节能环保技术在建筑施工中的应用

2024-01-03张靖边黄娜

佛山陶瓷 2023年12期

张靖边，黄娜

（湖南交通工程学院，衡阳 421001）

1 前言

近年来，我国城市化进程加速，每年新增建筑面积高达18 亿-20 亿平方米，大量建筑施工对资源和环境造成了巨大压力。据数据显示，建筑业的能源消费占全社会总能源消费的27.6%，其中建筑施工阶段能耗达0.9亿tce，占全国能源消费总量的比重为1.9%。为推进建筑行业的绿色发展，住房和城乡建设部办公厅于2021 年发布了《绿色建造技术导则（试行）》，要求充分应用绿色节能环保建造技术，推进建筑行业的高质量发展。在建筑工程施工过程中推广应用节能环保技术，实现资源节约和环境保护的可持续发展，具有重要意义。

2 建筑施工中应用节能环保技术的意义

2.1 保护环境

保护环境已经成为全社会的共识，现代化的建筑企业，需要树立节能环保理念，应用节能环保技术，充分发挥新材料、新工艺的价值，使建筑工程朝着绿色、节能环保的方向发展。应用节能环保技术可以最大限度减少施工过程对环境的影响，具有节约资源、保护生态、减少污染等优点[1]。它可以减少施工对周边环境的破坏，降低施工噪音、废气、废水对周边环境的污染，保护生态平衡。

2.2 提高施工质量和安全性

节能环保技术注重科技创新和规范管理，在确保施工质量的同时，也可以提高施工过程的标准化、工艺化，从而显著提高施工安全性。例如模架支撑技术的应用，可以减少高处作业，降低安全隐患；精准施工技术的应用，可以减少人为误差，提高质量。

2.3 降低项目成本

节能环保技术的应用可以有效降低工程造价，是实现项目的绿色化、集约化、信息化、产业化的重要手段之一。采用先进节能技术和设备，可以减少施工过程中的能源消耗，降低后期运行费用；使用可再生、可循环利用材料，可以减少材料采购支出。合理安排施工计划，可以提高生产效率，缩短工期，降低人力成本投入。

3 建筑施工中常见的节能环保技术

3.1 节能环保材料

建筑施工中，传统建材的大量使用常带来资源浪费和环境污染等问题。应用环保材料是实现绿色建筑施工的重要途径之一。常见的节能环保建材包括混凝土外加剂、环保型混凝土、表面处理耐腐蚀涂料、玻璃钢复合材料等。表1 为几种新型环保材料的功能及环保效益。

表1 几种新型节能环保材料的功能及环保效益

其中，混凝土外加剂是一种掺入混凝土中的化学品，可显著提高混凝土的某些性能。例如，氟化学外加剂能显著提高混凝土的抗渗性和抗冻性，减少水泥用量达10%以上；高效减水剂能大幅降低混凝土的用水量，从而减少混凝土的收缩和乾缩裂缝；膨胀剂可通过在混凝土内部产生微孔而减小混凝土的自收缩，提高抗渗性。环保型混凝土是指在配制时考虑减少环境负荷的混凝土，例如高炉水泥混凝土、粉煤灰混凝土、废弃物混凝土等。这些混凝土可利用工业废弃物替代部分水泥原料，不仅具有一定的环保属性，还可降低材料成本[2]。钢材表面处理耐腐蚀涂料通过在钢材表面涂覆耐腐蚀涂层，可显著提高钢材的抗腐蚀性能，延长使用寿命。常用的处理技术有热浸锌、耐候钢、环氧涂料、聚氨酯涂料等。玻璃钢是以玻璃纤维为增强材料的复合材料，具有高强度、轻质、抗腐蚀等特点，在桥梁、管涵等建筑工程中使用玻璃钢，可减少约30%的钢材用量。

