建筑工程施工中节能降耗技术的应用

文／段智清、邢聪颖 济南高新智慧谷投资置业有限公司 山东济南 250101

1.建筑结构设计及材料选择

1.1 建筑结构设计中的节能降耗考虑

在建筑工程施工中，通过合理的结构设计可以减少能源的消耗，并提高建筑的能耗效率。在进行建筑结构设计中，需要合理选择材料。选择具有良好隔热性能和保温性能的材料可以减少建筑的热传导损失，降低能源消耗。例如，使用具有较低热传导系数的保温材料，如聚苯板、岩棉板等，可以有效减少建筑内外热量的传输。此外，选择具有较高光反射率的外墙材料可以减少太阳辐射对建筑的热负荷。并且合理布局建筑结构可以最大限度地利用自然光和自然通风，减少人工照明和通风设备的使用，从而降低能源消耗。例如，在布局时可以将常用的工作区域设置在靠近窗户的位置，以减少照明设备的使用时间，并通过设置通风口和通风窗等来增强自然通风效果。

建筑结构设计中还需要考虑建筑的隔热性能，通过合理设计墙体和屋顶的保温层厚度、使用节能型窗户等措施，可以减少室内外温度差异，降低热量传输，进而降低室内空调和供暖设备的使用频率和耗能量。还需要利用现代科技手段，如利用太阳能发电、地热能等清洁能源，或采用智能控制系统对建筑设备进行监测与调控，都是在建筑结构设计中节能降耗的创新方向。不同材料的传导性能分析见表1。

表1 不同材料的传导性能分析

1.2 节能建筑材料的选择与应用

在建筑工程施工中，选择具有良好的保温性能的材料是降低建筑能耗的关键因素之一。例如，聚苯板、岩棉板等具有较低热传导系数的保温材料可以有效隔离室内和室外的热量传输，减少能量流失。合理使用这些保温材料来包覆墙体、屋顶和地板等部位，可以显著降低室内空调和供暖设备的能源消耗。还需选择具有较高光反射率的外墙材料可以减少太阳辐射对建筑的热负荷，从而降低室内空调设备的使用次数和冷却负荷[1]。例如，使用具有高光反射率的白色或浅色油漆涂料来涂覆外墙表面，可以显著降低建筑的热吸收量。

合理选择隔音效果高的材料可以减少室内外噪声的传输，提供更加舒适的生活和工作环境，进而降低室内消耗的能量。例如，在选择玻璃窗时，可以选用具有较高隔音性能的双层或三层中空玻璃，有效阻隔外界噪声。除此之外，利用可再生能源材料也是节能建筑材料选择与应用的一个重要方向。例如，使用太阳能电池板来收集太阳能并转化为电能，供给建筑内部的照明和电力设备，可以实现建筑自给自足的能源消耗。

1.3 建筑隔热材料的优化利用

常见的隔热材料包括聚苯板、岩棉板、聚氨酯泡沫等。在选择隔热材料时，需要考虑材料的热导率、稳定性、密度等因素。比如，对于需要在高温环境下使用的建筑，应选择具有良好耐热性的隔热材料；对于轻型建筑而言，选择密度较低但保温效果较好的材料会更加合适。通过合理确定隔热材料的厚度，可以有效减少室内外温度差异，减少热能的传输。此外，对于不同部位的建筑结构，也需灵活设置隔热材料的布局，以最大限度地减少热量的传递。比如，在屋顶、墙体、地板等不同部位合理安装隔热材料，有助于提升整体的隔热效果。

在建筑施工过程中，需要做好各种缝隙的密封工作，以避免热量透过缝隙的泄漏。例如，在窗框、门框、管道穿透口等处要进行有效的密封，阻止热能的泄漏，并确保隔热效果的稳定性。对于节能降耗技术的应用而言，可持续性是重要因素之一。在选择隔热材料时，需要关注其环境友好性、可再生性等特点。例如，使用可循环利用的隔热材料，如回收利用的废弃材料或可生物降解材料，可以减少资源消耗和环境污染。

2.节能施工技术

2.1 建筑施工过程中的能源管理与控制

在建筑工程施工中，对于施工现场的能源使用，需要进行全面的规划与管理。通过制定合理的施工计划，并合理分配和安排施工车辆、机械设备、照明等能源消耗设备的使用时间和用量，以避免能源的不必要浪费。在施工现场上要建立有效的监控机制，对能源使用情况进行实时监测与记录，及时发现并纠正能源浪费的行为。并且合理使用节能施工设备是降低能源消耗的重要措施之一。选择和采用具有较高能效性能的施工设备，如节能型起重机、节能型混凝土搅拌设备等，可以减少能源消耗。此外，在使用这些设备时，要注意定期检查和维护设备状态，确保设备运行效率和稳定性。

