建筑土建工程中節(jié)能施工技術(shù)的研究

邵飛翔

中鐵十五局集團(tuán)第四工程有限公司 河南 鄭州 450000

能源競(jìng)爭(zhēng)是當(dāng)前各國(guó)競(jìng)爭(zhēng)的焦點(diǎn)，隨著工業(yè)化進(jìn)程不斷推進(jìn)，能源緊張問(wèn)題不斷突顯，為了緩解能源緊張問(wèn)題，實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展目標(biāo)，各國(guó)都積極研究新的科學(xué)技術(shù)[1]。在土建工程領(lǐng)域，節(jié)能技術(shù)的研究非常火熱，新技術(shù)的誕生和應(yīng)用必然能夠引發(fā)建筑行業(yè)發(fā)生新一輪的變革，從而推動(dòng)整個(gè)社會(huì)發(fā)展變革。在土建施工中應(yīng)用的節(jié)能技術(shù)較多，想要了解相關(guān)技術(shù)的優(yōu)缺點(diǎn)需要結(jié)合具體的施工內(nèi)容和技術(shù)控制要點(diǎn)進(jìn)行綜合分析。

1 建筑土建節(jié)能施工技術(shù)的現(xiàn)實(shí)意義

建筑行業(yè)能耗和污染相對(duì)較大，實(shí)現(xiàn)建筑土建節(jié)能降耗對(duì)于建筑行業(yè)發(fā)展而言意義深遠(yuǎn)。節(jié)能技術(shù)的應(yīng)用能夠有效地減少施工污染和施工能耗，提升資源的利用效率，緩解建筑能源緊張問(wèn)題，同時(shí)推動(dòng)環(huán)境保護(hù)工作有序進(jìn)行[2]。本章分析了節(jié)能施工技術(shù)對(duì)于建筑土建工程發(fā)展的現(xiàn)實(shí)意義。

1.1 提升建筑資源利用率

建筑行業(yè)發(fā)展快速，這意味著建筑資源消耗量越來(lái)越大，在能源緊張的今天，提升資源的利用率非常重要。施工技術(shù)節(jié)能主要包括三個(gè)主要方向，一是減少技術(shù)本身的能源消耗，二是精簡(jiǎn)施工過(guò)程實(shí)現(xiàn)節(jié)能降耗，三是通過(guò)改進(jìn)施工方法減少資源的投入[3]。無(wú)論從何種方向入手實(shí)現(xiàn)技術(shù)節(jié)能都能夠提升建筑資源的利用率。建筑能耗主要集中在材料和電能方面，施工材料的生產(chǎn)、使用和處理，施工機(jī)械耗電等通過(guò)直接會(huì)見(jiàn)解的方式消耗著巨大的能源，從而導(dǎo)致環(huán)境污染和溫室效應(yīng)，人們意識(shí)到建筑行業(yè)對(duì)整個(gè)環(huán)境造成的影響后，認(rèn)識(shí)到施工技術(shù)優(yōu)化的重要性，所以國(guó)家通過(guò)一些利的優(yōu)惠措施鼓勵(lì)企業(yè)進(jìn)行技術(shù)創(chuàng)新，旨在通過(guò)技術(shù)創(chuàng)新實(shí)現(xiàn)節(jié)能目標(biāo)，從現(xiàn)實(shí)效果來(lái)看，能源的利用率得到了有效的提升。

1.2 解決施工污染問(wèn)題

土建施工帶來(lái)的無(wú)污染問(wèn)題較為突出，節(jié)能施工技術(shù)不僅能夠節(jié)能降耗，而且也能減少施工污染。節(jié)能施工技術(shù)的核心是減少能源消耗，而大部分污染都是能源轉(zhuǎn)換過(guò)程中出現(xiàn)的，施工消耗能源減少意味著污染物總量減少，施工對(duì)于周?chē)h(huán)境產(chǎn)生的負(fù)面影響降低。目前行業(yè)在研究節(jié)能技術(shù)過(guò)程中都將減少污染作為關(guān)鍵性的指標(biāo)，例如對(duì)混凝土組分進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，往往會(huì)加入一些輔助性的物質(zhì)，這些物質(zhì)的作用是提升混凝土的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度，同時(shí)減少主要污染物質(zhì)的應(yīng)用。隨著節(jié)能技術(shù)的發(fā)展，人們將會(huì)研究出更多能夠解決施工污染問(wèn)題的方法，通過(guò)這些方法進(jìn)一步降低施工污染問(wèn)題[4]。由此可見(jiàn)，節(jié)能施工技術(shù)的研究和改進(jìn)對(duì)于環(huán)境保護(hù)工作的推進(jìn)發(fā)揮著重要的意義。

