某建筑工程施工中節(jié)能技術(shù)的應(yīng)用

歐陽(yáng)文樂(lè)

0 引言

相關(guān)研究表明，施工階段的建筑工程能源消耗約占建筑生命周期總能耗的1/5 以上，我國(guó)對(duì)設(shè)計(jì)及建筑使用過(guò)程中的節(jié)能關(guān)注較多，對(duì)施工階段能耗分析和控制研究較少，建筑施工生產(chǎn)對(duì)自然環(huán)境的影響具有突發(fā)性特點(diǎn)，在資源能源消耗上比較集中，因此，從施工全過(guò)程出發(fā)，加強(qiáng)節(jié)能技術(shù)應(yīng)用研究，可以彌補(bǔ)前期理論研究的不足，同時(shí)為全方位采取節(jié)能措施提供參考建議。

1 工程簡(jiǎn)介

碧桂園-柏悅?cè)A府一期二標(biāo)段總承包工程位于桃園東路和濱江路交匯處，總建筑面積約100 000m，本工程共計(jì)樓棟6 棟，包括YJ143+YJ117 和YJ215 兩種戶(hù)型，其中，5 棟YJ143+YJ117 戶(hù)型，32 層單拼，1 棟YJ215 戶(hù)型，31 層單拼，主樓以下全部1 層地下室，地下室建筑面積約17 000m，地上建筑面積約80 000m，全部采用新建造體系，框架剪力墻結(jié)構(gòu)，主樓部分采用旋挖灌注樁，其他樓棟采用預(yù)制管樁，附屬商業(yè)街為1 層框架結(jié)構(gòu)。建筑工程施工是一個(gè)復(fù)雜又漫長(zhǎng)的過(guò)程，需要持續(xù)消耗大量的資源和能源，在相關(guān)政策和行業(yè)規(guī)范的助力下，環(huán)保節(jié)能理念的應(yīng)用必不可少，建筑施工中的節(jié)能理念主要包括兩個(gè)方面，其一，盡可能提高能源利用率，減少總體能源消耗和單位能源消耗；其二，盡量使用新型環(huán)保能源，降低傳統(tǒng)能源占據(jù)的比重，這兩方面是建筑節(jié)能的主要發(fā)展方向，必須做好計(jì)劃與管理，將節(jié)能理念有效落實(shí)，減少施工過(guò)程中的能源消耗和污染。施工期間，做好組織管理，在各分部分項(xiàng)工程中，積極引入節(jié)能施工技術(shù)，減少能源消耗和環(huán)境污染，提高資源利用率，力求提高綜合效益。

