戴明慧,王志强,2,*,曾 智

(1.青岛理工大学 管理工程学院,青岛 266525;2. 山东省高校智慧城市建设管理研究中心,青岛 266525)

2020年,中国政府明确提出两个阶段奋斗目标,即努力在2030年前二氧化碳排放量达到峰值、2060年前完成碳中和[1]。我国建筑业大多是粗放式的,建设过程不精细,有些甚至粗制滥造,资源浪费严重且房屋寿命短,亟需向集约式转型升级。被动式建筑具备低耗节能、舒适经济的优点,还会推动节能设备、可再生能源、保温隔热材料等低碳产业的发展[2],是我国建筑业实现碳中和、碳达峰的重要解决方案之一。但被动式建筑较传统建筑在技术工艺和材料上要求更高,增量成本让开发商与消费者望而却步,成为制约被动式建筑发展的主要原因。被动式建筑增量成本涉及的过程较多,影响因素较为复杂,了解因素间的内在联系和层级关系,有助于合理有效控制被动式建筑成本,从而促进被动式建筑的规模化发展。

对被动式建筑成本的研究,已有较多的研究成果。AUDENAERT等[3]将被动式建筑与普通建筑进行对比,发现在能源成本相同的情况下,被动式建筑的投资回收期为29年,在电力成本提高5%时,投资回收期将缩短至18年。崔国游等[4]从被动式建筑的增量成本和增量效益角度出发并进行对比分析,探讨被动式建筑在中国的需求和气候适用性,认为被动式住宅是一种节能、舒适、健康且符合我国国情的新型建筑。朱凯等[5]认为被动式建筑是一种使建筑节能高效的设计理念,并通过案例识别了显性成本和隐性成本以及对开发商的影响。丛为一等[6]考虑到被动式住宅各项费用产生的时间年限不同,因此划分为年度成本和非年度成本,并以投资回收期为效益评价指标。李辉山等[7]用层次分析法和可拓学理论建立了一套被动式建筑成本控制评价体系,并以实例验证了该体系的实用性和科学性。祁永成等[8]分析被动式建筑的成本和效益,找出增量成本及效益评价因素集,采用货币化-模糊综合评判法建立评价模型,发现被动式建筑增量成本还有降低的空间,增量效益显著。赵丽等[9]按项目阶段筛选并确定被动式建筑成本关键风险因素,提出应对策略,为我国被动式建筑风险控制提供参考。

综上所述,目前对被动式建筑成本方面的研究,大多是分析对比成本效益和构建评价模型上,对增量成本影响因素及其各因素之间内在逻辑关系的研究较少,因此本文将运用ISM探究影响因素之间的层级关系和作用机理,并通过MICMAC对这些因素进行驱动性和依赖度分析,以新的研究思路探究被动式建筑增量成本的影响因素,从而为控制被动式建筑增量成本提供理论依据。

1 被动式建筑增量成本影响因素识别

1.1 初步识别影响因素

被动式建筑的增量成本是指在其生命周期内,为满足被动式超低能耗绿色建筑技术导则(试行)[10]或者各地区相关政策标准,采用新技术工艺或材料设备而导致的成本增加。所以本文分析被动式建筑全阶段的增量成本影响因素,运用文献研究、专家咨询等方法对主要影响因素进行识别。

通过中国知网、万方数据库,以“被动式建筑”“被动式住宅”和“增量成本”为检索条件,选择近 10 年有关被动式建筑增量成本的 20 篇论文,并结合有关理论和被动式超低能耗绿色建筑技术导则,将文献中涉及到的影响因素进行归纳总结,初步识别18个影响因素,具体解释见表1。

表1 被动式建筑增量成本影响因素解释

1.2 确定影响因素

在初步得到被动式建筑增量成本影响因素清单后,通过德尔菲法进行优化,邀请7位被动式建筑领域相关研究的专家学者及有多年工作经验的企事业人员,获取专家对各影响因素的建议。经过一轮轮征询反馈,各专家认为节地技术、节水技术、建设规模与企业发展战略对被动式建筑增量成本影响不大,将这4个因素删去;由于住建部统一规定收取认证咨询等费用,所以将认证咨询因素也剔除。最终留下13个代表性强的影响因素,从技术因素、社会因素和管理因素这3个维度建立被动式建筑增量成本的影响因素体系,见表2 。

表2 被动式建筑增量成本影响因素体系

2 ISM模型构建

解释结构模型(Interpretative Structural Modeling, ISM)是美国教授 WARFIELD于1973年研究的一种系统分析模型,是一种对复杂系统进行划分层级结构的方法,直观展现系统内部结构[11]。为直观清晰地描述被动式建筑增量成本影响因素之间的关系,本文采用ISM方法将各因素之间的因果关系和层次结构以层级图的方式表现出来。运用解释结构模型的流程[12]如图1所示。

