裝配式住宅與傳統(tǒng)住宅全生命周期成本比較分析

裝配式住宅與傳統(tǒng)住宅全生命周期成本比較分析

1住宅建設(shè)的工業(yè)化需要發(fā)展目前，中國(guó)每年新增建筑量約為20億米，占世界排名第一，相當(dāng)于世界每年新建建筑的40%左右。特別是在農(nóng)村地區(qū)，每年新增民用建筑量約占全國(guó)新增建筑量的60%。而村鎮(zhèn)現(xiàn)有住宅大多是磚混結(jié)構(gòu)或者混凝土結(jié)構(gòu),隨著黏土磚的禁用,砌塊的使用量逐漸增加,但是砌塊墻體的整體性不好,老百姓一般不愿使用;另一方面,建筑工地上勞動(dòng)強(qiáng)度大,安全隱患多,風(fēng)吹日曬,工地上人工短缺的現(xiàn)象越來(lái)越嚴(yán)重,人工費(fèi)用逐年上升。因此,急需用新的建造模式來(lái)代替?zhèn)鹘y(tǒng)的建造方法,推廣使用裝配化建造技術(shù),并實(shí)現(xiàn)住宅建設(shè)的工業(yè)化,是村鎮(zhèn)住宅產(chǎn)業(yè)發(fā)展的方向之一。但由于受傳統(tǒng)居住文化的影響以及消費(fèi)者認(rèn)識(shí)的誤區(qū),目前裝配式住宅的社會(huì)接受程度仍然不高,據(jù)了解,目前國(guó)內(nèi)住宅行業(yè)工業(yè)化程度不及10%,在農(nóng)村地區(qū)這一指標(biāo)更低,而發(fā)達(dá)國(guó)家的房地產(chǎn)行業(yè)工廠化程度平均超過(guò)了50%,日本達(dá)到70%以上。2中國(guó)裝配房屋的類型和特點(diǎn)2.1裝配式住宅系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)構(gòu)成經(jīng)過(guò)近年來(lái)的發(fā)展,我國(guó)已初步形成了具有中國(guó)特色的裝配式住宅系統(tǒng),即以輕鋼結(jié)構(gòu)為主,以木結(jié)構(gòu)、輕鋼-木結(jié)構(gòu)、輕鋼-鋼結(jié)構(gòu)、輕鋼-鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)和預(yù)制混凝土結(jié)構(gòu)為補(bǔ)充的裝配式住宅結(jié)構(gòu)系統(tǒng)。2.2建筑投資及建筑、環(huán)境節(jié)能技術(shù)與傳統(tǒng)的磚混結(jié)構(gòu)住宅相比,裝配式結(jié)構(gòu)住宅有以下優(yōu)點(diǎn):(1)節(jié)能:建造過(guò)程節(jié)能、墻體高效保溫、綜合能耗低;(2)節(jié)材:采用工廠化生產(chǎn),質(zhì)量、精度可控,大幅度減少材料損耗;(3)節(jié)時(shí):工業(yè)化生產(chǎn)大幅提高勞動(dòng)效率,與傳統(tǒng)建筑模式相比,只需其1/3周期;(4)環(huán)保:減少了現(xiàn)場(chǎng)作業(yè),沒(méi)有污水、粉塵和噪聲污染。我國(guó)裝配式住宅發(fā)展也存在不足之處,具體表現(xiàn)為:(1)目前的技術(shù)體系不夠成熟和技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)尚不完善;(2)產(chǎn)業(yè)鏈不完善,缺乏成熟的人力資源和施工力量,導(dǎo)致從事開(kāi)發(fā)住宅工業(yè)化的企業(yè)成本過(guò)高;(3)配套的產(chǎn)業(yè)政策支持不夠,單靠企業(yè)的力量不足以推動(dòng)整個(gè)行業(yè)的工業(yè)化。