低碳背景下綠色建筑施工技術(shù)創(chuàng)新研究及應(yīng)用

摘 要：本文針對(duì)低碳背景下綠色建筑施工技術(shù)創(chuàng)新及其應(yīng)用展開(kāi)研究。通過(guò)文獻(xiàn)研究與工程實(shí)踐相結(jié)合的方法，系統(tǒng)分析了節(jié)能、節(jié)水、節(jié)材和環(huán)境保護(hù)四個(gè)維度的技術(shù)創(chuàng)新內(nèi)容。研究表明：建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)節(jié)能技術(shù)創(chuàng)新可提升保溫效果30%，智能化能源管理系統(tǒng)能效比達(dá)4.2；節(jié)水技術(shù)創(chuàng)新通過(guò)雨水收集和灰水回用系統(tǒng)，收集效率達(dá)85%；新型材料與工藝創(chuàng)新可使材料利用率提升至98%；環(huán)境保護(hù)技術(shù)創(chuàng)新實(shí)現(xiàn)了揚(yáng)塵、噪聲、污水和固廢的全方位控制。通過(guò)某生態(tài)科技園區(qū)工程實(shí)踐驗(yàn)證，技術(shù)創(chuàng)新投資占總投資11.9%，年節(jié)省運(yùn)營(yíng)成本2291萬(wàn)元，投資回收期8.1年，顯著提升了綠色建筑的經(jīng)濟(jì)效益和環(huán)境效益。

關(guān)鍵詞：低碳建筑；綠色施工；技術(shù)創(chuàng)新；節(jié)能環(huán)保

1 前言

隨著全球氣候變化加劇和能源危機(jī)凸顯，低碳發(fā)展已成為建筑業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)的必然選擇。建筑業(yè)作為能源消耗和碳排放的重要領(lǐng)域，其綠色化轉(zhuǎn)型對(duì)實(shí)現(xiàn)“雙碳”目標(biāo)具有重要意義。傳統(tǒng)建筑施工過(guò)程中存在能源資源浪費(fèi)、環(huán)境污染嚴(yán)重等問(wèn)題，亟須通過(guò)技術(shù)創(chuàng)新提升建筑全生命周期的節(jié)能環(huán)保水平。在此背景下，研究綠色建筑施工技術(shù)創(chuàng)新及其應(yīng)用具有重要的理論價(jià)值和實(shí)踐意義。本文從節(jié)能、節(jié)水、節(jié)材和環(huán)境保護(hù)四個(gè)維度，系統(tǒng)探討綠色建筑施工技術(shù)創(chuàng)新的關(guān)鍵內(nèi)容及其實(shí)踐應(yīng)用。

2綠色建筑施工技術(shù)創(chuàng)新研究

2.1節(jié)能技術(shù)創(chuàng)新

在低碳建筑施工過(guò)程中，節(jié)能技術(shù)創(chuàng)新主要圍繞建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)、設(shè)備系統(tǒng)以及可再生能源利用等方面展開(kāi)。（1）建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)節(jié)能技術(shù)創(chuàng)新采用新型復(fù)合保溫墻體系統(tǒng)，該系統(tǒng)通過(guò)聚苯乙烯顆粒與水泥基材料復(fù)合，導(dǎo)熱系數(shù)低至0.035W/（m·K），較傳統(tǒng)保溫材料提升保溫效果30%。真空隔熱玻璃幕墻技術(shù)創(chuàng)新采用惰性氣體填充雙層中空玻璃，熱傳導(dǎo)系數(shù)達(dá)到0.8W/（m2·K），直接降低建筑能耗指標(biāo)[1]。（2）智能化能源管理系統(tǒng)創(chuàng)新通過(guò)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)實(shí)現(xiàn)供暖、制冷、照明等系統(tǒng)協(xié)同控制，變頻多聯(lián)機(jī)組采用DC變頻壓縮機(jī)，額定能效比達(dá)到4.2，部分負(fù)荷性能系數(shù)IPLV達(dá)到6.8。LED智能照明系統(tǒng)配合光感控制器根據(jù)自然采光強(qiáng)度自動(dòng)調(diào)節(jié)照明功率，節(jié)能指標(biāo)達(dá)到60%以上。（3）建筑光伏一體化（BIPV）技術(shù)創(chuàng)新與建筑立面設(shè)計(jì)相結(jié)合，采用高效單晶硅電池組件，轉(zhuǎn)換效率達(dá)23%，年均發(fā)電量達(dá)120kWh/m2。地源熱泵系統(tǒng)創(chuàng)新采用新型螺旋地埋管換熱器，換熱效率提升25%，系統(tǒng)能效比達(dá)5.0。相變儲(chǔ)能墻體系統(tǒng)創(chuàng)新采用醇酸類(lèi)相變材料，相變潛熱達(dá)180kJ/kg，調(diào)節(jié)室內(nèi)溫度波動(dòng)。