图1 解释结构模型流程

2.1 建立邻接矩阵

被动式建筑增量成本具有内在复杂性,由多个相互影响的因素共同作用,所以要先明确各因素间的关系。将被动式建筑增量成本影响因素视为一个系统,包含13个因素。邻接矩阵A=[aij]13×13,当aij为1时,表示第i个因素对第j个因素有影响关系;当aij为0时,表示第i个因素不能直接影响第j个因素;邻接矩阵A中因素Si对角线含义代表因素i对自身的影响,数值记为0[13]。

将7位专家组成讨论小组,从控制被动式建筑增量成本角度出发,结合他们的理论知识和实践经验对13个关键因素的相互影响关系进行充分探讨,最终统一意见并达成共识,从而可以得到13个关键影响因素的邻接矩阵A。

2.2 建立可达矩阵

可达矩阵M表示一个因素能否与另一个因素之间建立到达的路径,用来描述因素Si若对Sj产生影响则在作用过程中经过了多少因素以及相对位置关系,表明各因素之间是否存在影响关系,求得可达矩阵M如下:

2.3 级位划分

得到可达矩阵M之后,在此基础上求得各因素的关系集合,从而对整个系统进行级位划分。可达集R(Si)指在因素Si所在的行中,数值为1所对应列因素的集合;先行集Q(Si)指因素Si在的列中,数值为1所对应的行因素的集合[14]。最后可求得可达集R(Si)与先行集Q(Si)的交集,用C(Si)表示,各关系集合见表3。

表3 可达矩阵各因素之间的关系集合

在建立多级递阶结构模型时,要满足C(Si)=R(Si)的条件才能划分各因素所处的层次级别。首先确定第1层级因素,由表3可知,当i=1,2,10时,满足C(Si)=R(Si),因此L1={S1,S2,S10};按照式(1),把L1中所包含的元素在表3各集合中剔除,将剩下的因素按照上述条件继续划分,当i=3,12,13时满足条件,即L2={S3,S12,S13};以此类推,确定第3层级为L3={S4,S5,S6},第4层级为L4={S7,S8,S11},第5层级为L5={S9},级位划分结果见表4。

表4 级位划分

Li={Mj|Mj∈M-L0-L1-…-Li-1,R(Si)=Q(Si)}

(1)

2.4 解释结构模型

根据表4的级位划分绘制递阶结构有向图,构建被动式建筑增量成本影响因素解释结构模型,如图2所示,将被动式建筑增量成本影响因素归结为直接因素、间接因素和深层因素。

图2 被动式建筑增量成本影响因素递阶结构

直接因素包含施工技术S1、施工水准S2、建筑材料S103个因素,是最明显、最易被察觉的因素,此类因素的存在会对被动式建筑增量成本产生直接影响。被动式建筑相比于传统建筑在施工建造阶段更加注重对生态环境的影响,而且为了在后期使用阶段尽可能降低能耗损失,在施工过程中就会采取更多手段,如无热桥施工、高气密性措施等,对材料和技术工艺要求更高,建筑材料成本增加,而且施工水准的高低也会直接影响增量成本。因此在被动式建筑增量成本控制过程中,这些直接因素应该格外重视。

间接因素是连接直接因素和深层因素的桥梁,起到承上启下的枢纽作用,既促进第1层级因素的发展,也受到第5层级因素的影响。相对于一般的传统建筑,被动式建筑在节能环保、能源费用和舒适度等方面有很大优势,如改善空气质量和环境温湿度,降低对主动式采暖或制冷系统的依赖。如今人们对环境和健康的支付意愿逐渐提高,因此消费者在购买被动式住宅时,会重视房屋室内环境的质量,并希望通过“被动式”节能来弥补购买时多支出的费用。项目管理人员要考虑市场需求和客户群体理念,合理进行项目定位,制定设计方案。项目所在地不同,气候、地形、自然资源会有很大差异,从而影响被动式建筑标准的制定、节能技术和室内环境设计。参与方管理水平和成本管控水平反映了管理者在被动式建筑成本控制过程中的主导作用,通过顶层因素直接影响被动式建筑增量成本。

深层因素为政策法规S9,是隐性且不易被察觉的因素,是系统发展的根本所在,反映出政策法规是限制我国被动式建筑发展的最基本因素。该因素只能通过直接或间接层级的因素影响被动式建筑增量成本,因为它的隐蔽性而往往被忽略,但越是深层次不容易发现的因素,越应该受到关注和重视,从根本上促进被动式建筑发展。

3 MICMAC分析

前节运用ISM模型从宏观角度对各个影响因素进行级位划分,但对具体实践意义的指向性稍弱,因此应进一步剖析,从微观角度提出更有针对性、指向性更明确的建议。

MICMAC模型是一种通过应用矩阵相乘原理分析系统因素所处地位及相互影响关系的方法,能够找出管理和干预的重点对象[15]。根据可达矩阵M计算出各因素的驱动力和依赖度,驱动力表示某因素的解决可以促进其他因素解决的程度,依赖度则表示某因素的解决依赖其他因素解决的程度[16]。系统因素可划分为四大类:Ⅰ联动因素、Ⅱ依赖因素、Ⅲ自发因素、Ⅳ独立因素,根据直观的坐标图可以体现出各因素之间的相互作用关系和影响程度[17]。

