，相当于世界每年新建建筑的40%左右。特别是在农村地区，每年新增民用建筑量约占全国新增建筑量的60%。而村镇现有住宅大多是砖混结构或者混凝土结构,随着黏土砖的禁用,砌块的使用量逐渐增加,但是砌块墙体的整体性不好,老百姓一般不愿使用;另一方面,建筑工地上劳动强度大,安全隐患多,风吹日晒,工地上人工短缺的现象越来越严重,人工费用逐年上升。因此,急需用新的建造模式来代替传统的建造方法,推广使用装配化建造技术,并实现住宅建设的工业化,是村镇住宅产业发展的方向之一。但由于受传统居住文化的影响以及消费者认识的误区,目前装配式住宅的社会接受程度仍然不高,据了解,目前国内住宅行业工业化程度不及10%,在农村地区这一指标更低,而发达国家的房地产行业工厂化程度平均超过了50%,日本达到70%以上。2中国装配房屋的类型和特点2.1装配式住宅系统的结构构成经过近年来的发展,我国已初步形成了具有中国特色的装配式住宅系统,即以轻钢结构为主,以木结构、轻钢-木结构、轻钢-钢结构、轻钢-钢筋混凝土结构和预制混凝土结构为补充的装配式住宅结构系统。2.2建筑投资及建筑、环境节能技术与传统的砖混结构住宅相比,装配式结构住宅有以下优点:(1)节能:建造过程节能、墙体高效保温、综合能耗低;(2)节材:采用工厂化生产,质量、精度可控,大幅度减少材料损耗;(3)节时:工业化生产大幅提高劳动效率,与传统建筑模式相比,只需其1/3周期;(4)环保:减少了现场作业,没有污水、粉尘和噪声污染。我国装配式住宅发展也存在不足之处,具体表现为:(1)目前的技术体系不够成熟和技术标准尚不完善;(2)产业链不完善,缺乏成熟的人力资源和施工力量,导致从事开发住宅工业化的企业成本过高;(3)配套的产业政策支持不够,单靠企业的力量不足以推动整个行业的工业化。3家庭生活的整体成本结构和特点3.1结束后的处置成本对装配式住宅来讲,全生命周期成本是指住宅在整个生命周期内所消耗的总成本,包括住宅建设时投入的一次性成本、整个使用期内的运行维护成本和使用结束后的处置成本3部分组成,如图1所示。(1)建造成本:主要指工厂预制加工房屋构配件的费用、构件运输费用和现场安装施工的费用。工厂预制费用包括固定资产摊销(厂房、设备、技术)、原材料购置费和人工费;现场安装施工费用包括现场安装人工费、现场安装机械费和现场材料费。(2)使用成本:主要指房屋使用时冬天采暖能耗费用和房屋本身的维修费用。(3)处置成本:房屋使用后的拆除费用、环境恢复费用和建筑材料(部品)的残值。3.2材料循环利用率低传统黏土砖(或保温砌块)-混凝土结构住宅基本为现场作业,预制装配化率较低,现场人工费、机械使用费较高,材料损耗大,拆除成本高,拆除后材料循环利用率低;预制装配式混凝土结构住宅的装配化程度为50%~80%,建筑层数可达到10多层,为达到国家安全规范要求,房屋的主体承重结构需要现场浇筑,拆除成本较高,拆除后材料循环利用率也较低;在装配式住宅中,轻钢结构住宅使用较为广泛,轻钢结构住宅由轻钢骨架、保温层、隔声层、装饰面层等组成,预制装配化率可达98%,现场安装人工少,而且用后拆除方便,材料循环利用率高,但轻钢结构住宅一般建筑层数较低。4不同类型墙的生命周期成本分析4.1种墙体的断面本文从村镇住宅建设推广的角度,选择2种常用的轻钢结构墙体、1种预制装配式混凝土结构墙体、1种黏土砖墙、1种保温砌块墙体(其中保温材料为EPS保温板),作为对比墙体,5种墙体的断面示意见图2。4.2施工阶段成本分析4.2.1墙体造价和材料费用工厂预制费用包括固定资产摊销(厂房、设备、技术)费用、原材料购置费和生产的人工费,其中固定资产的摊销费用由厂家确定,预制钢筋混凝土住宅的固定资产摊销费用约为100元/m2,轻钢结构住宅的为100元/m2。根据图2对比墙体的组成和一般的市场价格,可计算出预制钢筋混凝土墙体造价约为281元/m2,内墙体的材料费约为211元/m2。轻钢墙体+EPS保温板的墙体造价约为292元/m2,内墙体的材料费约为200元/m2。轻钢墙体+WWCB保温板的墙体造价约为280元/m2,内墙体的材料费约为140元/m2,其中,外墙中钢骨架的造价约为150元/m2。装配式住宅的构配件采用标准化、机械化的方式在工厂流水线上加工生产,省时、省力,人工费用大幅降低,预制钢筋混凝土住宅的人工费约为80元/m2,轻钢结构住宅的约为70元/m2。