2.2節(jié)水技術(shù)創(chuàng)新

綠色建筑節(jié)水技術(shù)創(chuàng)新是實(shí)現(xiàn)建筑可持續(xù)發(fā)展的重要技術(shù)支撐，通過(guò)系統(tǒng)化、智能化的節(jié)水技術(shù)創(chuàng)新，構(gòu)建完整的建筑節(jié)水體系。雨水收集系統(tǒng)創(chuàng)新采用多級(jí)過(guò)濾裝置，包含初雨棄流、沉砂過(guò)濾、活性炭吸附三重凈化工藝，收集效率達(dá)85%，水質(zhì)達(dá)到生活雜用水標(biāo)準(zhǔn)。智能化灰水回用系統(tǒng)采用生物膜法處理工藝，COD去除率達(dá)90%，回用水質(zhì)指標(biāo)符合《城市污水再生利用 城市雜用水水質(zhì)》標(biāo)準(zhǔn)。建筑節(jié)水設(shè)備是節(jié)水技術(shù)創(chuàng)新的核心組成部分，通過(guò)設(shè)備技術(shù)升級(jí)實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)用水控制。節(jié)水器具技術(shù)創(chuàng)新采用感應(yīng)式節(jié)水設(shè)備，感應(yīng)延時(shí)時(shí)間可調(diào)節(jié)范圍0.5秒～3秒，用水量精確控制在0.8L/次。雙模式?jīng)_水系統(tǒng)創(chuàng)新設(shè)計(jì)采用分體式水箱結(jié)構(gòu)，大小便分別用水3L和6L，較傳統(tǒng)單一沖水模式節(jié)水50%。給排水管網(wǎng)智能監(jiān)測(cè)系統(tǒng)采用超聲波傳感技術(shù)，漏損監(jiān)測(cè)精度達(dá)到0.01L/h，實(shí)現(xiàn)管網(wǎng)滲漏實(shí)時(shí)預(yù)警[2]。

2.3節(jié)材技術(shù)創(chuàng)新

建筑節(jié)材技術(shù)創(chuàng)新是綠色建筑發(fā)展的重要組成部分，通過(guò)新型材料應(yīng)用和施工工藝改進(jìn)，構(gòu)建完整的建筑節(jié)材體系。新型混凝土配合比技術(shù)創(chuàng)新采用礦物摻合料替代部分水泥，其中粉煤灰摻量達(dá)25%、礦渣微粉摻量達(dá)30%，28天抗壓強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度的115%。再生骨料混凝土技術(shù)創(chuàng)新采用兩段拌合工藝，再生骨料預(yù)處理采用表面增強(qiáng)劑改性，再生骨料替代率達(dá)到40%，其力學(xué)性能滿(mǎn)足結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要求。裝配式建筑構(gòu)件創(chuàng)新采用工廠(chǎng)化生產(chǎn)模式，通過(guò)BIM技術(shù)實(shí)現(xiàn)構(gòu)件精確下料，材料利用率提升至98%[3]。預(yù)制構(gòu)件連接節(jié)點(diǎn)創(chuàng)新采用預(yù)埋件與后澆帶結(jié)合技術(shù)，鋼筋套筒灌漿連接密實(shí)度達(dá)95%，接頭抗拉承載力達(dá)到原鋼筋強(qiáng)度的100%。輕質(zhì)隔墻板創(chuàng)新采用發(fā)泡陶瓷與纖維增強(qiáng)復(fù)合材料，構(gòu)件自重較傳統(tǒng)砌塊減輕60%，抗壓強(qiáng)度達(dá)4.0MPa。

