节能建筑外墙金属围护系统技术经济分析
张世超1，胡昕旸2，舒茜1
（1.中佳信建设管理集团有限公司，四川 成都 610041；
2.富士康集团中央建发规划预算处，广东 深圳 518110）
摘 要：近年来，绿色节能建筑蓬勃发展，金属夹芯板外墙围护系统在大型机场、会展、厂房、仓储、超高层等建筑物中得到了大量推广与应用。作为节能、环保、快捷、经济的外墙围护系统解决方案，对砌砖+抹灰+保温+防水+装饰做法的传统外墙维护系统带来了革命性影响。本文从产品性能、施工、造价、全生命周期成本等角度，分析其技术可行性、施工便捷性、造价经济性，方便广大工程技术人员及造价人员在设计方案选型、施工组织、造价核算等工作中参考。
关键词：建筑节能；外墙金属围护系统；工程造价；夹芯板墙面；全生命周期成本
0 引言
随着全球经济快速发展，人类对自然资源的需求不断提高，为了人类可持续发展，节能环保成为时代主题，国家适时提出走可持续发展的经济模式，倡导绿色建筑。房屋建筑作为能源消耗大户，必将成为节能减排创新的首要对象。其中，建筑外墙金属围护系统，做为绿色节能建筑的一个方向，已在机场、展馆、仓库、厂房等大型建筑中得到广泛应用。因其属于新材料、新工艺，建设者往往对其建设与使用成本认识模糊。本文将对比分析其技术性能、施工特性、造价水平、全生命周期成本。
1 外墙金属围护系统介绍
金属岩棉夹芯板墙面系统，包括彩涂夹芯板外墙面及相应的支撑龙骨系统 。彩涂夹芯岩棉板，作为外墙金属围护系统的主要材料，对外墙围护系统的安全性、装饰性、耐久性、耐蚀性起决定性作用。由两层优质彩色涂层钢板（或其它金属板）作为面板，将岩棉或玻璃棉通过粘结剂复合成美观、平整、坚韧的建筑三明治板材，具有优良的轻质、防火、保温、环保、耐候、抗污等特点，可根据设计师的意图，配置出色彩丰富的外立面效果，其接缝构造具有自防水功能。其详细构造及优点如下图所示。
2 建筑金属围护系统技术性能
2.1 外墙夹芯板传热系数及允许使用跨度
外墙夹芯板传热系数及允许使用跨度如表1所示。
表1 外墙夹芯板传热系数及允许使用跨度
2.2 外墙夹芯板常用参数选型
外墙夹芯板常用参数选型如表2所示。
表2 外墙夹芯板常用参数选型
3 金属与砌体外墙围护系统的技术经济比较
本文以成都高新西区某电子厂区新建项目M07号厂房为例进行测算。该厂房平面尺寸168M*70M，地上三层钢筋砼框架结构多层厂房，单层建筑面积11760m2，总建筑面积35280m2，层高分别为1F=6M，2F=5.5M，3F=7M。外墙采用75厚夹芯岩棉彩涂板外墙系统，彩涂夹芯岩棉板中的外板采用0.6mm厚PVDF氟碳两涂两烤彩涂板，内板采用0.5mm厚聚酯PE彩涂板，基板为热镀锌钢板，双面镀锌量不小于150g/m2，内外彩涂板间夹75厚玄武岩棉板，密度120Kg/m3。横向主墙檩为热镀锌焊接方钢管￡180*100*4，布置间距2M；竖向次墙檩为Q235热镀锌冷弯C型钢C180*70*20*2.2，镀锌量双面120g，按墙面均布设计风压1.0KN/m2考虑，布置间距2M。
3.1 夹芯板墙面系统原材料价格
钢材按钢材信息专业钢站“钢之家”2023年9月27日仓库交易价为基数进行测算。测算如下：
（1）0.6厚氟碳彩涂钢板
1）材料仓库价（原价）：2023年9月27日攀钢产成都钢材市场TDX51D+Z普通聚酯PE彩涂板仓库价6250元/吨（含税），两涂两烤PVDF氟碳面涂在普通聚酯PE彩涂板价格基础上调增2700元/吨，PVDF氟碳彩涂板仓库价=6250+2700=8950元/吨（含增值税13%），除税价7920元/吨；