2 建筑工程施工技術(shù)中節(jié)能技術(shù)的應(yīng)用

2.1 建筑工程施工能耗分析

建筑工程施工中節(jié)能技術(shù)的應(yīng)用首先要加強(qiáng)能耗分析，然后采取針對(duì)性的應(yīng)對(duì)措施，獲得較好的節(jié)能效果。建筑工程施工能耗分析主要從建筑材料能耗、運(yùn)輸過(guò)程能耗、施工過(guò)程能耗等方面出發(fā)，其中，建筑材料能耗主要指單位重量建筑材料在生產(chǎn)過(guò)程中所消耗的能量值，根據(jù)相關(guān)研究，建筑材料能耗占建筑建造能耗的90%以上，其中，鋼材、水泥、混凝土等主要建材能耗能占到60%以上，本項(xiàng)目建筑結(jié)構(gòu)為框架剪力墻結(jié)構(gòu)，需求量較大的正是這些建筑材料，而不同規(guī)格型號(hào)的產(chǎn)品能耗不同，例如，P.S.32.5 總能耗約為2 300MJ，P.O.42.5 總能耗約為3 180MJ，在保證滿(mǎn)足性能需求的情況下，優(yōu)先選用P.S.32.5 水泥，能夠有效降低施工初始能耗。不同建筑材料和設(shè)備設(shè)施運(yùn)輸?shù)浆F(xiàn)場(chǎng)的距離不同、工具不同，產(chǎn)生的運(yùn)輸能耗也大不相同，需要著重分析運(yùn)輸方式、運(yùn)輸距離的影響程度，例如，采用柴油車(chē)運(yùn)輸能耗為2.06MJ/t.km，而采用汽油車(chē)運(yùn)輸能耗為3.04MJ/t.km，為了降低運(yùn)輸能耗，本項(xiàng)目材料運(yùn)輸采用了柴油車(chē)運(yùn)輸。施工過(guò)程能耗分析首先要?jiǎng)澐质┕げ襟E，計(jì)算各環(huán)節(jié)產(chǎn)生的能耗總量，例如，混凝土施工能耗分析涵蓋了混凝土運(yùn)輸、澆筑、養(yǎng)護(hù)等工藝流程，在運(yùn)輸環(huán)節(jié)上，選擇短距離混凝土攪拌站，避開(kāi)交通擁擠路段，在澆筑環(huán)節(jié)，由于以手持式振搗棒為主，平均每個(gè)混凝土汽車(chē)泵配置2～4 臺(tái)手持式振搗棒更為合理，有利于減少能耗損失，在養(yǎng)護(hù)環(huán)節(jié)，相對(duì)于塑料薄膜養(yǎng)護(hù)，灑水養(yǎng)護(hù)的方式操作更簡(jiǎn)單、價(jià)格更低、能耗更少，根據(jù)相關(guān)研究數(shù)據(jù)，灑水養(yǎng)護(hù)平均能耗為74.69MJ/m，而塑料薄膜養(yǎng)護(hù)平均能耗為225.37MJ/m，本項(xiàng)目混凝土工程采用了灑水養(yǎng)護(hù)的方式。在其他分部分項(xiàng)工程中，同樣要在能耗分析的基礎(chǔ)上選擇節(jié)能工藝，另外，充分考慮施工過(guò)程中環(huán)境因素的影響，分析不同現(xiàn)場(chǎng)施工環(huán)境條件下的節(jié)能效應(yīng)，創(chuàng)設(shè)良好的節(jié)能環(huán)境。

2.2 充分利用綠色環(huán)保能源

建筑工程施工節(jié)能主要從減少傳統(tǒng)能源消耗、利用可再生能源兩個(gè)方面出發(fā)，正確處理資源短缺與長(zhǎng)期發(fā)展之間的辯證關(guān)系，有效節(jié)約資源，解決環(huán)境污染問(wèn)題。作為典型的可再生能源，太陽(yáng)能來(lái)源廣泛，應(yīng)用技術(shù)相對(duì)成熟，不會(huì)產(chǎn)生任何污染，成為綠色環(huán)保能源利用的首要選擇，太陽(yáng)能發(fā)電技術(shù)能夠?qū)⑻?yáng)能轉(zhuǎn)化為電能，以蓄電池供電的方式成為重要的能量來(lái)源，在遇到陰雨天氣時(shí)，可以使用市政供電。同時(shí)，本項(xiàng)目采用了太陽(yáng)能熱水系統(tǒng)，并且設(shè)置了燃?xì)獗趻鞝t作為輔助熱源，應(yīng)對(duì)在不同季節(jié)、天氣情況下太陽(yáng)能不足的問(wèn)題，太陽(yáng)能集熱器集中設(shè)置在建筑屋頂上，同時(shí)針對(duì)住戶(hù)較多、屋頂面積不夠的情況，在低層區(qū)域設(shè)計(jì)了外掛式太陽(yáng)能板，做好保護(hù)性設(shè)計(jì)，防止集熱器損壞，墜落傷人，完善熱水管線設(shè)計(jì)，選擇合適的管材，具有良好的防凍、防過(guò)熱等效果，保證太陽(yáng)能熱水系統(tǒng)的安全性和可靠性，使用太陽(yáng)能熱水系統(tǒng)為施工現(xiàn)場(chǎng)提供熱水，可以有效減少用電消耗。在施工過(guò)程中，柴油、汽油的消耗量比較大，是產(chǎn)生環(huán)境污染的最直接、最主要因素，使用新型環(huán)保液體燃料，配備相應(yīng)機(jī)械設(shè)備，可以高效完成施工作業(yè)。另外，其他可再生能源也具有利用價(jià)值，如風(fēng)能、地?zé)崮艿?，盡可能減少常規(guī)資源的消耗量，促進(jìn)經(jīng)濟(jì)效益與環(huán)保效益的和諧統(tǒng)一。