建筑外圍護(hù)系統(tǒng)創(chuàng)新采用新型復(fù)合保溫板，由改性聚苯乙烯與納米氣凝膠復(fù)合而成，導(dǎo)熱系數(shù)低至0.028W/（m·K），板材厚度較傳統(tǒng)保溫材料減少35%。建筑幕墻系統(tǒng)創(chuàng)新采用輕量化鋁合金型材，斷橋鋁型材壁厚控制在1.4mm～2.0mm，抗風(fēng)壓性能達(dá)到4000Pa。玻璃幕墻創(chuàng)新采用三銀LOW-E中空玻璃，厚度由原來(lái)的32mm優(yōu)化至26mm，傳熱系數(shù)降至1.5W/（m2·K）。施工臨時(shí)設(shè)施創(chuàng)新采用可重復(fù)利用模塊化設(shè)計(jì)，鋼結(jié)構(gòu)臨建采用標(biāo)準(zhǔn)化拼裝構(gòu)件，構(gòu)件重復(fù)使用次數(shù)達(dá)10次以上。

2.4環(huán)境保護(hù)技術(shù)創(chuàng)新

綠色建筑環(huán)境保護(hù)技術(shù)創(chuàng)新主要是通過(guò)系統(tǒng)化的環(huán)境保護(hù)措施實(shí)現(xiàn)施工過(guò)程的污染控制。揚(yáng)塵防治技術(shù)創(chuàng)新采用智能?chē)娏芘c防塵網(wǎng)聯(lián)動(dòng)系統(tǒng)，噴淋裝置采用高壓微霧技術(shù)，droplet粒徑控制在20μm以?xún)?nèi)，射程達(dá)18米，防塵網(wǎng)采用新型納米纖維材料，過(guò)濾效率達(dá)95%，防塵網(wǎng)目數(shù)為2000目/cm2。施工噪聲控制技術(shù)創(chuàng)新采用主動(dòng)降噪與被動(dòng)隔聲相結(jié)合的方式。主動(dòng)降噪系統(tǒng)采用自適應(yīng)算法，通過(guò)多陣列麥克風(fēng)實(shí)時(shí)采集噪聲信號(hào)，降噪效果在100～1000Hz頻段內(nèi)衰減達(dá)25dB。隔聲屏障創(chuàng)新采用多層復(fù)合結(jié)構(gòu)，包含微孔板、吸聲棉、共振腔體等，隔聲量達(dá)到45dB，重量?jī)H為傳統(tǒng)隔聲屏的65%[4]。

污水處理技術(shù)創(chuàng)新采用生物處理與物化處理相結(jié)合的工藝流程。生物處理采用MBBR（移動(dòng)床生物膜反應(yīng)器）技術(shù)，COD去除率達(dá)92%，氨氮去除率達(dá)85%。物化處理采用混凝沉淀與臭氧氧化工藝，懸浮物去除率達(dá)98%，處理后出水濁度≤5NTU。施工現(xiàn)場(chǎng)污水收集系統(tǒng)采用智能化截流技術(shù)，設(shè)置三級(jí)沉淀池，總?cè)莘e按最大日排水量的200%設(shè)計(jì)。固體廢棄物處理技術(shù)創(chuàng)新采用源頭分類(lèi)與資源化利用相結(jié)合的處理方案。智能化垃圾分類(lèi)系統(tǒng)采用圖像識(shí)別技術(shù)，分類(lèi)準(zhǔn)確率達(dá)98%。建筑垃圾破碎系統(tǒng)采用新型制砂工藝，產(chǎn)品粒度可控制在0.075～4.75mm，生產(chǎn)線(xiàn)處理能力達(dá)200t/h。有害固廢收集系統(tǒng)采用防滲漏專(zhuān)用容器，容器防滲系數(shù)≤1.0×10-10cm/s。