合理选用各类环保建材，可有效减少资源消耗，降低施工成本，推动建筑工程绿色发展。建议在工程设计阶段，根据项目实际需求选择使用不同的环保建材，以发挥其最大环境效益。

3.2 节能技术

3.2.1 光伏发电技术

光伏发电技术是利用半导体材料的光电效应，直接转换太阳能为电能的技术。其原理是阳光照射到光伏电池板时，会激发电池板半导体材料中的电子，产生光生伏打电势，形成光电流输出。光伏电池板一般由硅材料制成，阳光照射硅材料时，硅原子会吸收光子的能量，电子跃迁到导带，形成电子空穴对，在电场作用下形成光电流输出。光伏发电系统的发电量P 计算公式为：

其中，P 表示光伏发电量，η 表示光伏板的转换效率，A 表示光伏板的面积，I 表示太阳辐射强度，H 表示日照时间。该技术可广泛应用于建筑工程施工现场的临时用电，为施工机械、临时照明等设备供电，减少传统能源消耗[3]。

3.2.2 地源热泵技术

源热泵系统通过与地下埋管形成的热交换，利用地下相对恒定的低温作为热源与冷源，经过热泵循环将低品位热能提升为高品位热能，实现建筑环境的供暖与制冷。地源热泵的工作原理遵循热力学卡诺循环，通过蒸发、压缩、凝结、膨胀四个过程完成热量的传递与升温。该技术可为施工现场的临时建筑提供采暖与制冷，降低能源消耗，实现节能环保。

3.2.3 节水技术

建筑工程施工需大量用水，采用节水技术可减少水资源消耗。例如，收集施工污水经处理后循环利用；混凝土养护时用薄膜覆盖减少水分挥发；采用先进管材、水龙头等降低漏损；设置水表统计用水量，加强管理等措施，可显著降低施工用水量，实现资源节约和环境保护。

3.3 废弃物资源化技术

3.3.1 建筑垃圾回收再利用技术

建筑垃圾主要包括混凝土块、砖块、瓦片、钢筋等。这些废弃物经过破碎机粉碎，然后筛分处理，可以获得不同粒径的再生骨料。这种骨料符合相关标准要求，可用于混凝土基础、地面层的配制，也可用于砌体堆砌和路基回填。相比自然砂石，再生骨料的抗压强度更高，耐久性更好。这种技术不仅减少了采矿骨料的需求，而且充分利用了建筑废弃物，实现了资源循环利用，对环境保护具有重要意义[4]。

3.3.2 污水处理再利用技术

在施工过程中产生大量污水，主要包括冲洗污水、人员生活污水等。这些污水可采用沉淀、过滤、中和、生物处理等方法，去除污染物，达到排放标准。现行污水综合排放标准中，pH 值应在6-9 范围内，悬浮物浓度不超过70mg/L，处理达标后可用于场地洒水、车辆冲洗等。相比直接排放，这种技术可减少50%以上清水用量，并减少对周边水体的污染。污水处理系统采用模块化设计，占地面积小、投资成本低、操作简易。

3.4 防治污染技术

建筑施工过程中，建筑垃圾、弃土弃渣以及废气、扬尘等污染问题较为突出，直接影响周边环境质量。为有效防治各类污染，可采取如下几种技术：（1）扬尘污染防治技术。可在施工现场周围设置隔离设施，减少扬尘扩散范围；对裸露地表进行抑尘剂喷洒；对料场和运输车辆进行洒水抑尘等[5]，现行标准要求扬尘污染达标排放浓度应控制在0.3mg/m3以下。（2）噪声污染控制技术。采用低噪声施工机械和合理布置噪声设备，设置隔声屏障，并控制夜间施工时间，我国规定昼间施工场界噪声控制在70 分贝以下，夜间不超过55 分贝。

4 案例分析

4.1 工程概况

本工程位于A 省B 市，为一座总建筑面积20 万平方米的大型商业综合体。地上建筑为地上三层，局部四层，地下一层，建筑主体采用钢结构，局部采用混凝土结构。该工程于2019 年3 月开工建设，2021 年6 月已竣工投入使用。