2.3 加強(qiáng)施工現(xiàn)場(chǎng)用電管理

充分重視施工節(jié)能工作，完善組織架構(gòu)，建立節(jié)能管理小組，配備相應(yīng)的管理人員，根據(jù)施工所在地用電定額和同類(lèi)工程用電情況，制定各階段用電指標(biāo)，在生產(chǎn)區(qū)、生活區(qū)、辦公區(qū)分別安裝電表，對(duì)各區(qū)域能耗情況進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，通過(guò)定期統(tǒng)計(jì)分析，及時(shí)發(fā)現(xiàn)違規(guī)用電行為，根據(jù)相應(yīng)的用電管理制度進(jìn)行獎(jiǎng)懲，避免管理不嚴(yán)導(dǎo)致思想和行為不受約束，難以實(shí)現(xiàn)用電管理目標(biāo)，采用預(yù)防和糾偏結(jié)合的方式，有效提高用電管理效果。嚴(yán)格控制辦公區(qū)和生活區(qū)用電，在冬季和夏季，必須達(dá)到一定條件后才能使用采暖和降溫設(shè)施，嚴(yán)格控制空調(diào)設(shè)定溫度，加強(qiáng)巡視檢查工作，保證人走燈滅，盡可能減少無(wú)效耗能，安排技術(shù)人員對(duì)臨時(shí)用電線路和設(shè)施進(jìn)行檢查，嚴(yán)肅處理亂接、亂拉電線的情況，科學(xué)設(shè)計(jì)溫度調(diào)節(jié)設(shè)施的位置和數(shù)量，合理安排使用時(shí)間，按照分時(shí)分段的原則進(jìn)行管理，避免出現(xiàn)空耗電現(xiàn)象。在大型設(shè)備上安裝電表，隨時(shí)監(jiān)控耗電情況，如果出現(xiàn)異常狀態(tài)要及時(shí)進(jìn)行處理，盡可能提高工作效率，減少夜間作業(yè)時(shí)間，從根本上杜絕用電浪費(fèi)。

2.4 減少施工材料相關(guān)能耗

施工材料的采購(gòu)、運(yùn)輸、施工過(guò)程都會(huì)產(chǎn)生一定能耗，所以，要采取針對(duì)性的技術(shù)手段，減少施工材料相關(guān)能耗。在采購(gòu)過(guò)程中，充分考慮運(yùn)輸距離、運(yùn)輸條件的影響，盡可能選擇本地供貨商，縮短運(yùn)輸距離，降低材料運(yùn)輸過(guò)程中產(chǎn)生的能源消耗，同時(shí)，積極與質(zhì)優(yōu)價(jià)廉、實(shí)力較強(qiáng)的供貨商建立長(zhǎng)期合作關(guān)系，既能保證貨源的穩(wěn)定性，又可以降低運(yùn)輸能耗統(tǒng)計(jì)分析的波動(dòng)性。利用BIM 技術(shù)進(jìn)行工程量計(jì)算，生成材料消耗量清單，能夠保證計(jì)算的全面性和準(zhǔn)確性，減少因材料浪費(fèi)導(dǎo)致的能源浪費(fèi)，科學(xué)安排材料采購(gòu)計(jì)劃和入場(chǎng)時(shí)間，選擇合適的堆放位置，利用BIM 技術(shù)可以對(duì)施工現(xiàn)場(chǎng)平面布局進(jìn)行模擬，以更加直觀的方式查找不合理之處，盡可能使材料進(jìn)場(chǎng)后能夠安排在最有利于施工的位置，減少二次搬運(yùn)工程量，圖1 為基于BIM 的項(xiàng)目場(chǎng)地三維布置模擬圖。在場(chǎng)內(nèi)搬運(yùn)時(shí)，選擇合適的搬運(yùn)工具，采用小型電動(dòng)搬運(yùn)車(chē)，在靈活性和節(jié)能性上都能有所體現(xiàn)，另外，加強(qiáng)材料領(lǐng)用管理，減少施工過(guò)程中的浪費(fèi)，從整體上控制材料用量，減少施工材料相關(guān)能耗。

