肖朔晨，朱亞飛，李 磊，李家豪，王 宇，莫盛杰

（河北建筑工程學(xué)院 經(jīng)濟(jì)管理學(xué)院，河北 張家口075000，E-mail：1960592078@qq.com）

綠色建筑集“四節(jié)一環(huán)保”于一身，最大限度地節(jié)能減排、節(jié)約資源和保護(hù)環(huán)境，為人類提供健康舒適、高效的生活空間，盡可能地實(shí)現(xiàn)人與自然環(huán)境和諧共生的高質(zhì)量建筑[1]。雖然綠色建筑完全符合時(shí)代發(fā)展的要求，但建造成本的高昂一直是限制綠色建筑發(fā)展的壁壘，同時(shí)也是投資方望而卻步的主要原因之一。

許多學(xué)者圍繞綠色建筑成本這一主題做了大量研究，如王連月等[2]梳理相關(guān)文獻(xiàn)來提取影響綠色建筑成本的影響因素，結(jié)合DEMATEL-ISM 構(gòu)建指標(biāo)模型，并結(jié)合關(guān)鍵指標(biāo)的研究結(jié)果提出綠色建筑成本控制的針對(duì)性建議。薛凡等[3]通過半結(jié)構(gòu)問卷收集綠色建筑的增量成本影響因素的數(shù)據(jù)來構(gòu)建其指標(biāo)體系，得出項(xiàng)目理念、相關(guān)政策、節(jié)能等是影響綠色建筑增量成本的重要因素。王藝?yán)俚萚4]提出了基于數(shù)字孿生的綠色建筑運(yùn)營(yíng)成本管理框架，從技術(shù)的角度來優(yōu)化運(yùn)營(yíng)成本的管理，降低綠色建筑運(yùn)營(yíng)成本。何向彤[5]基于全壽命周期成本理論，采用主成分分析法對(duì)影響綠色建筑的24 個(gè)因子進(jìn)行分析，結(jié)合模糊識(shí)別法及蒙特羅卡法構(gòu)建綠色建筑全壽命周期成本估算模型。魏文嬌[6]運(yùn)用多目標(biāo)粒子群優(yōu)化計(jì)算方法對(duì)綠色建筑的墻體、窗等圍護(hù)結(jié)構(gòu)對(duì)不同熱環(huán)境和光照情況模擬計(jì)算出不同的建設(shè)成本，以此篩選最優(yōu)的設(shè)計(jì)方案進(jìn)而降低其建設(shè)成本。趙維樹等[7]基于問卷數(shù)據(jù)，結(jié)合結(jié)構(gòu)方程模型研究特性、管理、技術(shù)、經(jīng)濟(jì)4 個(gè)維度之間的關(guān)聯(lián)度，進(jìn)而確定影響綠色建筑成本的關(guān)鍵影響因素。李麗紅等[8]通過關(guān)鍵詞檢索梳理綠色建筑相關(guān)文獻(xiàn)提取其15 個(gè)影響因素，運(yùn)用ISM-MICMAC分析指標(biāo)間的層級(jí)關(guān)系、驅(qū)動(dòng)力度及依賴性程度并針對(duì)研究結(jié)果提出具體的優(yōu)化措施。丁洪濤等[9]基于建立的綠色建筑大數(shù)據(jù)管理平臺(tái)，采用大數(shù)據(jù)技術(shù)對(duì)綠色建筑能源和資源實(shí)時(shí)監(jiān)控，科學(xué)合理地分配資源，最終從技術(shù)角度有效降低了綠色建筑成本。

綜上所述，關(guān)于綠色建筑成本方面的研究大多采用定性的研究方法，或建立靜態(tài)的數(shù)學(xué)模型進(jìn)行定量分析，或運(yùn)用數(shù)字化技術(shù)、可視化管理平臺(tái)等從技術(shù)角度來管控成本，很少有學(xué)者從動(dòng)態(tài)視角對(duì)該問題進(jìn)行量化分析?；诖耍疚尼槍?duì)綠色建筑成本的重點(diǎn)階段即建造階段進(jìn)行研究。通過梳理系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)運(yùn)作原理，構(gòu)建系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)方程模擬綠色建筑建造成本這一復(fù)雜系統(tǒng)的因果信息反饋，結(jié)合Vensim-PLE 軟件進(jìn)行不同情景的動(dòng)態(tài)仿真，并針對(duì)關(guān)鍵因素提出合理化建議，以期降低建造成本，為投資方提供成本管控的參考依據(jù)，進(jìn)而促進(jìn)綠色建筑的發(fā)展。

