港情周报-38:《BuildingEconomics建筑经济》-20——2022编译
2022-08-19 11:11阅读:
港情周报-38(建筑经济学Building
Economics-20)
——建筑功能需求与建造方式的成本意涵
九、公用服务设施安装
3. 空调
对于大型建筑供热、通风的需求满足来讲,仅靠墙体散热器和窗户是不充足的,通过天花板来分布供热的各种方式是可行的,包括安设热水管道、空调系统和采用照明系统来供热,例如,随着照明技术水平和墙体保温隔热水平的提高,照明系统可以满足建筑物内大部分的供热需求。此外,空调设施的配置为建筑
设计提供了更大的规划自由度,特别在建筑物的宽度和卫生间的位置布局方面,其成本的最终结果也部分抵消了配置空调设施的额外成本。
20世纪70年代末期开始,英国建筑物的供热不再热衷于采用空调系统,主要是由于运营成本问题,
空调供热带不来更高的租金价值,这种情况到20世纪80年代后有所变化。环境部门对当地政府办公楼不同的供热方式做过一份成本调研,研究显示建筑物总成本的指数排序为:蜂窝式集中热水供热为100;蜂窝式机械通风供热为116;敞开式空调供热为131;蜂窝式空调供热为139。在大部分的热带国家,新建建筑大都采用空调方式。建筑物内需要安装空调的基本条件是:
(1)建筑物吸热很高;
(2)建筑物被采用双层玻璃和其它方式有效封闭;
(3)建筑物距离窗户较远的中心区域;
(4)建筑物内人群密集度高的区域,如剧院、电影院、旅馆和会议厅;
(5)建筑物内需要严格控制温度、湿度的区域,如机房、博物馆和图书馆;
(6)建筑物内限制空间和需要精密工作的区域,如手术室、实验室;
(7)建筑物地处闹市区,不能开窗;
(8)建筑物内需要隔离空气尘埃的区域,如芯片生产流水线和牲畜畜养区(Silk and Frazier,
1992)。
通风空调系统的设计和选择很大程度上受建筑物布局和结构的影响,应考虑设备和管道对可租用空间的挤占。在一栋8000m2的建筑中,可变冷量(VRV,
Variable Refrigerant Volume)系统要占用1.63%的空间,可变风量(VAV, Variable Air
Volume)系统要占用2.95%的空间。最普遍采用的通风空调系统有:
风机盘管系统:带有双管(暖气)或四管(暖气和冷气)的系统。该系统置于室外,直接抽取外部空气,没有湿度控制,成本方面具有优势。
变冷量(VRV)系统:仅用于制冷,成本低,渐被广泛采用。
变风量(VAV)系统:在恒温下调整空气量,适用于写字楼中分离式的布局,安装运营成本较高。
定风量(CAV, Constant Air Volume)系统:适用于不需要控制单独房间的情况,以及完全是恒温要求的地区或区域(Silk and Frazier, 1992)。
表3.9列出了总建筑面积(GFA)为10000m2的中型办公楼最常采用的典型空调系统安装及运行成本。

1990年代早期一项新的发展是,在空调系统装置中央设备中几乎没有活动部件。在系统中心有一个水箱,内含数千个装有低溶盐的塑料球,这些低溶盐在27时可在固态和液态之间转换,可以从塑料球间的水循环中吸收或释放潜在热量。这一系统安装在了剑桥圣约翰(St
John)创新中心3330m2的狄拉克馆(Dirac
House)二期项目中,相对于传统技术,它具有如下环境及经济方面的优势:没有排放石化燃料到空气中的烟囱和烟道;没有冷却塔,较小的热泵不会产生水分转换,因此避免了军团菌问题;噪声污染大大减少;水箱几乎无需保养并且可埋于地下并留有人孔通道;能耗转换从白天至夜间,可以利用非高峰电力;并且占用空间小,可以腾出建筑物内的可租用空间。
4. 电梯和自动扶梯
建筑工程中最复杂的技术要素或许是电梯,在设计中协调其与其他要素的关系是关键。问题常常出现在早期设计阶段工程师完成了技术设计,而建筑师留给电梯安装设计的时间却太晚。电梯、自动扶梯与建筑构造与结构的交接处,包括钢结构支撑和卸货平台交接面,是容易产生合同、成本责任不确定的可能区域。
电梯通常封闭在电梯井中,却也会外露而对建筑外观产生一定的影响,如在建筑物内中庭和外立面部位。
对于现代商业开发体,超过三层的地上建筑便应当考虑采用垂直运输系统,这是最基本的。某些低层开发体,如疗养院、医院和零售中心,也依靠电梯和自动扶梯装置来维系其日常的有效运营,许多建筑还需设置轮椅电梯(Gardiner
and Theobold, 1992)。