2）出库费：包括彩涂卷进出库过程中装卸搬运和验收等所开支的工人工资、劳动保护费、大修理费、照明费、材料费、燃料费、45天内仓储费、过户费、过磅费、管理费等。按现行市场价彩涂卷仓储出库费25元/吨（含增值税6%）计价，除税价23.58元/吨；
3）运输费：包括汽车运输及保险费。按现行成都市场彩钢卷短途运输价格0.54元/公里.吨（未税）计算，假定钢材市场仓储基地至板材加工厂距离80公里，则彩涂卷运输费为0.54*80=43.20元/吨（未税）；
4）卸车入库费：汽车运输彩涂卷至加板材工厂仓库后，加工厂仓库一般均设行走吊车，利用仓库中的吊车进行卸车，卸车入库费在板材加工厂费用中综合考虑，不另行计列；
5）采保费：包括组织采购、供应和保管材料的过程中所需要的各项费用，包括采购费、仓储费、工地保管费、仓储损耗等。本项所采购材料为彩涂卷，属于黑色金属类，按采保费率2.5%计算，采保费=（7920+23.58+43.2）*2.5%=199.66元/吨；
6）0.6厚氟碳彩涂板材料预算价格（未税）：包括材料原价、出库费、运杂费、卸车入库费、采保费等。
0.6厚氟碳PVDF彩涂板预算价格（未税）=7920+23.58+43.21+199.66=8186.44元/吨=8186.44*元/吨0.6mm厚度*7.85比重/1000=38.56元/m2。
(2)0.5厚聚酯PE彩涂板预算价格（未税）=5530.97+23.58+43.20+139.94=5737.69元/吨=5737..69*元/吨0.5mm厚度*7.85比重/1000=22.52元/m2（计算过程略）。
(3)75厚120Kg/m3玄武岩棉预算价格（未税）=2800元/吨（含税）/1.13=2477.88元/吨=2477.88元/吨*120Kg/m3容重*0.075m板厚=22.30元/m2（计算过程略）。
(4)热浸镀锌钢方通￡180*100*4预算价格（未税）=4203+23.58+43.2+10+106.99=4386.77元/吨*16.7Kg/M米重/1000=73.26元/m（计算过程略）。
(5)热浸镀锌冷弯C型钢C180*70*20*2.2预算价格（未税）=4700/1.13+23.58+43.2+10+105.90=4341.97元/吨=4341.97元/吨*5.93Kg/M米重/1000=25.75元/m（计算过程略）。
(6)10厚热镀锌钢板预算价格（未税）=4970/1.13+23.58+43.2+111.62=4576.64元/吨（计算过程略）。
3.2 岩棉夹芯板墙面系统定额组价分析（全费用）
75厚岩棉夹芯板墙面系统，含支撑钢龙骨及收边件，按四川省2020定额、成都市郫都区2023年9月材料价格及相关定额人工费调整系数进行折算，其含税全费用综合单价为412.11元/m2。具体分析见表3所示。
表3 岩棉夹芯板墙面系统定额组价分析（全费用）
3.3 金属岩棉夹芯板墙面系统施工企业报价（全费用）
75厚金属岩棉夹芯板墙面系统施工厂商报价393.81元/m2，与四川省2020定额组价412.11元/m2比较，相差较小。本文经济性分析中采用定额组价计算的综合单价。施工厂商具体报价分析详见表4所示。
表4 金属岩棉夹芯板墙面系统施工企业报价（全费用）
3.4 砌体外墙系统定额组价
砌体外墙系统采用200厚页岩多孔砖砌体墙，外装饰为玻化微珠保温浆料+真石漆，内装饰为水泥砂浆抹灰+无机涂料，按四川省2020定额组价，套用成都市郫都区2023年9月材料价格及相关定额人工费调整系数计算，其含税全费用综合单价为614.26元/m2。具体分析见表5。
表5 砌体外墙系统定额组价
拟建项目厂房采用外墙金属夹芯板与砌体外墙方案，外墙维护系统面积为7485平方米。经上述分析，不同方案单方造价差异较大，该栋厂房采用200厚页岩多孔砖外墙系统较75厚岩板夹芯板外墙系统造价偏高151.31万元，施工造价偏高49%，具体数据详见表6所示。