根据 MICMAC原理中的式(2)(3),因素的驱动力值Di为该因素在可达矩阵对应行的数值相加,依赖度值Rj为其所在列的数值相加,根据计算结果绘制被动式建筑增量成本影响因素的驱动力-依赖度坐标图,如图3所示。

图3 被动式建筑增量成本影响因素的驱动力-依赖度坐标

(2)

(3)

自发因素位于坐标图的第Ⅲ象限,包括节能技术S4、室内环境设计S5、参与方管理水平S12、成本管控水平S13,这类因素依赖性与驱动力均较低,相对独立,把被动式建筑增量成本影响因素相互联系,起到承上启下的作用,相较于其他因素更容易掌握,所以应首先进行控制。

依赖因素位于坐标图的第Ⅱ象限,包括施工技术S1、施工水准S2、设计方案S3、建筑材料S10,这类因素表现出高依赖性与低驱动力,说明这类因素受其他因素的影响较大,主要表现下层因素作用的结果,是直接影响被动式建筑增量成本的关键因素。

联动因素位于坐标图的第Ⅰ象限,在此处没有驱动力和依赖性较高的因素分布,表明13个被动式建筑增量成本影响因素均可控且稳定。

独立因素位于坐标图第Ⅳ象限,包括被动式建筑标准S6、消费者理念S7、地域因素S8、政策法规S9、项目定位S11。该类因素具有较高的驱动力,其他因素对其影响较小,但当其发生一定变化时,会对整个系统产生较大影响,该类因素是控制被动式建筑增量成本的重点所在,在进行相关决策时应给予重点关注。

4 结论与建议

从技术因素、社会因素和管理因素3个维度建立了被动式建筑增量成本影响因素体系,综合运用ISM 模型、MICMAC方法从宏观和微观两个层面对被动式建筑增量成本影响因素之间的相互关系和作用机理进行分析。结果显示,政策法规属于深层因素;设计方案、节能技术、室内环境设计、被动式建筑标准、消费者理念、地域因素、项目定位、参与方管理水平、成本管控水平为间接因素;施工技术、施工水准、建筑材料属于直接因素。根据各因素的本质特征,提出以下针对性建议:

1) 增强深层因素,完善相关政策法规。当前政府对房地产行业采取收紧政策,对开发企业的融资支持力度不足;补贴政策不易落实,现实操作中存在多部门参与;对环保建材、新技术研发的投入少。因此政府要健全相关政策,用“看不见的手”调节市场资源。首先,政府可以和银行合作开展建筑行业绿色金融产品的应用及创新研究,拓宽开发企业融资渠道,还要采用多元化的补贴和激励手段,如增加容积率奖励、城市配套费返还,简化政策要求,减少执行摩擦,使政策真正落实,提高企业开发被动式建筑的积极性。其次,政府要对消费者提供一定的税收补贴,大力宣传被动式建筑在使用阶段带来的经济和环境效益,还可实行用户保险制度,消除消费者对交房后使用效果存在的疑虑,提高消费者的购买热情。最后,政府还可通过加强对相关技术和产品研发的支持、推动产业链发展来降低被动式建筑的建设成本。

2) 保障中间因素,加强全过程管理措施。大多企业往往只重视被动式建筑的某一阶段,缺乏对其全过程的管理,应把降低增量成本的意识贯穿到每一个环节。进行投资决策时,要对建设地区的气候状况、地形、自然资源等地域因素充分调研,对项目盈利情况、投资情况、技术条件、成本效益等进行科学评估。在设计阶段根据项目定位、建设地区特点等因素设计出合理的设计方案,选择节能环保的技术措施,减少使用阶段的增量成本。在施工阶段,现场管理人员要加强监督管理,强调被动式建筑的实施标准,严格管理被动式建筑的施工材料,减少施工过程产生的环境问题。被动式建筑建成以后,需要资金运营和维护,进行智能管理,回收利用废弃物,提高运营管理水平,充分发挥其环境效益和良好的社会效益,减少增量成本。

3) 重视直接因素,减少成本消耗。在被动式建筑的建设过程中,施工水准和施工技术参差不齐,直接影响被动式建筑的使用效果,节能环保、降低能源费用的目的难以实现,因此施工单位应培养专业施工人员,对其进行培训,学习新技术,提高施工水准。被动式建筑的实效也与建材的品质有很大关系,目前我国一些被动式建材主要依赖国外市场,导致被动式建筑成本大幅增加,因此需加大对被动式建材的研发,降低建设成本。