某建筑工程施工中节能技术的应用

欧阳文乐

0 引言

相关研究表明，施工阶段的建筑工程能源消耗约占建筑生命周期总能耗的1/5 以上，我国对设计及建筑使用过程中的节能关注较多，对施工阶段能耗分析和控制研究较少，建筑施工生产对自然环境的影响具有突发性特点，在资源能源消耗上比较集中，因此，从施工全过程出发，加强节能技术应用研究，可以弥补前期理论研究的不足，同时为全方位采取节能措施提供参考建议。

1 工程简介

碧桂园-柏悦华府一期二标段总承包工程位于桃园东路和滨江路交汇处，总建筑面积约100 000m，本工程共计楼栋6 栋，包括YJ143+YJ117 和YJ215 两种户型，其中，5 栋YJ143+YJ117 户型，32 层单拼，1 栋YJ215 户型，31 层单拼，主楼以下全部1 层地下室，地下室建筑面积约17 000m，地上建筑面积约80 000m，全部采用新建造体系，框架剪力墙结构，主楼部分采用旋挖灌注桩，其他楼栋采用预制管桩，附属商业街为1 层框架结构。建筑工程施工是一个复杂又漫长的过程，需要持续消耗大量的资源和能源，在相关政策和行业规范的助力下，环保节能理念的应用必不可少，建筑施工中的节能理念主要包括两个方面，其一，尽可能提高能源利用率，减少总体能源消耗和单位能源消耗；其二，尽量使用新型环保能源，降低传统能源占据的比重，这两方面是建筑节能的主要发展方向，必须做好计划与管理，将节能理念有效落实，减少施工过程中的能源消耗和污染。施工期间，做好组织管理，在各分部分项工程中，积极引入节能施工技术，减少能源消耗和环境污染，提高资源利用率，力求提高综合效益。

2 建筑工程施工技术中节能技术的应用

2.1 建筑工程施工能耗分析

建筑工程施工中节能技术的应用首先要加强能耗分析，然后采取针对性的应对措施，获得较好的节能效果。建筑工程施工能耗分析主要从建筑材料能耗、运输过程能耗、施工过程能耗等方面出发，其中，建筑材料能耗主要指单位重量建筑材料在生产过程中所消耗的能量值，根据相关研究，建筑材料能耗占建筑建造能耗的90%以上，其中，钢材、水泥、混凝土等主要建材能耗能占到60%以上，本项目建筑结构为框架剪力墙结构，需求量较大的正是这些建筑材料，而不同规格型号的产品能耗不同，例如，P.S.32.5 总能耗约为2 300MJ，P.O.42.5 总能耗约为3 180MJ，在保证满足性能需求的情况下，优先选用P.S.32.5 水泥，能够有效降低施工初始能耗。不同建筑材料和设备设施运输到现场的距离不同、工具不同，产生的运输能耗也大不相同，需要着重分析运输方式、运输距离的影响程度，例如，采用柴油车运输能耗为2.06MJ/t.km，而采用汽油车运输能耗为3.04MJ/t.km，为了降低运输能耗，本项目材料运输采用了柴油车运输。施工过程能耗分析首先要划分施工步骤，计算各环节产生的能耗总量，例如，混凝土施工能耗分析涵盖了混凝土运输、浇筑、养护等工艺流程，在运输环节上，选择短距离混凝土搅拌站，避开交通拥挤路段，在浇筑环节，由于以手持式振捣棒为主，平均每个混凝土汽车泵配置2～4 台手持式振捣棒更为合理，有利于减少能耗损失，在养护环节，相对于塑料薄膜养护，洒水养护的方式操作更简单、价格更低、能耗更少，根据相关研究数据，洒水养护平均能耗为74.69MJ/m，而塑料薄膜养护平均能耗为225.37MJ/m，本项目混凝土工程采用了洒水养护的方式。在其他分部分项工程中，同样要在能耗分析的基础上选择节能工艺，另外，充分考虑施工过程中环境因素的影响，分析不同现场施工环境条件下的节能效应，创设良好的节能环境。