1.3 降低土建施工成本

節(jié)約能源意味著能源需求降低，施工投入的資源減少，在施工目標(biāo)不變的前提下，控制能源投入量是降低施工成本的重要方法。節(jié)能技術(shù)的關(guān)鍵是實(shí)現(xiàn)最遠(yuǎn)最大化利用的目標(biāo)，對(duì)于施工單位而言，應(yīng)用節(jié)能技術(shù)能夠使有限的施工資源被高效地利用，這不僅能夠保障施工質(zhì)量，而且也能提升企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益。在實(shí)際施工過(guò)程中，能源浪費(fèi)問(wèn)題也很突出，能源浪費(fèi)反映的是施工單位能源利用效率低，因此在同樣的施工項(xiàng)目中不同施工單位投入的成本存在差異，圍繞著施工資源消減為目標(biāo)的技術(shù)優(yōu)化理念是不僅對(duì)于實(shí)現(xiàn)建筑節(jié)能發(fā)揮著關(guān)鍵的作用，而且對(duì)于降低企業(yè)成本、提升企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益也發(fā)揮著極為重要的作用[5]。企業(yè)成本投入降低后就能將更多資源應(yīng)用于技術(shù)研發(fā)工作中，從而推動(dòng)技術(shù)研發(fā)工作進(jìn)行，而新技術(shù)的應(yīng)又能提升企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益，因此形成了循環(huán)式的發(fā)展模式。

2 建筑土建節(jié)能施工技術(shù)的應(yīng)用

目前我國(guó)建筑土建施工節(jié)能技術(shù)處于發(fā)展階段，從行業(yè)研究的方向來(lái)看，主要集中在材料、設(shè)備和方法方面[6]。如果從節(jié)能效果來(lái)看，從多個(gè)角度入手設(shè)計(jì)節(jié)能技術(shù)是理想的發(fā)展思路，因?yàn)樯婕暗降母鱾€(gè)施工環(huán)節(jié)都可能產(chǎn)生能耗，想要最大限度實(shí)現(xiàn)節(jié)能降耗，應(yīng)從每個(gè)環(huán)節(jié)入手，在有限地條件下實(shí)現(xiàn)對(duì)能耗的控制，同時(shí)有效的利用自然能源，實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展。本章研究了建筑土建節(jié)能施工技術(shù)的具體應(yīng)用。

2.1 建筑墻體保溫技術(shù)

溫度變化幅度過(guò)大帶來(lái)的直接結(jié)果是電能消耗增加，而建筑內(nèi)部溫度變化情況與建筑墻體隔熱性能有著直接的關(guān)系[7]。例如，傳統(tǒng)的磚體隔熱效果差異，建筑內(nèi)外溫度差較大的情況下溫度交換速度非?？?，在自然的狀態(tài)下建筑內(nèi)部夏季炎熱、動(dòng)機(jī)寒冷，而混凝土結(jié)構(gòu)的墻體隔熱效果要高于磚體。目前建筑墻體保溫主要從兩個(gè)方向入手。一是墻體材料結(jié)構(gòu)優(yōu)化，墻體結(jié)構(gòu)是影響溫度交換速度的主要因素，溫度在多個(gè)介質(zhì)中進(jìn)行流動(dòng)時(shí)速度會(huì)被減緩，根據(jù)這一規(guī)律人們研究出了空心磚材料，這種材料內(nèi)部被空氣填滿，建筑內(nèi)外溫度交換時(shí)需要經(jīng)過(guò)固體、氣體、固體等介質(zhì)，溫度交換的速度被有效的降低。二是通過(guò)外墻保溫材料實(shí)現(xiàn)對(duì)建筑內(nèi)溫度的控制，這種方法是目前使用最為廣泛，市場(chǎng)上的外墻保溫材料數(shù)量非常多，例如保溫板材料，保溫涂料等，如果想要增強(qiáng)建筑保溫性能，可以通過(guò)優(yōu)化墻體結(jié)構(gòu)和使用多種保溫材料的方法實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)。建筑內(nèi)部溫度保持足夠的穩(wěn)定性，在溫度控制方面需要投入的電能總量將會(huì)減少，這對(duì)于實(shí)現(xiàn)建筑節(jié)能發(fā)揮著重要意義。