3綠色建筑施工技術(shù)創(chuàng)新的實(shí)踐案例

3.1典型工程案例分析

以某生態(tài)科技園區(qū)工程為例，該工程總建筑面積28.5×104m2，其中地上建筑面積20.3×104m2，地下建筑面積8.2×104m2，建筑高度88m，項(xiàng)目總投資15.6億元。該工程節(jié)能技術(shù)應(yīng)用外墻真空復(fù)合保溫系統(tǒng)，保溫層厚度120mm，導(dǎo)熱系數(shù)為0.022W/（m·K）。機(jī)房采用一體化智能群控系統(tǒng)，配置6臺(tái)永磁變頻離心式冷水機(jī)組，單機(jī)制冷量2000kW，機(jī)組額定能效比5.2。建筑光伏系統(tǒng)選用N型雙面發(fā)電組件，組件轉(zhuǎn)換效率24%，系統(tǒng)裝機(jī)容量850kW，采用“組串式”方案，共設(shè)置120個(gè)光伏方陣。節(jié)水技術(shù)方面設(shè)置雨水收集系統(tǒng)與中水處理系統(tǒng)[5]。雨水收集系統(tǒng)設(shè)置地下調(diào)蓄池，容積2000m3，配套四級(jí)過(guò)濾裝置，過(guò)濾精度分別為5mm、2mm、0.5mm、0.1mm。中水處理系統(tǒng)采用MBR與RO雙膜法工藝，處理規(guī)模300m3/d，MBR膜通量25L/（m2·h），RO膜的回收率75%。給排水系統(tǒng)采用三級(jí)計(jì)量架構(gòu)，設(shè)置DN15～DN200智能水表285個(gè)。節(jié)材技術(shù)創(chuàng)新采用裝配式建筑技術(shù)，主體結(jié)構(gòu)裝配率65%。預(yù)制構(gòu)件包括疊合板32650m2、預(yù)制墻板15800m2、預(yù)制樓梯85段、預(yù)制陽(yáng)臺(tái)468個(gè)。建筑垃圾采用移動(dòng)式破碎站處理，破碎站處理能力180t/h，篩分粒徑分為05mm、520mm、20～40mm三個(gè)級(jí)別。環(huán)境保護(hù)技術(shù)創(chuàng)新采用智能化環(huán)境監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，在工地周界布設(shè)8個(gè)揚(yáng)塵在線(xiàn)監(jiān)測(cè)點(diǎn)，監(jiān)測(cè)因子包括PM2.5、PM10、噪聲、風(fēng)速、風(fēng)向、溫度、濕度。施工污水處理設(shè)施處理規(guī)模150m3/d，采用“沉淀+氣浮+生化”工藝，設(shè)置500m3調(diào)節(jié)池。固廢處理設(shè)置智能垃圾分類(lèi)系統(tǒng)，分類(lèi)收集點(diǎn)24個(gè)，配置壓縮箱12個(gè)，垃圾運(yùn)輸車(chē)6臺(tái)。

3.2技術(shù)應(yīng)用效果評(píng)估

通過(guò)建立評(píng)估指標(biāo)體系，從節(jié)能、節(jié)水、節(jié)材、環(huán)境保護(hù)四個(gè)維度對(duì)技術(shù)創(chuàng)新應(yīng)用效果進(jìn)行量化分析。評(píng)估數(shù)據(jù)采集周期為2023年1月至2023年12月，數(shù)據(jù)來(lái)源包括建筑能耗監(jiān)測(cè)系統(tǒng)、水資源管理平臺(tái)、材料管理系統(tǒng)及環(huán)境監(jiān)測(cè)平臺(tái)。項(xiàng)目節(jié)能技術(shù)創(chuàng)新應(yīng)用效果顯著，建筑能耗指標(biāo)較國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)降低32.6%。供暖空調(diào)系統(tǒng)年耗電量為42.8kWh/m2，照明系統(tǒng)年耗電量為8.2kWh/m2，建筑能耗綜合值為98.5kWh/m2。光伏發(fā)電系統(tǒng)年發(fā)電量達(dá)95.6萬(wàn)kWh，可再生能源利用率達(dá)18.5%，系統(tǒng)并網(wǎng)率達(dá)99.2%。節(jié)水技術(shù)創(chuàng)新應(yīng)用成效明顯，年用水總量較設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)減少28.5%。雨水收集系統(tǒng)年收集量達(dá)1.85萬(wàn)m3，收集效率為82%。中水處理系統(tǒng)年處理水量8.2萬(wàn)m3，處理后水質(zhì)各項(xiàng)指標(biāo)達(dá)標(biāo)率98.5%。非傳統(tǒng)水源利用率達(dá)35.2%，人均日用水量較國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)降低2.5L。節(jié)材技術(shù)創(chuàng)新應(yīng)用實(shí)現(xiàn)預(yù)期目標(biāo)，施工過(guò)程材料損耗率降低42%。主要技術(shù)創(chuàng)新應(yīng)用效果評(píng)估指標(biāo)如下表：