3家庭生活的整體成本結(jié)構(gòu)和特點(diǎn)3.1結(jié)束后的處置成本對(duì)裝配式住宅來(lái)講,全生命周期成本是指住宅在整個(gè)生命周期內(nèi)所消耗的總成本,包括住宅建設(shè)時(shí)投入的一次性成本、整個(gè)使用期內(nèi)的運(yùn)行維護(hù)成本和使用結(jié)束后的處置成本3部分組成,如圖1所示。(1)建造成本:主要指工廠預(yù)制加工房屋構(gòu)配件的費(fèi)用、構(gòu)件運(yùn)輸費(fèi)用和現(xiàn)場(chǎng)安裝施工的費(fèi)用。工廠預(yù)制費(fèi)用包括固定資產(chǎn)攤銷(廠房、設(shè)備、技術(shù))、原材料購(gòu)置費(fèi)和人工費(fèi);現(xiàn)場(chǎng)安裝施工費(fèi)用包括現(xiàn)場(chǎng)安裝人工費(fèi)、現(xiàn)場(chǎng)安裝機(jī)械費(fèi)和現(xiàn)場(chǎng)材料費(fèi)。(2)使用成本:主要指房屋使用時(shí)冬天采暖能耗費(fèi)用和房屋本身的維修費(fèi)用。(3)處置成本:房屋使用后的拆除費(fèi)用、環(huán)境恢復(fù)費(fèi)用和建筑材料(部品)的殘值。3.2材料循環(huán)利用率低傳統(tǒng)黏土磚(或保溫砌塊)-混凝土結(jié)構(gòu)住宅基本為現(xiàn)場(chǎng)作業(yè),預(yù)制裝配化率較低,現(xiàn)場(chǎng)人工費(fèi)、機(jī)械使用費(fèi)較高,材料損耗大,拆除成本高,拆除后材料循環(huán)利用率低;預(yù)制裝配式混凝土結(jié)構(gòu)住宅的裝配化程度為50%~80%,建筑層數(shù)可達(dá)到10多層,為達(dá)到國(guó)家安全規(guī)范要求,房屋的主體承重結(jié)構(gòu)需要現(xiàn)場(chǎng)澆筑,拆除成本較高,拆除后材料循環(huán)利用率也較低;在裝配式住宅中,輕鋼結(jié)構(gòu)住宅使用較為廣泛,輕鋼結(jié)構(gòu)住宅由輕鋼骨架、保溫層、隔聲層、裝飾面層等組成,預(yù)制裝配化率可達(dá)98%,現(xiàn)場(chǎng)安裝人工少,而且用后拆除方便,材料循環(huán)利用率高,但輕鋼結(jié)構(gòu)住宅一般建筑層數(shù)較低。4不同類型墻的生命周期成本分析4.1種墻體的斷面本文從村鎮(zhèn)住宅建設(shè)推廣的角度,選擇2種常用的輕鋼結(jié)構(gòu)墻體、1種預(yù)制裝配式混凝土結(jié)構(gòu)墻體、1種黏土磚墻、1種保溫砌塊墻體(其中保溫材料為EPS保溫板),作為對(duì)比墻體,5種墻體的斷面示意見(jiàn)圖2。4.2施工階段成本分析4.2.1墻體造價(jià)和材料費(fèi)用工廠預(yù)制費(fèi)用包括固定資產(chǎn)攤銷(廠房、設(shè)備、技術(shù))費(fèi)用、原材料購(gòu)置費(fèi)和生產(chǎn)的人工費(fèi),其中固定資產(chǎn)的攤銷費(fèi)用由廠家確定,預(yù)制鋼筋混凝土住宅的固定資產(chǎn)攤銷費(fèi)用約為100元/m2,輕鋼結(jié)構(gòu)住宅的為100元/m2。根據(jù)圖2對(duì)比墻體的組成和一般的市場(chǎng)價(jià)格,可計(jì)算出預(yù)制鋼筋混凝土墻體造價(jià)約為281元/m2,內(nèi)墻體的材料費(fèi)約為211元/m2。輕鋼墻體+EPS保溫板的墻體造價(jià)約為292元/m2,內(nèi)墻體的材料費(fèi)約為200元/m2。輕鋼墻體+WWCB保溫板的墻體造價(jià)約為280元/m2,內(nèi)墻體的材料費(fèi)約為140元/m2,其中,外墻中鋼骨架的造價(jià)約為150元/m2。