2.2 建筑門(mén)窗節(jié)能技術(shù)

在建筑節(jié)能方面研究人員對(duì)于門(mén)窗節(jié)能的關(guān)注度非常高，建筑內(nèi)外溫度交換最為頻繁的區(qū)域就是門(mén)窗區(qū)域，門(mén)窗材料和結(jié)構(gòu)是影響溫度交換效果的重要因素。目前行業(yè)內(nèi)普遍使用習(xí)性的節(jié)能材料實(shí)現(xiàn)門(mén)窗節(jié)能目標(biāo)，例如使用多層鋼化玻璃不僅能夠起到隔音的效果，而且也能實(shí)現(xiàn)保溫的目標(biāo)，與此同時(shí)很多建筑的門(mén)窗材料都是新型的高強(qiáng)度隔熱材料，這些材料不僅可以起到良好的支撐效果，而且也能防止延緩建筑溫度交換速度[8]。在門(mén)窗節(jié)能技術(shù)中，門(mén)窗材料與建筑墻體連接非常關(guān)鍵，連接處處理效果之間關(guān)系到建筑溫度控制效果，目前行業(yè)使用最多的方法是密封處理，借助于密封膠材料處理連接處，密封膠不僅能夠隔離外部的水分，而且也能隔絕外部的空氣。當(dāng)前建筑門(mén)窗節(jié)能技術(shù)處于發(fā)展的階段，一些新型的材料在未來(lái)將會(huì)被應(yīng)用于門(mén)窗節(jié)能中，建筑門(mén)窗節(jié)能效果和質(zhì)量也會(huì)得到有效的提升，這對(duì)于土建行業(yè)的發(fā)展而言將會(huì)產(chǎn)生十分重要的影響。

2.3 土建工程水循環(huán)技術(shù)

土建施工過(guò)程中需要大量的水資源，傳統(tǒng)的施工方法浪費(fèi)水資源的問(wèn)題非常突出，在一些水資源匱乏的區(qū)域開(kāi)展大型工程施工時(shí)投入的用水成本非常高。研究人員研究出一種能夠循環(huán)利用建筑廢水的技術(shù)，這種方法的關(guān)鍵是進(jìn)行水體凈化，施工過(guò)程中產(chǎn)生的廢水集中收集到處理裝置中，處理裝置能夠?qū)λw中的固態(tài)顆粒物以及化學(xué)物質(zhì)進(jìn)行有效凈化，獲得的凈化水能夠被二次利用，水循環(huán)技術(shù)對(duì)于減少建筑水工用水有著重要的意義。水資源循環(huán)利用的方法也存在一定的不足，如先產(chǎn)生污染，然后污染進(jìn)行處理，這一過(guò)程可能出現(xiàn)二次污染，所以步入在使用過(guò)程中進(jìn)行控制，合理和控制水資源的投入量，科學(xué)設(shè)計(jì)水資源的使用方法能夠有效地減少水資源的應(yīng)用。此外，一些土建工程也會(huì)使用經(jīng)過(guò)處理后的工業(yè)廢水進(jìn)行施工，這樣能夠使水資源的利用率提升，同時(shí)也解決了缺水地區(qū)用水問(wèn)題。

2.4 施工機(jī)械設(shè)備節(jié)能

土建施工需要應(yīng)用多種機(jī)械設(shè)備，降低機(jī)械設(shè)備能耗也是行業(yè)研究的主要內(nèi)容。在機(jī)械節(jié)能方面，行業(yè)主要從兩個(gè)方向入手，一是使用新的清潔型的能源代替?zhèn)鹘y(tǒng)的污染性能源，二是通過(guò)智能化系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)對(duì)能源使用情況的整體控制。清潔型能源主要以氫能為主，但是這種方法目前普及程度并不高，但是很多施工單位使用電動(dòng)能源代替汽油和柴油，這在一定程度上減少了能源消耗。智能化系統(tǒng)控制能源投入的核心是通過(guò)計(jì)算機(jī)將各項(xiàng)施工作業(yè)投入的能源計(jì)算出來(lái)，通過(guò)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)對(duì)各類能源進(jìn)行科學(xué)地分配，從而提升能源的利用率。實(shí)際上想要進(jìn)一步減少機(jī)械設(shè)備能源，研究新能源非常關(guān)鍵，這是時(shí)下零污染的前提，雖然通過(guò)公很多方法能夠減少能耗，但是無(wú)法實(shí)現(xiàn)真正意義上的零污染。未來(lái)階段研究人員應(yīng)該著力于新能源的開(kāi)發(fā)和利用，通過(guò)新能源推動(dòng)土建行業(yè)節(jié)能技術(shù)的創(chuàng)新，實(shí)現(xiàn)節(jié)能降耗的目標(biāo)。