4.2 节能环保施工措施

4.2.1 节能环保材料

该项目在节能环保材料方面采取了以下措施：使用保温材料，工程采用50mm 厚的外保温EPS 保温板，其热传导系数仅为0.04W/m·K，明显优于普通保温材料的0.06 W/m·K，能够减少建筑物的能量损失；采用环保的轻质砌块，工程外墙选用240mm 厚的蒸压加气混凝土（AAC）砌块，其主要原料为粉煤灰、水泥、石灰和气化剂等，无放射性，属于节能环保材料，AAC 砌块相比红砖能减少30%的水泥用量，45%的砂石用量；采用再生材料，部分混凝土采用粉煤灰替代部分水泥，利用这种工业副产物，减少水泥的使用量，降低建筑碳排放，粉煤灰置换率可达20%；使用低挥发性的环保涂料，内外墙涂料选用低VOC 和无甲醛的环保涂料，减少有机挥发物的释放。通过使用上述节能环保材料，该项目实现了资源节约和环境保护的目标。

4.2.2 施工废弃物资源化利用

项目施工过程中产生的废弃物主要有混凝土弃渣、钢筋屑、砖块碎屑、建筑垃圾以及生活垃圾等。其中，混凝土弃渣约为520 吨，钢筋屑约为208 吨，砖块碎屑约为110 吨。针对这些废弃物，项目部采取了资源化利用的措施：（1）对混凝土弃渣进行回收再利用，经过对弃渣中的钢筋、水泥砂进行筛分，可再制作成水泥砂浆，替代部分砂浆，减少建筑材料的消耗；（2）钢筋屑和碎石经过筛分后，可作为混凝土配料中的骨料再利用，替代部分天然骨料，节约资源；（3）砖块碎屑经过筛分处理后，可用于施工场地的夯实、林荫道铺设等，避免浪费。通过对废弃物的分类回收和资源化再利用，该项目最大限度地实现了建筑材料的节约再生，减少了施工过程对环境的影响，实现了节能环保的施工要求。

4.2.3 降噪施工

对于该项目的施工噪声控制，主要采取了以下几点措施：（1）合理安排施工时间，避开居民休息时间。白天施工时间控制在8：00-18：00，晚上和早上采取间歇性低噪声施工，进一步调整作业顺序和工期，将高噪声作业集中在同一时段完成。（2）对于距离居民区较近的施工区域，设置临时声屏障隔离噪声传播，声屏为三层复合板材，总厚度25cm，理论隔声量≥25dB。（3）采用低噪声施工设备。混凝土搅拌站靠近居民区一侧使用全封闭马达，理论减噪5-10dB；挖掘机、装载机选用低噪声产品，噪声按《建筑施工场界环境噪声排放标准》执行。（4）对于高噪声设备如破碎机等，设置全封闭隔声棚，做到设备全封闭。隔声棚采用双层钢板，中间设置50mm 厚隔声棉，理论隔声量≥30dB。（5）监测和记录施工噪声，并定期公布监测结果，如噪声超标则停止相关作业整改。

4.2.4 封闭施工

为减少施工扬尘污染，该项目对临街施工面实行封闭管理。在施工现场四周搭设高达4 米的网状围挡，围挡采用金属支撑杆和塑料遮挡网，共使用金属支撑杆2000 根，塑料遮挡网面积达到5000 平方米，围挡严密性检查合格后方可施工作业。对于高层建筑，每15 层设置1 层封闭施工保护层，在该层搭设围蔽通道。施工落料过程中，还在高层施工作业外侧搭设总长300 米的封闭式垂直运输管道，实现封闭输送，防止建筑垃圾随意抛洒。采取上述封闭施工措施，有效抑制了扬尘污染，保护了周边环境。