裝配式住宅的構(gòu)配件采用標(biāo)準(zhǔn)化、機(jī)械化的方式在工廠流水線上加工生產(chǎn),省時(shí)、省力,人工費(fèi)用大幅降低,預(yù)制鋼筋混凝土住宅的人工費(fèi)約為80元/m2,輕鋼結(jié)構(gòu)住宅的約為70元/m2。(2)預(yù)制混凝土裝配式住宅構(gòu)配件的運(yùn)輸費(fèi)為預(yù)制構(gòu)配件從生產(chǎn)工廠運(yùn)到施工現(xiàn)場(chǎng)的費(fèi)用,與運(yùn)輸方式和運(yùn)輸距離密切相關(guān)。按運(yùn)距200km考慮,預(yù)制混凝土裝配式住宅的運(yùn)輸費(fèi)用約為28元/m2;而輕鋼結(jié)構(gòu)住宅自重較輕,易于運(yùn)輸,其運(yùn)輸費(fèi)用約為10元/m2。(3)混凝土結(jié)構(gòu)墻體澆筑費(fèi)用裝配式住宅現(xiàn)場(chǎng)安裝速度較快,現(xiàn)場(chǎng)人工費(fèi)僅為30元/m2左右?，F(xiàn)場(chǎng)的機(jī)械費(fèi)主要是吊裝設(shè)備費(fèi),預(yù)制鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)墻體自重大,需用大型吊裝設(shè)備,機(jī)械費(fèi)約為42元/m2,而輕鋼結(jié)構(gòu)墻體自重較輕,用小型吊裝設(shè)備,機(jī)械費(fèi)約為15元/m2。預(yù)制鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)住宅承重結(jié)構(gòu)現(xiàn)場(chǎng)澆筑的材料費(fèi)約為34元/m2;而輕鋼結(jié)構(gòu)住宅僅體積較小的基礎(chǔ)需要現(xiàn)場(chǎng)澆筑,現(xiàn)場(chǎng)材料費(fèi)約為21元/m2。4.2.2墻體材料費(fèi)的計(jì)算傳統(tǒng)住宅主要有黏土磚墻結(jié)構(gòu)和保溫砌塊結(jié)構(gòu),它們的建造成本主要由現(xiàn)場(chǎng)的人工費(fèi)、材料費(fèi)和機(jī)械費(fèi)組成。黏土磚墻的材料費(fèi)約為155元/m2,內(nèi)墻體的材料費(fèi)約為85元/m2,保溫砌塊墻體的材料費(fèi)約為210元/m2,內(nèi)墻體的材料費(fèi)約為140元/m2。傳統(tǒng)住宅的人工費(fèi)則高達(dá)180元/m2,傳統(tǒng)住宅一般不需要垂直方向的吊裝,所以不考慮其機(jī)械費(fèi)。4.3使用階段成本分析4.3.1墻體保溫性能考慮到村鎮(zhèn)住宅夏天很少利用空調(diào),本文的年度能耗成本僅考慮房屋冬天采暖的能耗費(fèi)用,并以1個(gè)2層的獨(dú)棟式房屋為例進(jìn)行計(jì)算。該房屋的建筑面積為213.77m2,外墻面積(扣除門窗)為214.35m2,每平方米建筑面積上外墻體的面積約為1m2,內(nèi)墻面積163.6m2,每平方米建筑面積上內(nèi)墻體的建筑面積約為0.77m2。為進(jìn)行對(duì)比墻體保溫性能比較,文中將不同類型墻體房屋的門、窗、地面的傳熱系數(shù)設(shè)為固定值,分別為6.4、6.4和0.3W/(m2·K),房屋的使用年限為70年。結(jié)合對(duì)比墻體的傳熱阻和傳熱系數(shù),按照GB50176—93《民用建筑熱工設(shè)計(jì)規(guī)范》和JGJ26—95《民用建筑節(jié)能設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》提供的計(jì)算方法,計(jì)算可得到各種墻體的傳熱量和房屋年度能耗成本見(jiàn)表1。