3 建筑土建節(jié)能施工技術(shù)發(fā)展展望

土建節(jié)能技術(shù)的研究對(duì)于建筑行業(yè)實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展目標(biāo)有著重要的意義，目前我國(guó)土建行業(yè)正處于轉(zhuǎn)型的階段，各項(xiàng)節(jié)能技術(shù)不斷出現(xiàn)，取得的效果也千差萬(wàn)別，但是從節(jié)能技術(shù)應(yīng)用的整體情況來(lái)看，能預(yù)測(cè)未來(lái)一段時(shí)間內(nèi)節(jié)能施工的發(fā)展整體情況，研究這些內(nèi)容對(duì)于推動(dòng)土建節(jié)能技術(shù)優(yōu)化和創(chuàng)新有著重要意義。本章對(duì)土建節(jié)能施工技術(shù)的發(fā)展進(jìn)行了探究。

3.1 智能化節(jié)能技術(shù)

通過(guò)人工智能技術(shù)實(shí)現(xiàn)節(jié)能是未來(lái)階段土建施工技術(shù)發(fā)展的重要方法，智能化的優(yōu)勢(shì)是計(jì)算機(jī)能夠最大限度利用資源，這是傳統(tǒng)人工控制方法無(wú)法實(shí)現(xiàn)的目標(biāo)。例如，在焊接鋼筋時(shí)，智能化控制技術(shù)能夠精準(zhǔn)地計(jì)算焊接鋼筋所需的電能和焊接材料消耗，智能化系統(tǒng)能夠控制焊接裝置進(jìn)行精準(zhǔn)地焊接，不僅能夠確保焊接的質(zhì)量，而且也能降低焊接能源消耗。但是提升焊接技術(shù)的智能化程度，需要開(kāi)發(fā)出先進(jìn)的能源消耗算法，計(jì)算機(jī)系統(tǒng)能夠按照算法的規(guī)則對(duì)各項(xiàng)技術(shù)應(yīng)用過(guò)程中產(chǎn)生的能耗進(jìn)行計(jì)算。目前我國(guó)很多企業(yè)正逐步引入自動(dòng)化機(jī)械設(shè)備，這反映了企業(yè)的技術(shù)節(jié)能方面作出了巨大的努力，盡管這些自動(dòng)化技術(shù)在節(jié)能方面的獲得的效果與預(yù)期存在著較大的差異，但是隨著技術(shù)優(yōu)化與創(chuàng)新，這些技術(shù)的節(jié)能效果將會(huì)得到有效的提升。現(xiàn)階段我國(guó)在智能化節(jié)能技術(shù)方面的研究處于落后的地位，特別是機(jī)器算法方面的研究，如果機(jī)器算法的效率較低，將會(huì)影響整個(gè)施工作業(yè)的節(jié)能情況，這也是研究人員在未來(lái)階段需要重點(diǎn)突破的方向，如果能夠解決這一問(wèn)題，那么智能化節(jié)能技術(shù)的節(jié)能效果將會(huì)大大提升。

3.2 集成化節(jié)能技術(shù)