2.2 充分利用绿色环保能源

建筑工程施工节能主要从减少传统能源消耗、利用可再生能源两个方面出发，正确处理资源短缺与长期发展之间的辩证关系，有效节约资源，解决环境污染问题。作为典型的可再生能源，太阳能来源广泛，应用技术相对成熟，不会产生任何污染，成为绿色环保能源利用的首要选择，太阳能发电技术能够将太阳能转化为电能，以蓄电池供电的方式成为重要的能量来源，在遇到阴雨天气时，可以使用市政供电。同时，本项目采用了太阳能热水系统，并且设置了燃气壁挂炉作为辅助热源，应对在不同季节、天气情况下太阳能不足的问题，太阳能集热器集中设置在建筑屋顶上，同时针对住户较多、屋顶面积不够的情况，在低层区域设计了外挂式太阳能板，做好保护性设计，防止集热器损坏，坠落伤人，完善热水管线设计，选择合适的管材，具有良好的防冻、防过热等效果，保证太阳能热水系统的安全性和可靠性，使用太阳能热水系统为施工现场提供热水，可以有效减少用电消耗。在施工过程中，柴油、汽油的消耗量比较大，是产生环境污染的最直接、最主要因素，使用新型环保液体燃料，配备相应机械设备，可以高效完成施工作业。另外，其他可再生能源也具有利用价值，如风能、地热能等，尽可能减少常规资源的消耗量，促进经济效益与环保效益的和谐统一。

2.3 加强施工现场用电管理

充分重视施工节能工作，完善组织架构，建立节能管理小组，配备相应的管理人员，根据施工所在地用电定额和同类工程用电情况，制定各阶段用电指标，在生产区、生活区、办公区分别安装电表，对各区域能耗情况进行实时监控，通过定期统计分析，及时发现违规用电行为，根据相应的用电管理制度进行奖惩，避免管理不严导致思想和行为不受约束，难以实现用电管理目标，采用预防和纠偏结合的方式，有效提高用电管理效果。严格控制办公区和生活区用电，在冬季和夏季，必须达到一定条件后才能使用采暖和降温设施，严格控制空调设定温度，加强巡视检查工作，保证人走灯灭，尽可能减少无效耗能，安排技术人员对临时用电线路和设施进行检查，严肃处理乱接、乱拉电线的情况，科学设计温度调节设施的位置和数量，合理安排使用时间，按照分时分段的原则进行管理，避免出现空耗电现象。在大型设备上安装电表，随时监控耗电情况，如果出现异常状态要及时进行处理，尽可能提高工作效率，减少夜间作业时间，从根本上杜绝用电浪费。

2.4 减少施工材料相关能耗

施工材料的采购、运输、施工过程都会产生一定能耗，所以，要采取针对性的技术手段，减少施工材料相关能耗。在采购过程中，充分考虑运输距离、运输条件的影响，尽可能选择本地供货商，缩短运输距离，降低材料运输过程中产生的能源消耗，同时，积极与质优价廉、实力较强的供货商建立长期合作关系，既能保证货源的稳定性，又可以降低运输能耗统计分析的波动性。利用BIM 技术进行工程量计算，生成材料消耗量清单，能够保证计算的全面性和准确性，减少因材料浪费导致的能源浪费，科学安排材料采购计划和入场时间，选择合适的堆放位置，利用BIM 技术可以对施工现场平面布局进行模拟，以更加直观的方式查找不合理之处，尽可能使材料进场后能够安排在最有利于施工的位置，减少二次搬运工程量，图1 为基于BIM 的项目场地三维布置模拟图。在场内搬运时，选择合适的搬运工具，采用小型电动搬运车，在灵活性和节能性上都能有所体现，另外，加强材料领用管理，减少施工过程中的浪费，从整体上控制材料用量，减少施工材料相关能耗。

图1 基于BIM 的项目场地三维布置模拟图

2.5 优化施工机械节能措施

为了提高施工效率，需要使用各种机械设备，所以，施工机械能源消耗占施工阶段总体能耗比重较大，必须加强对机械设备的节能管理，在采购、租赁时，不得使用明令禁止的淘汰产品，优先选择高效、节能、环保产品，在正式施工前，需要对所有机械设备进行识别检查，开展能耗分析，及时更换耗能较高的产品。在满足正常施工的情况下，不断优化施工工序，合理安排机具分布，尽可能减少大功率机械设备的使用频次，充分利用相邻区域间的公共机具设备，提高利用率，减少无效作业。选择合适型号的机械设备，充分发挥其性能特点，并且加强施工运行状态实时监控，避免出现超负荷过载或设备空转等问题。全面评估施工机械设备的节能效率，对于能耗较大的施工流程，制定针对性的节能措施，着重提升关键环节、关键设备的节能效率，不断完善机械设备管理制度，将操作、维护、维修等方面的具体责任划分到人，定期对机械设备进行检查、维修、保养，使其能够始终处于健康高效的运行状态。积极应用先进节能设备，例如，无功功率补偿设备能够降低变压器的无功功率损耗，采用变频塔机可以实现轻载高速、重载慢速的节能效果，使用暖风机替代传统火炉进行加热养护，不但能够获得较好的混凝土养护效果，而且可以产生节能效益。