1 綠色建筑建造成本的構(gòu)成

綠色建筑項(xiàng)目的壽命周期包含規(guī)劃設(shè)計(jì)階段、實(shí)施階段、使用階段及后期的報(bào)廢處置階段[10]。根據(jù)以往項(xiàng)目經(jīng)驗(yàn)及相關(guān)文獻(xiàn)梳理，大量的成本發(fā)生在建筑的施工期，雖然規(guī)劃設(shè)計(jì)階段發(fā)生的費(fèi)用較少，但是它對(duì)于后期施工階段的影響較大。所以本文將這兩個(gè)階段結(jié)合在一起作為同一個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行分析，而綠色建筑相較于傳統(tǒng)建筑在費(fèi)用成本構(gòu)成上并無多大區(qū)別，通關(guān)查閱綠色建筑成本相關(guān)文獻(xiàn)，搜集、歸納各階段成本費(fèi)用單元，對(duì)綠色建筑建造成本構(gòu)進(jìn)行劃分。具體構(gòu)成如圖1 所示（按照EBS 分解原則、方法對(duì)其進(jìn)行編寫代碼[11]，其中系統(tǒng)目標(biāo)和階段代碼命名取首字母縮寫）。

圖1 綠色建筑建造成本構(gòu)成

2 系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)模型建立

系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)（System Dynamics，SD）適用于研究復(fù)雜系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)、功能與行為之間的動(dòng)態(tài)聯(lián)系，借助計(jì)算機(jī)模擬可以定性和定量地研究系統(tǒng)問題[12]。系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)從系統(tǒng)結(jié)構(gòu)本身出發(fā)來建立規(guī)范的仿真模型，該模型可以從動(dòng)態(tài)角度來剖析問題、解決問題，為綠色建筑建造成本管控開拓一個(gè)新的研究方法和思路。該研究方法通過對(duì)研究對(duì)象的綜合分析來構(gòu)建其現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)模型，用因果反饋回路和系統(tǒng)流圖來具體描述研究對(duì)象各因素之間的邏輯關(guān)系，在專門的仿真軟件中設(shè)定函數(shù)方程來具體描述因素間的數(shù)量關(guān)系并進(jìn)行仿真。

2.1 確定系統(tǒng)目標(biāo)及界限

2.1.1 系統(tǒng)目標(biāo)

本文研究目標(biāo)對(duì)象是綠色建筑建造成本影響因素，主要分析在影響因素不同情景（即改變?cè)O(shè)定變量的參數(shù)大?。┑淖饔孟?，各指標(biāo)對(duì)綠色建筑建造成本的影響情況及規(guī)律，進(jìn)而確定關(guān)鍵因素，通過系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)方法對(duì)所建模型進(jìn)行改善，在仿真結(jié)果的基礎(chǔ)上提出合理化建議，降低建造成本，從經(jīng)濟(jì)的角度去促進(jìn)綠色建筑的發(fā)展。

2.1.2 系統(tǒng)邊界

系統(tǒng)邊界的確定需堅(jiān)持必要和簡(jiǎn)約的原則[13]，將對(duì)綠色建筑建造成本影響較大、必需的指標(biāo)納入界限，能集中簡(jiǎn)化的就簡(jiǎn)化后再納入。但有些因素對(duì)非綠色建筑同樣有影響，所以本文就不再作為研究重點(diǎn)。同時(shí)指標(biāo)選取還應(yīng)遵循可操作性原則：在諸多學(xué)者研究的基礎(chǔ)上，有很大一部分指標(biāo)無法精確量化。所以，在指標(biāo)選取過程中考慮到后期建模、分析，優(yōu)先選擇具有現(xiàn)實(shí)可操作性，能夠用數(shù)字量化的指標(biāo)。

綠色建筑較于傳統(tǒng)建筑主要的不同在于，做了“四節(jié)一環(huán)保”的目標(biāo)設(shè)計(jì)。建造中注重建筑、環(huán)境和社會(huì)和諧，以低碳節(jié)能為目標(biāo)，保護(hù)環(huán)境、減少污染?；诖耍疚膶⒕G色建筑建造成本系統(tǒng)的影響因素劃分為直接影響因素和間接影響因素，前者主要是成本費(fèi)用的構(gòu)成，后者則是圍繞綠色建筑而增加設(shè)計(jì)要求來確定指標(biāo)。