圖1 基于BIM 的項(xiàng)目場(chǎng)地三維布置模擬圖

2.5 優(yōu)化施工機(jī)械節(jié)能措施

為了提高施工效率，需要使用各種機(jī)械設(shè)備，所以，施工機(jī)械能源消耗占施工階段總體能耗比重較大，必須加強(qiáng)對(duì)機(jī)械設(shè)備的節(jié)能管理，在采購(gòu)、租賃時(shí)，不得使用明令禁止的淘汰產(chǎn)品，優(yōu)先選擇高效、節(jié)能、環(huán)保產(chǎn)品，在正式施工前，需要對(duì)所有機(jī)械設(shè)備進(jìn)行識(shí)別檢查，開(kāi)展能耗分析，及時(shí)更換耗能較高的產(chǎn)品。在滿(mǎn)足正常施工的情況下，不斷優(yōu)化施工工序，合理安排機(jī)具分布，盡可能減少大功率機(jī)械設(shè)備的使用頻次，充分利用相鄰區(qū)域間的公共機(jī)具設(shè)備，提高利用率，減少無(wú)效作業(yè)。選擇合適型號(hào)的機(jī)械設(shè)備，充分發(fā)揮其性能特點(diǎn)，并且加強(qiáng)施工運(yùn)行狀態(tài)實(shí)時(shí)監(jiān)控，避免出現(xiàn)超負(fù)荷過(guò)載或設(shè)備空轉(zhuǎn)等問(wèn)題。全面評(píng)估施工機(jī)械設(shè)備的節(jié)能效率，對(duì)于能耗較大的施工流程，制定針對(duì)性的節(jié)能措施，著重提升關(guān)鍵環(huán)節(jié)、關(guān)鍵設(shè)備的節(jié)能效率，不斷完善機(jī)械設(shè)備管理制度，將操作、維護(hù)、維修等方面的具體責(zé)任劃分到人，定期對(duì)機(jī)械設(shè)備進(jìn)行檢查、維修、保養(yǎng)，使其能夠始終處于健康高效的運(yùn)行狀態(tài)。積極應(yīng)用先進(jìn)節(jié)能設(shè)備，例如，無(wú)功功率補(bǔ)償設(shè)備能夠降低變壓器的無(wú)功功率損耗，采用變頻塔機(jī)可以實(shí)現(xiàn)輕載高速、重載慢速的節(jié)能效果，使用暖風(fēng)機(jī)替代傳統(tǒng)火爐進(jìn)行加熱養(yǎng)護(hù)，不但能夠獲得較好的混凝土養(yǎng)護(hù)效果，而且可以產(chǎn)生節(jié)能效益。