2.6 积极采用节能施工工艺

本项目时间紧，任务重，需要在合同工期内完成施工任务，保证重要开放日的完美呈现，可能会出现赶工期、抢进度的情况，需要消耗大量的能源资源，必须摒弃高能耗的传统施工工艺，在原有施工技术的基础上加强改良创新，积极发展绿色节能施工工艺。土石方工程对机械化作业的依赖程度比较高，在土方开挖、边坡支护、回填压实等方面，要充分发挥组合作业优势，根据不同机械设备的性能特点，优化机械施工组合配置，使土方机械和运输车辆的功效都能得到充分发挥，提高整体作业效率，尽可能用最少的机械台班完成施工任务。在主体施工阶段，传统的模板施工、混凝土浇筑需要消耗大量能源，本工程采用了铝模板体系和大体积混凝土泵送技术，大大提升了模板周转次数，减少了混凝土工程耗能，传统的钢筋连接方式以焊接为主，如果采用冷挤压技术和锥螺纹接头，能够减少焊接产生的能源消耗。本项目大多为高层建筑，市政管网的供水压力并不能满足高层部分的水压要求，所以要合理分区，在低区，主要由市政给水管网直接供水，在中区及高区，需要进行二次供水，在给排水工程施工阶段，传统的恒压给水不能充分利用市政管网水压，容易造成无效耗能问题，改善二次供水技术能够获得较好的节能效果，叠压给水技术具有投资少、占地小、建设周期短、水质安全性高、运行成本低等优点，该二次供水系统主要包括变频水泵机组、负压补偿装置、稳流罐等，给水管网水压不能小于设定压力值，叠压给水技术的应用是在变频恒压给水的基础上增加了稳流罐设备，水从市政管网进入稳流罐，在真空消除器的作用下，排除罐内空气，当罐内的水充满时，真空消除器自动关闭，如果压力传感器检测到市政管网水压能够满足给水要求，可以直接利用自来水给水，反之，需要设置加压泵补压供水，不但充分利用了市政管网的供水压力，而且可以避免管网内产生负压，具有良好的节能效果，能够节能50%以上。在施工阶段，尤其是机电安装工程，积极运用BIM 技术进行施工模拟和碰撞检测，能够提前发现设计方案中的不合理之处，及时进行优化调整，减少施工过程中的变更设计和返工问题，图2 为基于BIM 的管线优化前后对比图。在装饰装修阶段，尽可能选用预制产品或半成品，将更多的现场施工转移到工厂内进行，不但能够保证生产质量，而且可以减少现场施工产生的能源损耗。

图2 基于BIM 的管线优化前后对比图

2.7 创设良好的节能施工环境

施工现场环境对能源消耗的影响也比较大，主要体现在照明、通风、温湿度调节等方面，所以，有必要采取针对性的控制措施，创设良好的节能施工环境。在正式施工前，全面掌握现场的自然条件，包括光照、风向、温度、湿度、地势等方面，对各区域的朝向、间距、形状进行优化设计，控制窗墙比，采用适当的采光方式、通风方式，尽可能利用自然采光和通风，有效减少室内照明、温度调节所需要的能源消耗。生活区和办公区的临时建筑可以采用装配式集成板房，保证围护结构具有良好的热工性能，屋面材料隔热效果显著，将室内温度控制在舒适范围内，减少采暖、降温、通风设备的使用时间，室内外照明应该采用新型的节能产品，例如，使用36V 低压照明设备，不但安全可靠，而且节约照明耗电，使用第4 代LED 半导体照明灯，可以通过电流强弱控制发光的明暗程度，合理布置临时用电线路，优先采用自动控制设备，包括光控、声控等产品，根据实际需求，合理控制用电设备数量，减少电器闲置导致的能源损耗。

2.8 加强施工节能教育培训

施工节能管理要不断依靠制度措施进行有效约束，而且要提高全体人员节能素养，从思想意识上提高对施工节能工作的重视程度，加强绿色施工方面的理论学习，全面介绍先进节能经验和技术手段，定期组织相关人员考核，全面衡量员工的思想水平和操作技能，并且将考核结果与员工待遇水平有效结合，充分发挥激励作用。另外，加强施工现场节能宣传管理，通过宣传栏、温馨提示、横幅标语等多种方式，让员工在潜移默化中提升节能意识，更好地在施工过程中落实节能技术，通过共同努力，实现施工节能目标。

3 结论

施工阶段的能耗占比较大，加强节能施工技术应用对于建筑工程绿色发展十分重要，在明确项目特点的情况下，加强施工能耗分析、理清节能思路，然后从具体工作着手进行控制，不但能够实施全过程节能管理，而且有利于节能效益的量化分析，获得更好的综合效益。通过本文的探索研究，从实际工程案例出发，在理论研究和经验总结的基础上，实现了节能技术的高水平应用，为后续工程绿色施工奠定了良好基础。