（1）直接影響因素。①土地費(fèi)用（X1）：指開發(fā)商用來購(gòu)買地皮所支付的費(fèi)用綜合，是土地使用者取得土地使用權(quán)和土地對(duì)應(yīng)年限收益的購(gòu)買價(jià)格[14]。②可行性研究費(fèi)用（X2）：就綠色建筑而言，更加強(qiáng)調(diào)對(duì)社會(huì)和環(huán)境的影響，項(xiàng)目需嚴(yán)格遵守綠色建筑的相關(guān)要求，對(duì)于節(jié)能、節(jié)材及室內(nèi)外環(huán)境等設(shè)計(jì)方案更加看重。所以為實(shí)現(xiàn)綠色建筑要求，投入的設(shè)計(jì)方案就越多，相應(yīng)的可行性研究的程度就越深，費(fèi)用就相對(duì)越高。③勘察設(shè)計(jì)費(fèi)用（X3）：主要是指對(duì)建筑環(huán)境勘察和建筑圖紙?jiān)O(shè)計(jì)所發(fā)生的費(fèi)用，雖然所占建造成本比重不多，但其對(duì)成本影響卻很大，勘察設(shè)計(jì)的質(zhì)量直接關(guān)系后期的造價(jià)費(fèi)用。④招標(biāo)代理費(fèi)用（X4）：招標(biāo)過程中發(fā)生的相應(yīng)服務(wù)費(fèi)，一般按后期施工過程中的造價(jià)乘以相關(guān)系數(shù)來收取。⑤建安費(fèi)用（X5）：發(fā)生在施工和設(shè)備安裝過程中的費(fèi)用，包括直接費(fèi)、間接費(fèi)、稅費(fèi)和利潤(rùn)。X3～X5計(jì)價(jià)一般按照直接費(fèi)乘以相關(guān)系數(shù)。⑥工程監(jiān)理費(fèi)（X6）和預(yù)備費(fèi)（X7）：X6與X7與建安費(fèi)用相關(guān)，根據(jù)工程造價(jià)費(fèi)用乘以相關(guān)系數(shù)來計(jì)價(jià)。

（2）間接影響因素。①節(jié)能設(shè)計(jì)（X8）、室內(nèi)外環(huán)境設(shè)計(jì)（X10）：是為了實(shí)現(xiàn)綠色建筑節(jié)能減排，保證人能健康舒適生活的前提下，最大限度實(shí)現(xiàn)建筑與自然環(huán)境的和諧相處而增加的功能要求。主要是圍護(hù)結(jié)構(gòu)、設(shè)備系統(tǒng)、可再生能源利用、配套設(shè)施等設(shè)計(jì)。②節(jié)材設(shè)計(jì)（X9）：提高綠色建材、可再生能源、新型材料等利用率，一般分為建筑材料節(jié)約和建筑結(jié)構(gòu)節(jié)材。

2.2 系統(tǒng)指標(biāo)的因果關(guān)系

根據(jù)前文對(duì)各因素及相關(guān)文獻(xiàn)對(duì)于費(fèi)用成本的說明，設(shè)立輔助變量建造總成本、建造成本水平值（JCC）、期望值[11]。建設(shè)總成本輻射到各費(fèi)用單元，各費(fèi)用單元經(jīng)時(shí)間進(jìn)行累積匯總到建造成本水平值，當(dāng)水平值達(dá)到期望值時(shí)，再反饋到總成本，總成本再反饋到各費(fèi)用單元，這樣就形成了一個(gè)完整的因果反饋回路。如圖2 所示（“+”表示正相關(guān)即在反饋環(huán)中該因素的變動(dòng)會(huì)導(dǎo)致相關(guān)變量向同一方向變動(dòng)而且趨勢(shì)越來越強(qiáng)，屬于自我強(qiáng)化的功能?！?”表示負(fù)相關(guān)即在反饋環(huán)中該因素變動(dòng)時(shí)會(huì)經(jīng)過相關(guān)變量依次作用進(jìn)而降低該因素的變化趨勢(shì)促使變化趨于穩(wěn)定，屬于自我調(diào)節(jié)的功能）。

圖2 因果反饋圖

2.3 系統(tǒng)流圖

系統(tǒng)流圖中最基本的構(gòu)成要素是狀態(tài)變量和速率變量。狀態(tài)變量是描述系統(tǒng)的核心，該變量在系統(tǒng)內(nèi)部隨著時(shí)間的變化而逐漸累積，它在某時(shí)間段的大小取決于該段時(shí)間與輸入速率和輸出速率之差的積，合理設(shè)定狀態(tài)變量是實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)正確仿真的前提；速率變量是系統(tǒng)活動(dòng)本身的描述即單位時(shí)間內(nèi)系統(tǒng)的流量，其變化直接影響著狀態(tài)變量的值。