環(huán)境保護(hù)技術(shù)創(chuàng)新應(yīng)用施工現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境指標(biāo)全面達(dá)標(biāo)。揚(yáng)塵控制月均濃度：PM2.5為28μg/m3，PM10為62μg/m3。施工噪聲晝間排放值控制在70dB以?xún)?nèi)，夜間控制在55dB以?xún)?nèi)，噪聲達(dá)標(biāo)率97%。施工污水處理系統(tǒng)出水水質(zhì)達(dá)標(biāo)率99%，施工固廢資源化利用率85%。

3.3經(jīng)濟(jì)效益分析

該項(xiàng)目總投資15.6億元，其中綠色建筑技術(shù)創(chuàng)新投資為1.85億元，占總投資的11.9%。通過(guò)對(duì)技術(shù)創(chuàng)新投資成本與運(yùn)營(yíng)收益進(jìn)行量化分析，評(píng)估技術(shù)創(chuàng)新的經(jīng)濟(jì)可行性。技術(shù)創(chuàng)新投資成本主要包括設(shè)備購(gòu)置、系統(tǒng)安裝、技術(shù)研發(fā)等。節(jié)能技術(shù)創(chuàng)新投資7850萬(wàn)元，包括外墻保溫系統(tǒng)2250萬(wàn)元、能源管理系統(tǒng)1850萬(wàn)元、光伏發(fā)電系統(tǒng)3750萬(wàn)元。節(jié)水技術(shù)創(chuàng)新投資4260萬(wàn)元，包括雨水收集系統(tǒng)1850萬(wàn)元、中水處理系統(tǒng)1960萬(wàn)元、智能計(jì)量系統(tǒng)450萬(wàn)元。節(jié)材技術(shù)創(chuàng)新投資3920萬(wàn)元，包括裝配式構(gòu)件生產(chǎn)2850萬(wàn)元、BIM系統(tǒng)開(kāi)發(fā)680萬(wàn)元、材料管理系統(tǒng)390萬(wàn)元。環(huán)境保護(hù)技術(shù)創(chuàng)新投資2470萬(wàn)元，包括環(huán)境監(jiān)測(cè)系統(tǒng)960萬(wàn)元、污染防治設(shè)施1510萬(wàn)元。技術(shù)創(chuàng)新經(jīng)濟(jì)效益分析指標(biāo)如表2。

4結(jié)論

本研究系統(tǒng)闡述了低碳背景下綠色建筑施工技術(shù)創(chuàng)新的主要內(nèi)容，并通過(guò)工程實(shí)踐驗(yàn)證了技術(shù)創(chuàng)新的可行性和經(jīng)濟(jì)性。研究表明，通過(guò)多維度技術(shù)創(chuàng)新可有效提升建筑節(jié)能環(huán)保水平，實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)效益與環(huán)境效益的統(tǒng)一。未來(lái)研究應(yīng)進(jìn)一步關(guān)注新型材料、智能控制等前沿技術(shù)在綠色建筑中的應(yīng)用，探索建筑全生命周期的低碳解決方案。同時(shí)，應(yīng)加強(qiáng)技術(shù)創(chuàng)新的標(biāo)準(zhǔn)化和規(guī)?；茝V，為建筑業(yè)綠色低碳發(fā)展提供有力支撐。

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作者簡(jiǎn)介：周廣輝（1988.11-），男，漢，山東聊城人，本科，中級(jí)工程師，研究方向：土木工程。