2.6 積極采用節(jié)能施工工藝

本項(xiàng)目時(shí)間緊，任務(wù)重，需要在合同工期內(nèi)完成施工任務(wù)，保證重要開(kāi)放日的完美呈現(xiàn)，可能會(huì)出現(xiàn)趕工期、搶進(jìn)度的情況，需要消耗大量的能源資源，必須摒棄高能耗的傳統(tǒng)施工工藝，在原有施工技術(shù)的基礎(chǔ)上加強(qiáng)改良創(chuàng)新，積極發(fā)展綠色節(jié)能施工工藝。土石方工程對(duì)機(jī)械化作業(yè)的依賴(lài)程度比較高，在土方開(kāi)挖、邊坡支護(hù)、回填壓實(shí)等方面，要充分發(fā)揮組合作業(yè)優(yōu)勢(shì)，根據(jù)不同機(jī)械設(shè)備的性能特點(diǎn)，優(yōu)化機(jī)械施工組合配置，使土方機(jī)械和運(yùn)輸車(chē)輛的功效都能得到充分發(fā)揮，提高整體作業(yè)效率，盡可能用最少的機(jī)械臺(tái)班完成施工任務(wù)。在主體施工階段，傳統(tǒng)的模板施工、混凝土澆筑需要消耗大量能源，本工程采用了鋁模板體系和大體積混凝土泵送技術(shù)，大大提升了模板周轉(zhuǎn)次數(shù)，減少了混凝土工程耗能，傳統(tǒng)的鋼筋連接方式以焊接為主，如果采用冷擠壓技術(shù)和錐螺紋接頭，能夠減少焊接產(chǎn)生的能源消耗。本項(xiàng)目大多為高層建筑，市政管網(wǎng)的供水壓力并不能滿(mǎn)足高層部分的水壓要求，所以要合理分區(qū)，在低區(qū)，主要由市政給水管網(wǎng)直接供水，在中區(qū)及高區(qū)，需要進(jìn)行二次供水，在給排水工程施工階段，傳統(tǒng)的恒壓給水不能充分利用市政管網(wǎng)水壓，容易造成無(wú)效耗能問(wèn)題，改善二次供水技術(shù)能夠獲得較好的節(jié)能效果，疊壓給水技術(shù)具有投資少、占地小、建設(shè)周期短、水質(zhì)安全性高、運(yùn)行成本低等優(yōu)點(diǎn)，該二次供水系統(tǒng)主要包括變頻水泵機(jī)組、負(fù)壓補(bǔ)償裝置、穩(wěn)流罐等，給水管網(wǎng)水壓不能小于設(shè)定壓力值，疊壓給水技術(shù)的應(yīng)用是在變頻恒壓給水的基礎(chǔ)上增加了穩(wěn)流罐設(shè)備，水從市政管網(wǎng)進(jìn)入穩(wěn)流罐，在真空消除器的作用下，排除罐內(nèi)空氣，當(dāng)罐內(nèi)的水充滿(mǎn)時(shí)，真空消除器自動(dòng)關(guān)閉，如果壓力傳感器檢測(cè)到市政管網(wǎng)水壓能夠滿(mǎn)足給水要求，可以直接利用自來(lái)水給水，反之，需要設(shè)置加壓泵補(bǔ)壓供水，不但充分利用了市政管網(wǎng)的供水壓力，而且可以避免管網(wǎng)內(nèi)產(chǎn)生負(fù)壓，具有良好的節(jié)能效果，能夠節(jié)能50%以上。在施工階段，尤其是機(jī)電安裝工程，積極運(yùn)用BIM 技術(shù)進(jìn)行施工模擬和碰撞檢測(cè)，能夠提前發(fā)現(xiàn)設(shè)計(jì)方案中的不合理之處，及時(shí)進(jìn)行優(yōu)化調(diào)整，減少施工過(guò)程中的變更設(shè)計(jì)和返工問(wèn)題，圖2 為基于BIM 的管線優(yōu)化前后對(duì)比圖。在裝飾裝修階段，盡可能選用預(yù)制產(chǎn)品或半成品，將更多的現(xiàn)場(chǎng)施工轉(zhuǎn)移到工廠內(nèi)進(jìn)行，不但能夠保證生產(chǎn)質(zhì)量，而且可以減少現(xiàn)場(chǎng)施工產(chǎn)生的能源損耗。