綠色建筑建造成本就是各單元費(fèi)用在時(shí)間維度上的積累，最后再反饋到建造成本上。在整個(gè)綠色建筑建造成本的反饋系統(tǒng)中包含狀態(tài)變量（各費(fèi)用單元的積累量）、速率變量（各費(fèi)用單元單位時(shí)間內(nèi)的增加量）、輔助變量（各費(fèi)用單元積累變量的匯總值）、常量（各變量之間的影響系數(shù)及各費(fèi)用單元占總目標(biāo)的比重）。將反饋系統(tǒng)中各變量在仿真軟件中用特定圖形連接在一起構(gòu)成系統(tǒng)流圖，用它可以清晰地描述影響綠色建筑建造成本反饋系統(tǒng)動(dòng)態(tài)性能的積累效應(yīng)。

基于因果反饋回路的分析，設(shè)定綠色建筑建造成本仿真模型中所涉及的參數(shù)，如表1 所示。其中綠色建筑建造成本水平值（JCC 水平）表示各狀態(tài)變量乘以與之相對(duì)應(yīng)的貢獻(xiàn)率再進(jìn)行相加匯總。

表1 模型參數(shù)設(shè)定

根據(jù)上述對(duì)綠色建筑建造成本影響因素的解釋說明，進(jìn)一步分析各影響因素之間的相互影響程度，具體分析結(jié)果如表2 所示。

表2 因素之間相互影響情況

在實(shí)際項(xiàng)目中，考慮到綠色建筑建造成本各費(fèi)用單元所占建造總成本比重不同，所以在對(duì)構(gòu)建的綠色建筑建造成本系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)模型進(jìn)行仿真時(shí)需要將各因素狀態(tài)變量乘以相應(yīng)系數(shù)再對(duì)輔助變量（JCC 水平）進(jìn)行累加。系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)模型中的Fi就是各因素的貢獻(xiàn)率，其中間接因素貢獻(xiàn)率取平均值0.1，直接因素通過問卷調(diào)查的方式計(jì)算其貢獻(xiàn)率（0.7*比重）。本文對(duì)建筑工程專業(yè)的人員（造價(jià)職員、老師、學(xué)生）發(fā)放150 份問卷，回收有效問卷120 份。統(tǒng)計(jì)結(jié)果如表3 所示。

表3 各費(fèi)用單元貢獻(xiàn)率

基于上述參數(shù)在專門的仿真軟件中構(gòu)建綠色建筑建造成本系統(tǒng)流圖（見圖3），并對(duì)系統(tǒng)模型中所涉及的變量進(jìn)行參數(shù)化賦值，設(shè)定狀態(tài)變量、速率變量、輔助變量的函數(shù)方程。

圖3 系統(tǒng)流圖

2.4 模型檢驗(yàn)

在綠色建筑建造成本反饋系統(tǒng)模型構(gòu)建完成后，需要對(duì)該模型的合理性進(jìn)行檢驗(yàn)和判斷。

（1）檢查模型中的變量是否完全輸入正確，確保在系統(tǒng)模型中設(shè)置了與研究問題相關(guān)的變量。

（2）對(duì)仿真模型中的每個(gè)變量的函數(shù)方程進(jìn)行檢驗(yàn)，確保模型中設(shè)置了所輸入的變量的單位、數(shù)學(xué)符號(hào)等。

（3）檢查模型中的反饋回路是否完整合理，如若發(fā)現(xiàn)不合理的反饋環(huán)，及時(shí)做出調(diào)整，以免影響仿真數(shù)據(jù)的合理性。

通過上述流程對(duì)建立的模型進(jìn)行檢查，模型中所涉及的變量、函數(shù)方程、數(shù)學(xué)符號(hào)等均通過仿真軟件的檢驗(yàn)，模型構(gòu)建合理（軟件自動(dòng)檢測(cè)，通過檢測(cè)過程后方可進(jìn)行系統(tǒng)目標(biāo)仿真）。

3 系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)模型仿真

通過Vensim-PLE 軟件對(duì)構(gòu)建的綠色建筑建造成本系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)模型進(jìn)行11 次情景仿真，進(jìn)而得到10 個(gè)因素指標(biāo)對(duì)綠色建筑建造成本的仿真數(shù)據(jù)，通過對(duì)不同情景下仿真結(jié)果分析來判斷各影響因素對(duì)綠色建筑建造總成本的影響規(guī)律及重要程度。情景1（P0）：因素投入量Si參數(shù)值均設(shè)為0.4 進(jìn)行仿真，得到JCC 水平的變化趨勢(shì)圖；情景2（P1）：將S1參數(shù)值調(diào)整為0.8，保證其他9 個(gè)因素投入量繼續(xù)為0.4，得到JCC 水平的變化趨勢(shì)圖；情景3-11（P2～P10）：依次調(diào)整S2～S10的參數(shù)值，同樣的保證其他因素投入量繼續(xù)為0.4（即控制變量原則），得到JCC 水平的變化趨勢(shì)圖，如圖4 所示。