目前我國(guó)土建施工技術(shù)并未形成集成化，但是在一些發(fā)達(dá)的國(guó)家中，土建施工全過(guò)程通過(guò)集成化控制能夠有效地實(shí)現(xiàn)節(jié)能。在實(shí)現(xiàn)集成化方向上，需要解決的核心問(wèn)題是技術(shù)銜接問(wèn)題，因?yàn)橥两ㄊ┕ど婕暗募夹g(shù)眾多，很多技術(shù)之間并不存在著有效的聯(lián)系，這是技術(shù)集成面臨的主要問(wèn)題，從發(fā)達(dá)國(guó)家技術(shù)集成的情況來(lái)看，通過(guò)一個(gè)系統(tǒng)和一套設(shè)備就能完成多項(xiàng)施工作業(yè)，這不僅有效節(jié)省了機(jī)械設(shè)備資源，而且能夠最大化利用機(jī)械設(shè)備資源。而我國(guó)不僅未能實(shí)現(xiàn)集成化發(fā)展，而且同一施工作業(yè)中往往需要投入許多不同的施工設(shè)備，這對(duì)于實(shí)現(xiàn)節(jié)能降耗的目標(biāo)十分不利。在未來(lái)階段技術(shù)研究人員應(yīng)該將研究的重點(diǎn)落在技術(shù)集成方面，一是開(kāi)發(fā)一個(gè)統(tǒng)一的集成化管理系統(tǒng)對(duì)設(shè)備進(jìn)行管理，二是對(duì)多個(gè)施工環(huán)節(jié)需要應(yīng)用的技術(shù)進(jìn)行簡(jiǎn)化，盡可能通過(guò)少量的設(shè)備實(shí)現(xiàn)節(jié)能的目標(biāo)。集成化過(guò)程中遇到的另一個(gè)問(wèn)題是集成系統(tǒng)能耗判斷效率問(wèn)題，因?yàn)槟芎膯?wèn)題是動(dòng)態(tài)變化的，系統(tǒng)獲取能耗數(shù)據(jù)后會(huì)根據(jù)能耗的規(guī)律制定施工方案，但是應(yīng)用新的方案時(shí)能耗可能發(fā)生變化，導(dǎo)致新的方案的應(yīng)用效果變差。

3.3 低碳化節(jié)能技術(shù)

節(jié)能的重要目標(biāo)之一是減少碳的排放，目前很多國(guó)家都在積極研究減少碳排放的技術(shù)，土建施工技術(shù)在未來(lái)階段也會(huì)在減少碳排放方面有所變化。當(dāng)前很多施工技術(shù)應(yīng)用過(guò)程中都會(huì)產(chǎn)生碳，如混凝土施工技術(shù)，拌制混凝土過(guò)程中產(chǎn)生了大量的溫室氣體，而實(shí)現(xiàn)低碳或排放的主要技術(shù)有兩種，一直是應(yīng)用新的材料，二是對(duì)溫室氣體進(jìn)行處理，應(yīng)用新材料是最為理想的方法，但是實(shí)際可行性相對(duì)較差，而處理溫室氣體是當(dāng)前很多施工單位應(yīng)用的方法，這種方法是通過(guò)吸收劑將產(chǎn)生的溫室氣體吸收，減少溫室氣體的排放。未來(lái)階段低碳化節(jié)能技術(shù)的關(guān)鍵主要集中在新材料的開(kāi)發(fā)上，因?yàn)檫@種方法是從根本上解決碳排放的重要一環(huán)，研究的重點(diǎn)也必然側(cè)重材料轉(zhuǎn)化過(guò)程中繞過(guò)溫室氣體產(chǎn)生這一過(guò)程。低碳化節(jié)能技術(shù)是土建節(jié)能技術(shù)研究的核心目標(biāo)，但是實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)需要很長(zhǎng)的路走，這對(duì)行業(yè)研究人員提出了巨大的調(diào)整。

4 結(jié)束語(yǔ)

總而言之，建筑行業(yè)發(fā)展轉(zhuǎn)型必然圍繞著節(jié)能降耗進(jìn)行，建筑企業(yè)應(yīng)意識(shí)到未來(lái)階段該行業(yè)發(fā)展的變化，能夠不斷加大節(jié)能施工技術(shù)的研究，進(jìn)一步將建筑施工能耗減少，提升資源利用效率，從而推動(dòng)建筑行業(yè)可持續(xù)發(fā)展。在實(shí)現(xiàn)技術(shù)節(jié)能過(guò)程中，智能化技術(shù)的應(yīng)用非常關(guān)鍵，因?yàn)橹悄芑刂颇軌蚪鉀Q人力計(jì)算機(jī)效率和準(zhǔn)確率低的問(wèn)題，能夠?qū)ㄖ┕み^(guò)程進(jìn)行動(dòng)態(tài)化的控制，使有限的資源得到最大化的利用。