表6 金属夹心板与砌体外墙系统的经济性分析
从上述分析可以看出，采用装配式节能型金属夹芯板外墙系统，经济性明显优于传统砌体结构外墙系统，若考虑夹芯板外墙系统较砌体外墙系统自重轻，对结构梁、柱、基础的钢筋、砼用量及抗震措施的价格影响，其经济性更优。
3.6 金属夹芯板与砌体外墙系统的技术性分析
金属夹芯板与砌体外墙系统，目前两者设计方法、配套图集、施工技术、材料供应、人员组织、施工机械等均较成熟，均为当前成熟的建设方案。
3.7 金属夹芯板与砌体外墙系统的施工性分析
相较传统砌体外墙系统，金属夹芯板外墙系统，可施工性优势明显。以传统砌体外墙系统占用资源100%为基数，两者可施工性对比分析如表7所示。
表7 属夹芯板与砌体外墙系统的施工性分析
从上表可以看出，金属夹芯板外墙系统，在施工周期、工人数量、工期上占有绝对优势，可为项目提前投用争取大量时间，可为外脚手架早日拆除，为外管网及总平面施工创造良好的施工条件。同时不存在砌块外墙抹灰中存在的易空鼓、起壳和裂缝等质量问题。
4 全生命周期成本分析
在氟碳彩涂金属夹芯板外墙系统中，面板在热镀锌铝基板上施涂PVDF氟碳涂层，因其具有超常的稳定性，独特的抗紫外光光解性能及优异的绝缘性能和机械性能，可保证金属建筑外墙板20年以上不受损害并始终保持美丽的颜色，同时可在酸碱及严重污染的环境中使用。按生产厂房使用周期为30年考虑，其全生命周期投资分析如下。
4.1 氟碳彩涂夹芯板外墙系统使用成本分析
因氟碳彩涂夹芯板外墙系统独具的超耐候特点，在整个30年生产使用期，不需要进行翻新。为保持外观的整洁，仅需每5年进行一次外墙清洗，按每清洗一次2.5元/m2考虑，30年所需总费用为5次*2.5元/m2*7485m2=93562.5元，每年平均使用费用为93562.5元/30年=3118.75元/年，每平方米每年使用费为3118.75元/7485m2=0.42元/年.m2。
4.2 砖砌外墙系统使用成本分析
砖砌外墙系统因采用抹灰+真石漆外墙面，随着使用时间的延长，存在外墙抹灰开裂、真石漆鼓包、脱落、起皮、污染的情况，严重影响建筑外立面效果，一般每隔十年进行一次外墙涂料大修，并且需铲除老旧真石漆面，对局部空鼓、开裂抹灰面进行修补，重新刮外墙防水腻子、喷真石漆。三十年使用期共需进行两次大修，大修总费用=998274.45元*2次=1996548.90元，每年平均使用费用为1996458.60元/30年=66551.63元/年，每平方米每年使用费为66551.63元/年/7485m2=8.89元/年.m2。详细测算数据如表8所示。
表8 砖砌外墙系统使用成本分析表
4.3 全生命周期成本分析
按30年使用周期计算全生命周期成本，详见表9所示。
表9 全生命周期成本分析表
从全生命周期成本可以看出，本栋建筑75厚岩板夹芯板外墙系统较传统200厚页岩多孔砖外墙系统减少投入350.44万元，少投入成本53%，经济性相当优秀。若考虑厂房拆除后残值回收价值及废物处理费用，金属夹芯板外墙系统较传统砌体外墙系统投资效益更优。
5 结语
外墙金属围护系统作为新型外墙围护系统解决方案，具有生产工业化，安装预制化，施工快捷化、节能环保、建设成本低、后期运行维护费用少，全生命成期成本优良等明显优势，可在不同应用场景中替代传统外墙围护系统，为业主创造更大的综合效益。
参考文献：
[1]国家标准《彩色涂层钢板及钢带》（GB/T12754-2019）.
[2]建筑工业行业标准《建筑结构用冷弯矩形钢管》（JGT178-2005）.
[3]国家建筑标准设计图集《压型金属板建筑构造》（17J925-1）.