此外，根据施工进度和工人活动情况，合理设置照明时间和照明强度，避免过度使用照明设备。除了以上措施，还可以通过优化施工工艺和方法来减少能源的消耗。例如，合理规划物料搬运路径、优化施工流程，减少物料和设备的来回移动，降低能源消耗。另外，在施工中应采用电子化信息管理系统，确保施工进度的高效管理，避免人力、时间和能源的浪费。

2.2 现代施工设备的节能应用

现代施工设备的节能应用在降低能源消耗、减少环境污染方面发挥着至关重要的作用。通过应用先进的传感器、控制器和数据处理技术，实现对施工设备运行状态的实时监测和精确控制[2]。例如，基于模糊逻辑控制、神经网络控制等算法，可以对混凝土搅拌站、起重机械、塔吊等设备进行智能化控制，实现设备在运行时的最佳性能调整，减少不必要的能耗。并且在现代施工设备中，采用高效能源转换设备可以显著提高能源利用率。例如，利用变频器控制电机转速，可以根据实际负荷情况自动调整设备运行的电压和频率，达到节能的效果。同时，利用余热回收装置对废气、废水进行回收利用，可以有效减少二次能源消耗。施工设备的实时监控分析见表2。

表2 施工设备的实时监控分析

在建筑工程施工中，通过采用高强度材料、结构优化设计等方法，降低设备自重，达到减小动力需求的目的。例如，在塔吊、起重机械等设备中采用高强度铝合金材料替代传统材料，不仅大幅度减轻设备重量，降低能耗，还能提高设备的安全性和运行效率。还可以采用优质材料、精密制造工艺和可靠性评估方法，延长设备的使用寿命，减少废旧设备的报废量。这样不仅能够降低资源消耗，减少环境污染，还能够节省维修和更换设备的成本。

2.3 施工工艺及方法的优化与改进

在建筑工程施工中，分析施工过程中的能量消耗情况，合理安排施工顺序和工艺流程，可以减少不必要的能源消耗[3]。例如，合理规划材料送达路线，减少材料运输距离和次数，降低燃料消耗。同时，精确控制混凝土搅拌时间、温度和湿度等参数，避免因操作不当而导致的能源浪费。还可以采用先进的施工设备和技术也是节能降耗的重要手段。例如，采用高效、低噪音、低能耗的施工机械设备可以显著减少能源消耗和环境污染。同时，结合信息化技术，实现设备的智能化控制和远程监测，提高施工效率，降低能源消耗。还可以采用模块化建筑和预制构件等先进技术，减少现场作业时间和能源消耗。还需要优化施工人员操作技能，提高施工质量，也是节能降耗的重要措施。合理培训和指导施工人员，提高其技能水平和工作效率，减少能源浪费和误操作带来的能量损失。同时，加强施工现场管理，减少材料和设备的损耗和浪费，提高资源利用率，降低成本。

3.智能化控制与监测系统

3.1 建筑节能降耗智能化系统的设计与应用

在建筑工程施工中，可以根据建筑的功能和使用需求，合理选择传感器、控制器、执行器等设备，实现对建筑内外环境的感知和控制。例如，通过温湿度传感器实时监测室内环境参数，根据温湿度变化自动调整空调制冷与供暖设备的工作状态，以达到节能目的。还可以通过安装智能电表和能量数据采集设备，实现对建筑内各个区域和设备的能耗监测。借助数据分析和处理技术，对能耗数据进行实时监测和分析，为建筑节能提供决策参考。同时，建立完善的权限管理和数据安全机制，保护用户的隐私和信息安全。

3.2 建筑能源消耗监测与管理系统

在建筑工程施工中，建筑能源消耗监测与管理系统是实现节能降耗的重要组成部分。该系统通过实时监测和管理建筑能源消耗情况，提供数据支持和决策参考，从而促进能源效率的提高。通过安装智能电表和传感器设备，实时获取建筑内各个区域和设备的能耗数据。这些数据可以包括电力、燃气、水等能源的消耗情况[4]。利用数据分析技术，对能耗数据进行实时监测、统计和分析，得出能源消耗的模式和趋势，并发现能源浪费的问题点。还可以根据建筑的特点和需求，设计相应的监测指标和报警阈值。当能耗数据超过预设的阈值时，系统能够及时发出警报，并将警报信息发送给相关人员，以便及时采取措施进行调整和优化。