(2)预制混凝土装配式住宅构配件的运输费为预制构配件从生产工厂运到施工现场的费用,与运输方式和运输距离密切相关。按运距200km考虑,预制混凝土装配式住宅的运输费用约为28元/m2;而轻钢结构住宅自重较轻,易于运输,其运输费用约为10元/m2。(3)混凝土结构墙体浇筑费用装配式住宅现场安装速度较快,现场人工费仅为30元/m2左右。现场的机械费主要是吊装设备费,预制钢筋混凝土结构墙体自重大,需用大型吊装设备,机械费约为42元/m2,而轻钢结构墙体自重较轻,用小型吊装设备,机械费约为15元/m2。预制钢筋混凝土结构住宅承重结构现场浇筑的材料费约为34元/m2;而轻钢结构住宅仅体积较小的基础需要现场浇筑,现场材料费约为21元/m2。4.2.2墙体材料费的计算传统住宅主要有黏土砖墙结构和保温砌块结构,它们的建造成本主要由现场的人工费、材料费和机械费组成。黏土砖墙的材料费约为155元/m2,内墙体的材料费约为85元/m2,保温砌块墙体的材料费约为210元/m2,内墙体的材料费约为140元/m2。传统住宅的人工费则高达180元/m2,传统住宅一般不需要垂直方向的吊装,所以不考虑其机械费。4.3使用阶段成本分析4.3.1墙体保温性能考虑到村镇住宅夏天很少利用空调,本文的年度能耗成本仅考虑房屋冬天采暖的能耗费用,并以1个2层的独栋式房屋为例进行计算。该房屋的建筑面积为213.77m2,外墙面积(扣除门窗)为214.35m2,每平方米建筑面积上外墙体的面积约为1m2,内墙面积163.6m2,每平方米建筑面积上内墙体的建筑面积约为0.77m2。为进行对比墙体保温性能比较,文中将不同类型墙体房屋的门、窗、地面的传热系数设为固定值,分别为6.4、6.4和0.3W/(m2·K),房屋的使用年限为70年。结合对比墙体的传热阻和传热系数,按照GB50176—93《民用建筑热工设计规范》和JGJ26—95《民用建筑节能设计标准》提供的计算方法,计算可得到各种墙体的传热量和房屋年度能耗成本见表1。4.3.2使用期费用目前还缺乏房屋在使用过程中维修费用的统计数据,本文参照国家现有房屋维修基金的规定,取使用期内维修费用为60元/m2,该费用主要针对屋顶漏水、外墙抹灰剥落、墙体裂缝、房屋沉降等公共部分损坏的维修。4.4处理步骤4.4.1组装安装不易,清洗不易对传统的砖混结构房屋拆除费用约为37元/m2;预制混凝土装配式住宅来说,除了主体承重结构是现场浇筑以外,其余的都是组装安装,易于拆除,拆除费用约为20元/m2;而轻钢结构住宅绝大多数部件都是在工厂加工完成后去现场安装即可,易于拆除,拆除费用约为10元/m2。4.4.2钢结构住宅回收再利用的优势环境恢复费用是指房屋拆除后为了将房屋周围环境恢复至原来的状态需要花费的费用。传统的砖混结构住宅不易拆除,拆除后回收利用率较低,会产生大量的建筑垃圾,对周围环境影响很大。钢结构住宅拆除后,钢骨架可回收再利用,且较传统砖混住宅建筑垃圾排放量减少60%,可积极响应国家“十二五”规划中“推行循环型生产方式”的号召,节约能源。由于没有系统的计算方式,暂不考虑其费用。4.4.3现行规范设计建筑墙体回收利用的计算残值是指在建筑物寿命期结束时发生的有关费用或效益。对传统的砖混结构房屋来讲,残值包括可回收利用的钢筋和碎砖的价值共计15元/m2;而预制混凝土结构装配式住宅,由于其主体承重结构是现场浇筑的,其墙体与地面和承重柱之间的连接采用现浇方式,拆除后墙体如回收利用,费用将会比重新生产一面墙体的还要高,因此现阶段一般不考虑整面墙体的回收利用价值,其残值约为15元/m2;轻钢结构住宅的钢骨架拆除后可以回收利用,回收利用率可高达90%,取材料的回收折价率为40%,则轻钢骨架的残值=150×90%×40%=54元/m2。5预制装配式混凝土结构住宅不同结构形式住宅的经济性对比分析见表2。由表2可知,预制装配式混凝土结构住宅虽然一次性建造成本和年分摊额都较高,但在建造过程中节约了能源,提高了效率,从而创造了价值。6装配式混凝土结构住宅轻钢结构住宅虽然一次性建造成本比传统的砖混住宅要高,但由于保温性能较好,使用阶段能耗量低,使用后拆除方便,材料的循环利用率高,年分摊成本与传统的砖混住宅基本持平;而装配式混凝土结构