圖4 情景1-11 的JCC 水平變化趨勢(shì)圖

由圖4 可得出：以情景1（P0）作為參考基線，各情景對(duì)綠色建筑建造成本影響程度大小順序是情景11（P10）、情景9（P8）、情景10（P9）、情景6（P5）、情景2（P1）、情景7（P6）、情景8（P7）、情景3（P2）、情景5（P4）、情景4（P3）。同時(shí)從趨勢(shì)圖中斜線的斜率可以看出情景11、情景9 影響相對(duì)突出，而其他8 個(gè)情景的影響相差不大。

參考上述結(jié)果，取前4 個(gè)因素來做進(jìn)一步詳細(xì)的相互影響趨勢(shì)，即室內(nèi)外環(huán)境設(shè)計(jì)、節(jié)能設(shè)計(jì)、節(jié)材設(shè)計(jì)、建安費(fèi)用（L5）。通過改變間接影響因素的投入量，分析直接影響因素的變化趨勢(shì)（即建安費(fèi)用）。具體操作：設(shè)Si（i=8、9、10）取值范圍為[0，3]，每次取值間隔為0.5，用Vensim-PLE軟件對(duì)建安費(fèi)用進(jìn)行7 次仿真，分析其變化趨勢(shì)，如圖5 所示。

圖5 節(jié)能設(shè)計(jì)、節(jié)材設(shè)計(jì)和室內(nèi)外環(huán)境設(shè)計(jì)投入對(duì)綠色建筑建安費(fèi)用的影響趨勢(shì)圖

結(jié)果顯示：通過不斷加大節(jié)能、室內(nèi)外環(huán)境設(shè)計(jì)因素投入量，綠色建筑建安費(fèi)用不斷增加，反映到總成本上也是不斷增大。但是增加節(jié)材設(shè)計(jì)因素投入量，綠色建筑建安費(fèi)用呈下降趨勢(shì)，反映到總成本上效果也是如此。所以協(xié)調(diào)間接影響因素之間的投入，對(duì)控制綠色建筑建造成本至關(guān)重要。

4 結(jié)語

本文在分析并明確綠色建筑建造成本構(gòu)成的基礎(chǔ)上，按照EBS 分解原則和方法構(gòu)建了綠色建筑影響因素指標(biāo)體系，分析其間的因果關(guān)系，構(gòu)建系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)方程并設(shè)定參數(shù)，在Vensim-PLE 仿真軟件中進(jìn)行動(dòng)態(tài)分析。研究表明室內(nèi)外環(huán)境設(shè)計(jì)、節(jié)能設(shè)計(jì)、節(jié)材設(shè)計(jì)為綠色建筑建造成本關(guān)鍵影響因素，關(guān)鍵因素通過影響直接費(fèi)用（主要是建安費(fèi)）的累積量，進(jìn)而作用到綠色建筑建造總成本上。因此，應(yīng)加強(qiáng)方案設(shè)計(jì)的優(yōu)化，由于綠色建筑的功能要求是在規(guī)劃設(shè)計(jì)階段實(shí)現(xiàn)的，所以要求設(shè)計(jì)單位圍繞室內(nèi)外環(huán)境設(shè)計(jì)、節(jié)能設(shè)計(jì)及節(jié)材設(shè)計(jì)依次研究建筑、結(jié)構(gòu)和機(jī)電等設(shè)計(jì)圖，充分利用當(dāng)?shù)刈匀粭l件（氣候、水、植被等），多選用綠色建材，提高可再生能源、新型材料的利用率，根據(jù)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，確定出低成本、低能耗的設(shè)計(jì)方案；在設(shè)計(jì)方案優(yōu)化的基礎(chǔ)上，重點(diǎn)考慮實(shí)施階段的施工方案和技術(shù)措施，施工中應(yīng)在建筑滿足節(jié)能設(shè)計(jì)的前提下對(duì)相應(yīng)材料和資源進(jìn)行調(diào)整優(yōu)化。同時(shí)最大限度利用當(dāng)?shù)夭牧虾唾Y源，減少運(yùn)輸成本，降低建材的不必要損耗。