圖2 基于BIM 的管線優(yōu)化前后對(duì)比圖

2.7 創(chuàng)設(shè)良好的節(jié)能施工環(huán)境

施工現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境對(duì)能源消耗的影響也比較大，主要體現(xiàn)在照明、通風(fēng)、溫濕度調(diào)節(jié)等方面，所以，有必要采取針對(duì)性的控制措施，創(chuàng)設(shè)良好的節(jié)能施工環(huán)境。在正式施工前，全面掌握現(xiàn)場(chǎng)的自然條件，包括光照、風(fēng)向、溫度、濕度、地勢(shì)等方面，對(duì)各區(qū)域的朝向、間距、形狀進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，控制窗墻比，采用適當(dāng)?shù)牟晒夥绞?、通風(fēng)方式，盡可能利用自然采光和通風(fēng)，有效減少室內(nèi)照明、溫度調(diào)節(jié)所需要的能源消耗。生活區(qū)和辦公區(qū)的臨時(shí)建筑可以采用裝配式集成板房，保證圍護(hù)結(jié)構(gòu)具有良好的熱工性能，屋面材料隔熱效果顯著，將室內(nèi)溫度控制在舒適范圍內(nèi)，減少采暖、降溫、通風(fēng)設(shè)備的使用時(shí)間，室內(nèi)外照明應(yīng)該采用新型的節(jié)能產(chǎn)品，例如，使用36V 低壓照明設(shè)備，不但安全可靠，而且節(jié)約照明耗電，使用第4 代LED 半導(dǎo)體照明燈，可以通過(guò)電流強(qiáng)弱控制發(fā)光的明暗程度，合理布置臨時(shí)用電線路，優(yōu)先采用自動(dòng)控制設(shè)備，包括光控、聲控等產(chǎn)品，根據(jù)實(shí)際需求，合理控制用電設(shè)備數(shù)量，減少電器閑置導(dǎo)致的能源損耗。

2.8 加強(qiáng)施工節(jié)能教育培訓(xùn)

施工節(jié)能管理要不斷依靠制度措施進(jìn)行有效約束，而且要提高全體人員節(jié)能素養(yǎng)，從思想意識(shí)上提高對(duì)施工節(jié)能工作的重視程度，加強(qiáng)綠色施工方面的理論學(xué)習(xí)，全面介紹先進(jìn)節(jié)能經(jīng)驗(yàn)和技術(shù)手段，定期組織相關(guān)人員考核，全面衡量員工的思想水平和操作技能，并且將考核結(jié)果與員工待遇水平有效結(jié)合，充分發(fā)揮激勵(lì)作用。另外，加強(qiáng)施工現(xiàn)場(chǎng)節(jié)能宣傳管理，通過(guò)宣傳欄、溫馨提示、橫幅標(biāo)語(yǔ)等多種方式，讓員工在潛移默化中提升節(jié)能意識(shí)，更好地在施工過(guò)程中落實(shí)節(jié)能技術(shù)，通過(guò)共同努力，實(shí)現(xiàn)施工節(jié)能目標(biāo)。

3 結(jié)論

施工階段的能耗占比較大，加強(qiáng)節(jié)能施工技術(shù)應(yīng)用對(duì)于建筑工程綠色發(fā)展十分重要，在明確項(xiàng)目特點(diǎn)的情況下，加強(qiáng)施工能耗分析、理清節(jié)能思路，然后從具體工作著手進(jìn)行控制，不但能夠?qū)嵤┤^(guò)程節(jié)能管理，而且有利于節(jié)能效益的量化分析，獲得更好的綜合效益。通過(guò)本文的探索研究，從實(shí)際工程案例出發(fā)，在理論研究和經(jīng)驗(yàn)總結(jié)的基礎(chǔ)上，實(shí)現(xiàn)了節(jié)能技術(shù)的高水平應(yīng)用，為后續(xù)工程綠色施工奠定了良好基礎(chǔ)。