4.3.2使用期費(fèi)用目前還缺乏房屋在使用過(guò)程中維修費(fèi)用的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù),本文參照國(guó)家現(xiàn)有房屋維修基金的規(guī)定,取使用期內(nèi)維修費(fèi)用為60元/m2,該費(fèi)用主要針對(duì)屋頂漏水、外墻抹灰剝落、墻體裂縫、房屋沉降等公共部分損壞的維修。4.4處理步驟4.4.1組裝安裝不易,清洗不易對(duì)傳統(tǒng)的磚混結(jié)構(gòu)房屋拆除費(fèi)用約為37元/m2;預(yù)制混凝土裝配式住宅來(lái)說(shuō),除了主體承重結(jié)構(gòu)是現(xiàn)場(chǎng)澆筑以外,其余的都是組裝安裝,易于拆除,拆除費(fèi)用約為20元/m2;而輕鋼結(jié)構(gòu)住宅絕大多數(shù)部件都是在工廠加工完成后去現(xiàn)場(chǎng)安裝即可,易于拆除,拆除費(fèi)用約為10元/m2。4.4.2鋼結(jié)構(gòu)住宅回收再利用的優(yōu)勢(shì)環(huán)境恢復(fù)費(fèi)用是指房屋拆除后為了將房屋周圍環(huán)境恢復(fù)至原來(lái)的狀態(tài)需要花費(fèi)的費(fèi)用。傳統(tǒng)的磚混結(jié)構(gòu)住宅不易拆除,拆除后回收利用率較低,會(huì)產(chǎn)生大量的建筑垃圾,對(duì)周圍環(huán)境影響很大。鋼結(jié)構(gòu)住宅拆除后,鋼骨架可回收再利用,且較傳統(tǒng)磚混住宅建筑垃圾排放量減少60%,可積極響應(yīng)國(guó)家“十二五”規(guī)劃中“推行循環(huán)型生產(chǎn)方式”的號(hào)召,節(jié)約能源。由于沒(méi)有系統(tǒng)的計(jì)算方式,暫不考慮其費(fèi)用。4.4.3現(xiàn)行規(guī)范設(shè)計(jì)建筑墻體回收利用的計(jì)算殘值是指在建筑物壽命期結(jié)束時(shí)發(fā)生的有關(guān)費(fèi)用或效益。對(duì)傳統(tǒng)的磚混結(jié)構(gòu)房屋來(lái)講,殘值包括可回收利用的鋼筋和碎磚的價(jià)值共計(jì)15元/m2;而預(yù)制混凝土結(jié)構(gòu)裝配式住宅,由于其主體承重結(jié)構(gòu)是現(xiàn)場(chǎng)澆筑的,其墻體與地面和承重柱之間的連接采用現(xiàn)澆方式,拆除后墻體如回收利用,費(fèi)用將會(huì)比重新生產(chǎn)一面墻體的還要高,因此現(xiàn)階段一般不考慮整面墻體的回收利用價(jià)值,其殘值約為15元/m2;輕鋼結(jié)構(gòu)住宅的鋼骨架拆除后可以回收利用,回收利用率可高達(dá)90%,取材料的回收折價(jià)率為40%,則輕鋼骨架的殘值=150×90%×40%=54元/m2。5預(yù)制裝配式混凝土結(jié)構(gòu)住宅不同結(jié)構(gòu)形式住宅的經(jīng)濟(jì)性對(duì)比分析見(jiàn)表2。由表2可知,預(yù)制裝配式混凝土結(jié)構(gòu)住宅雖然一次性建造成本和年分?jǐn)傤~都較高,但在建造過(guò)程中節(jié)約了能源,提高了效率,從而創(chuàng)造了價(jià)值。6裝配式混凝土結(jié)構(gòu)住宅輕鋼結(jié)構(gòu)住宅雖然一次性建造成本比傳統(tǒng)的磚混住宅要高,但由于保溫性能較好,使用階段能耗量低,使用后拆除方便,材料的循環(huán)利用率高,年分?jǐn)偝杀九c傳統(tǒng)的磚混住宅基本持平;而裝配式混凝土結(jié)構(gòu)