建筑施工过程中节能技术的应用——以3D打印建筑为例

封永梅

(成都职业技术学院，成都 610000)

1 节能技术

节能技术是指在建筑施工过程中应用先进的技术来达到节约能源、保护环境的目的，可以理解为在建筑施工过程中，利用技术手段，将不必要的能耗降至最低。比如，可以将建筑的高度、长度、宽度以及建筑布局进行合理规划，具体划分是根据所需节约能源类型而划分。目前，已经得到应用的节能技术有如下几个，如节电技术、节煤技术、节油技术、节水技术、节气技术、工艺改造节能技术。节能技术体现在建筑施工的各个方面，如：以节能环保理念设计建筑施工方案；对建筑施工的材料进行选择，始终落实节能环保的要求；对地面铺设时体现环保观念；落实建筑工程时减少对资源的浪费，并减少资源输入。

2 房屋建筑施工中节能施工技术原则

建筑施工过程中节能技术的应用，以两大原则为准，以此来确保人们居住环境的舒适度、建筑材料的节能性以及房屋建筑的经济适用性。

A.选材以绿色节能为主。房屋在建造过程中会产生大量粉尘，如果不选用节能环保的材料，将会对环境产生很大威胁，也将污染空气，给人类生存造成极大危害。如果设计不合理，也会过多使用资源，这将是对资源的最大浪费，后续也会产生一系列不良影响。

B.施工以绿色节能为主。现实生活中，资源浪费现象非常普遍，建筑施工也不例外。比如，建筑材料没有充分利用，随意丢弃，导致建筑材料不能很好地物尽其用。

3 房屋建筑工程节能施工技术现状

房屋建筑工程节能施工技术是现代新兴技术，其具有复杂性和系统性特点，因此实施起来具有较大困难。同时考虑到建筑选材的节能环保型以及建筑施工过程中施工技术的高标准要求，其实施起来更加不易。尽管我国已经出台了建筑节能施工的相关政策，但是因为以上局限，节能施工技术现状仍不容乐观，这就需要政府相关部门大力做好宣传工作，加强人们对房屋建筑节能技术的认可，使得房屋建筑节能技术更容易被人们接受。

4 建筑工程施工节能技术—3D打印

4.1 3D打印建筑概念

快速成型技术有很多，3D打印技术属于其中的一种。3D打印又可以称之为增材制造。3D打印以数字模型为依托，具体应用各种黏合材料，比如粉末状金属或者塑料等可黏合材料，通过逐层打印，层层黏合的方法来建造物体。3D打印建筑技术也属于打印技术的一种，与其他技术相比，3D打印建筑技术应用的打印机占地面积更大，具体的大小取决于建筑面积的大小。常用的建筑打印机有应用大型3D打印机和专用打印油墨一体机，运用以上打印机可以完成建筑一体化打印。在整个操作过程，打印机根据计算机设置的数字模型，将窗户、预埋件、水、电、气、暖等预占空间留出，方便后续安装。同时，内墙、外墙、地面的粉刷工作也会同时进行。随着打印机将屋顶封顶工作进行完毕，一座完整的建筑就会出现在你的眼前。应用该项技术，不仅可以减少人工劳动力的输入，大大提高工作效率，同时打印过程中，几乎不会浪费任何建筑施工材料，大大节约了能源，降低了成本。资料记载，一座200m2的建筑应用3D打印技术，可以在短短几个小时内完成。

图1 3D打印四合院Fig.1 3D print quadrangle dwellings

4.2 3D打印建筑技术原理

传统打印机有两种，一种是激光打印，一种是油墨打印，以上两种打印机打印的是二维布局，而3D打印机用的是建筑原材料，打印的是三维立体。3D打印建筑技术应用多种先进技术，将电子制图技术、扫描技术、数据传输技术、材料熔化技术等融合在一起。打印机打印原理可以通俗理解为：计算机建模，将打印机与计算机连接，将打印材料装入打印机，通过计算机控制进行打印，最终将打印的三维立体模型黏合在一起，就变成了建筑实物。

4.3 3D打印过程

三维设计。进行三个维度的设计，这个过程利用计算机建模软件进行。设计完成后，再将建成的三维模型按照功能区进行逐层截面，如图2所示。

图2 计算机建模软件建模Fig.2 Modeling of computer software modeling

切片处理。将建成的三维模型按照功能区进行逐层截面，此步操作称为切片。将打印机与计算机相连，数据传输到打印机并设置参数，打印机读取文件中的横截面信息，并将该指示传输给打印机，打印机接收到信号后，将截面逐层打印出来。

完成打印。打印机根据黏合的指示进行逐层黏合，从而制造出一个实体。这种技术部几乎可以打印出人类需要的任何物品。3D打印机的分辨率是足够的，对于大多数物品，曲面部分可能有些粗糙，如果想获得更高分辨率的物品，可以通过以下方法：用3D打印机打印大一点的物品，然后将表面磨光滑，即可得到高分辨率物品。 打印技术路线图，即3D打印包括三维设计、切片处理、完成打印3个过程。

4.4 3D打印的环保性

传统施工无疑会用到钢筋混凝土等建筑原材料，而3D打印技术改变了这一模式，不仅可以减少原材料的浪费，更避免了产生污染的建筑施工环节。传统建筑施工过程需经过混凝土搅拌、打地基、和水泥等，同时施工过程中会造成许多资源浪费，对环境造成严重威胁。而3D打印技术的应用，在建筑施工过程中不会产出新的建筑垃圾，同时使用环保建材，替代砖、钢筋、水泥等材料，可减少废气产生，降低对环境的污染，利于环保。

图3 3D打印技术路线图Fig.3 3D print technology roadmap