随着高层住宅的建设发展,建筑高度和楼层布局对于每栋住宅的电梯成本产生了重大影响。超过三层的公寓和超过四层的复式住宅中通常要提供一部客梯,同时超过六层的公寓还要增设第二部电梯。如果仅考虑电梯提供的经济性的话,每部电梯每层楼应服务的户数至少为6户。实际上,安装电梯的投标价格会基于楼房的高度、所服务的楼层数、电梯的规格和速度,以及电梯控制的形式而有所不同。
最普遍采用的电梯驱动系统为:
(1)液压式:最大经济行程为20m,由于会大量发热,这一驱动模式每小时最多的开动次数会限制在一个很小的数值内,并且由于速度低而不适于在人流高峰期运行,液压泵房距电梯井的距离也必须在15m范围内。
(2)牵引式:采用电动机通过缆绳驱动电梯厢运行,发动机房可以在连接电梯井道的任一位置,但如果发动机房不直接在电梯井道的上方,则会增加额外的成本,并且若发动机房不在屋顶水平位置,则需要设置通风或冷却系统。在电梯井道中运行的电梯配重可以使发动机功率降到最低。牵引式电梯适合于大多数的需用电梯的情形,通常安设在满足人流高峰和需要较高电梯速度的高层建筑中。
牵引式电梯驱动系统有两种基本类型:
(1)齿轮传动:运行速度可达2.0m/s,通常安装在高达11层的建筑中。
(2)无齿轮传动:运行速度达2.5m/s以上,通常安装在11层以上的建筑中。
其它动力系统还包括涡轮动力和剪式传动,用于短距离内的重载传输,如载货电梯。大部分现代电梯都由计算机控制,采用更加精密的系统来控制电梯组,对特定建筑电梯的实际运行工况进行记录、识别并以自动“学习”调适。典型城市中心商业综合体中的电梯装置所用面积占总建筑面积的1.5~3%(Gardiner
and Theobold, 1992)。

自动扶梯运送的人数是电梯的数倍,但在资金成本和空间占用方面要比电梯多几倍,而且成本效益不高。所以自动扶梯仅限于在具有较大开放的公共空间,且处于底层的建筑中采用。
通常按下述指标来表示一台电梯设备的运行能力和质量:
(1)容量:表示一部电梯轿厢最大的运载能力,以所能承载乘客人数或货物重量标示。客梯标准的乘客容量为:8人:630千克;10人:800千克;13人:1000千克;16人:1250千克;21人:1600千克;以及24人:1800千克。
(2)速度:电梯轿厢运行的最大速度,以每秒米m/s计。
(3)停靠站数:电梯轿厢服务的楼层数。
(4)行程:电梯轿厢自电梯井顶端至底端的运行距离。
(5)等候时间:电梯轿厢在停靠站等候时间,划分类别为:小于30秒为优,30秒到35秒为良,35秒到40秒为一般,大于40秒为差。
(6)处理能力:在一栋建筑人流高峰期内,5分钟可以运送需乘梯人员的最大占比,写字楼单独租赁的通常为17%,多租户租赁的通常为12%(Gardiner and Theobold, 1992)。
开发商有时会认为采用豪华客梯设备对一个项目的成功至关重要,这会加重超出规范的可能。而这样的设备通常倾向于定制设计,这样便失去了采用定型或成型电梯带来的成本优势。在给定性能、质量和范围的条件下,定制设计电梯与定型电梯之间的成本差异会超过40%,这也映证了1994年企业圆桌报告(The
Business Round Table Report, 1994)对比英国和欧洲大陆建设成本后所作的结论。实际上在提供进一步详尽的技术规范后,投标人会提交一份总体上符合要求的投标书,并辅以一份替代方案,而且报价会便宜很多。
为解决上述问题,国家电梯制造协会(NALM, National
Association of Lift Manufacturers)于1992年发布了三个旨在简化电梯设计、采购与安装的文件(NALM, 1992a-c)。这一倡议措施是为修正1990年发布的NEDO报告所带来的不良后果——涉及电梯的规划和成本而制定。NALM文件提供了一个可广为接受的基本准则,仅就性能要求方面对电梯制造商的设计细节进行了规范。
项目团队或会被要求比项目设计提前12个月或更长时间来采购电梯包。因此在一些实际项目操作中,电梯设计与打桩和地下工程会同步进行,以确保为电梯提供满意的空间和结构所需。NALM(1992a)在这方面提供了一些有用的指导。
成本方面
伦敦的商业开发建筑一般总建筑面积都在10000m2以上,典型的成本指标如下:
中等质量用于投资的建筑:32~40英镑/m2
高质量用于投资的建筑:38~48英镑/m2
业主自用建筑:43~86英镑/m2
对于开发面积在10000m2以下的建筑,以上成本指标会增加,对于伦敦以外的各省地区则会降低。电梯设备安装成本在建筑总预算成本中的占比在2%~4%之间。以下是一些用于检视电梯价值最大化或降低成本的设计参数:
(1)内部电梯轿厢高度:如果高度大于2.2~2.3m,减少高度可带来成本减省,每部梯可减省2500~5000英镑。
(2)电梯停靠站点/电梯轿厢门高度:如果高度大于2.1~2.2m,减少高度可带来成本减省,根据不同防火规范要求,每个梯厢门每停靠站点可减省300~600英镑。
(3)电梯停靠站点轿厢门:如果将玻璃门改为不锈钢门,会提升电梯性能并带来每个梯厢500英镑、每个停靠站点200~500英镑的成本节省。
(4)电梯厢速度:将电梯厢速度降至最低标准测算性能。将速度从2.5m/s降至2.0m/s(从无齿轮传动改为齿轮传动)后每部电梯带来的累积费用减省接近20000英镑;将速度从2.0m/s降至1.6m/s(均为齿轮传动)后每部电梯带来的累积费用减省接近4000英镑。
(5)电梯停靠站点轿厢门宽度:超过制造商的标准范围会带来成本减省,如果宽度从1.2m减到1.1m,每个梯厢门每停靠站点可减省250~500英镑。
(6)货梯:可以考虑完全不用,并在客梯中加装天花及四周防护的措施,通过对客梯增加2500英镑的防护措施以替代货梯作用,从而可以抵消一部分新增货梯的成本,并且还可以增加一些净租用楼面面积。
(7)电梯数量:应考虑高层电梯的数量是否可以通过停止其对地下室的电梯服务来减省,而地下室部分可设置单独的电梯来服务。
(8)电梯轿厢及门的装饰:将重量保持在最低限度,避免使用特殊材料的复杂设计,NALM提供了一些实用的指导(Gardiner and
Theobold, 1992)。
1993年一部10人6层定向集成控制、速度为1m/s的客梯,其采购安装成本为44000英镑,若是一部21人、速度为1.6m/s的同性能客梯,成本会升至约55000英镑。通过两部电梯来服务的楼宇中,地上部分楼层可以安排电梯站点各自隔层停靠的作法,使每层只有一部电梯服务,这样可以提升电梯服务的经济性。快速电梯需要采用两速或可变压电机来驱动,以保证电梯加速与减速的平顺,由此而带来电梯购置、维修及运营成本的大幅增加,一部速度为2.5m/s的电梯成本比速度为1.0m/s的电梯成本会贵出25000英镑。
1993年,一部倾斜度为30o、提升高度为3.5m、具有搪瓷钢板或玻璃栏板的自动扶梯,其成本在31000到35000英镑。
在电梯总成本中,电梯设备及机械安装部分成本占60%,建筑工程部分成本占10%到15%,运营及维护成本占30%到35%。1993年一部负荷为500kg、速度为0.25m/s、服务5层楼的货梯成本为28000英镑,若电梯负荷增加为1500kg,其成本会增加到33000英镑。1992年一部4、5层的电梯年维护费用约为1600英镑,30层的电梯会升至约4000英镑,同时,一部内部自动扶梯的年维护费用约为1300英镑,而一部外部自动扶梯的年维护费用则会翻番。
期感
本期对公用服务设施中的空调、电梯进行了成本分析。安装空调的8个基本条件清晰、逻辑地界定了其适用情形,空调人为改变、调节环境的功能使得人类生活工作的适应性、舒适度大为改善,空调系统运营成本的分析是整个系统全生命周期成本考量的重点,包括其耗能、维修维护费用,原因应该是它的长期运转能耗性,各式空调各有特长,静音、温控、占用空间等都是可选项。采用或利用照明系统供热是一项集成选择方式,空调系统的选择还应结合建筑物墙体及门窗的保温隔热性,供温保温相匹配,以综合提升室内温控的效能性、经济性。
对电梯功能的需求是影响其购置、安装及运营成本的重点,由此又延伸至其所服务建筑的功能、规模、构造、人流、物流、品质等对电梯所提出的功能需求。电梯自身技术原理又是构成其功能、价格的基础,成本分析人员需要对其有一定程度的了解。电梯设备的运行能力和质量由其载客数量、载货质量、运行速度、服务站数、行程等指标参数确定,5分钟内的人流高峰期运量(人数)指标(占需乘人员的比例)是个运行能力综合指标,对电梯设计、采购、安装及运行进行规范,也是基于防范电梯设计过量或过少带来的不良后果。电梯安装及运行是一栋建筑中技术要求最为复杂的部分,除自身性能、功能外,与建筑、结构、装饰及其他机电部分的协调、协同关系也是关键。
电梯设备的运行能力和质量是一方面,影响电梯成本或价值的另一方面是其自身的规格尺寸(轿厢内高度、停靠站点轿厢门高度、宽度)、材质、装饰、速度及数量。对一栋建筑中纵向不同层不同的电梯停靠安排可以提高电梯服务的经济性,如地下地上、单层双层、高速低速不同电梯停靠服务等。电梯成本中的运行维修维护费用占35%左右,层数越高、速度越快、负荷越重,运行维修维护费用会越大。室外自动扶梯的运行维修维护费用会比室内的高一倍以上。
张红标
2022.8.19于深圳市建设工程造价管理站