通过分析能耗数据，系统可以评估建筑的能源利用效率，并提供相应的改进建议。这包括调整设备工作参数、改善建筑隔热性能、优化照明方案等方面的建议，以降低能源消耗和提高能源利用效率。为确保建筑能源消耗监测与管理系统的可靠性和稳定性，必须加强系统的安全防护。采取身份验证和权限管理措施，保护系统的数据和信息安全。同时，进行定期的系统巡检和维护，及时处理设备故障和问题，确保系统的正常运行。

4.绿色建筑环境与可持续发展

4.1 建筑环境友好设计与布局

在建筑工程施工中，通过合理规划和设计建筑，可以最大限度地减少环境对能源消耗和自然资源的影响，并创造一个舒适、健康的室内环境。合理的朝向和形状可以最大程度地利用自然光和采暖能源。例如，通过合理的朝向安排，建筑能够获得更多的自然光照，减少对人工照明的依赖。同时，采用窗户和采光天窗等设计，使得室内能够获得良好的采光效果，提高室内舒适度[5]。并且合理选择建筑材料和墙体结构，增加建筑的隔热性能，减少能量的传输损失。例如，在外墙保温层中使用具有较低导热系数的材料，有效提高墙体的保温性能。同时，注意减少墙体的冷、热桥效应，避免能量的泄漏。

此外，建筑环境友好设计还要考虑室内环境空气质量的提高。通过合理布置通风系统和空气处理设备，保证室内新风的供应和有害气体的排除。考虑到室内环境污染源的减少，选择环保的装修材料和家具。通过空气净化设备和植物设置等手段，净化室内空气，提供健康舒适的室内环境。

另外，建筑环境友好设计与布局需要关注水资源的合理利用。合理设计排水系统，减少对自来水的依赖，并实施雨水收集利用系统。采用节水设备和技术，如低流量水龙头、节水器和水循环系统等，降低建筑对水资源的消耗。

4.2 建筑废弃物的资源化利用与循环利用

第一，有效利用建筑废弃物，可以减少对自然资源的消耗，并降低环境污染的风险。过将建筑废弃物按类别进行分类，如混凝土、砖瓦、木材、金属等，便于后续的处理和回收利用。同时，采用机械设备和人工分拣的方式，将废弃物进一步细分，去除其中的异物和污染物，为后续的资源化利用提供良好的原料。

第二，建筑废弃物可以进行再生利用。例如，将废旧混凝土经过破碎、筛分等处理，可以获得再生骨料，用于制备新的混凝土材料。同时，废旧砖瓦和木材可以进行破碎、磨碎等处理，用于制备轻质骨料或制造新的板材和木质制品。通过再生利用，不仅可以减少对原材料的需求，还可以减少废弃物对环境的影响。

第三，建筑废弃物还可以进行能源回收利用。例如，将废弃木材经过干馏或焚烧等处理，可以获得木质燃料和生物质能源。这些能源可以用于热能供应、电力生产等方面，替代传统的化石燃料，减少能源消耗和温室气体的排放。

第四，建筑废弃物的循环利用还包括废水和废气的处理。通过采用适当的处理工艺，将废水中的有害物质去除或降解，从而实现废水的再利用或安全排放。同时，对废气进行净化和处理，去除其中的有害气体和颗粒物，保护环境和人类健康。

4.3 可再生能源在建筑工程中的应用

在建筑工程施工中，可再生能源包括太阳能、风能、水能、地热能等。通过充分利用可再生能源，可以减少对化石燃料的依赖，降低能源消耗和温室气体的排放。可以通过安装太阳能光伏发电系统，将太阳能转化为电能供应建筑内部的电力需求。光伏发电系统利用太阳能光照发生光伏效应，将光能转化为直流电能。随后，经过逆变器的处理，将直流电能转化为交流电能供给建筑用电[6]。通过合理设计建筑的通风系统，利用风力进行室内空气流通，降低室内温度，减少空调系统的使用。除此之外，可利用自然水源或人工水流，通过水轮机等装置，将水能转化为电能供应建筑用电。此外，还可以利用水能进行空调和热水供应。通过水源热泵、直接蒸发式冷却等设备，将水能转化为热量或制冷效果，满足建筑内部的热能需求。

结语：

本文探讨了建筑工程施工中节能降耗技术的多个方面。通过合理的建筑结构设计和材料选择，采用节能施工技术，应用智能化控制与监测系统，并注重绿色建筑环境和可持续发展，可以有效降低建筑工程的能源消耗和环境影响。积极推广这些节能技术和方法，将对未来的可持续建筑发展产生积极的影响。我们呼吁建筑工程实践者进一步加强创新研究和实践应用，在建筑施工中积极采纳和推广节能降耗技术，为节能减排和可持续发展贡献力量。