新疆瑪納斯河流域灌區工程節能分析

吳開新

（新疆瑪納斯河流域管理局，新疆 石河子832000）

近年來， 隨著我國城市化進程的迅猛發展使得我國建筑工程總量逐漸增大， 同時工程能耗逐漸增大的問題非常明顯， 因此解決工程的能耗問題可以很大程度地減少工程費用。 大量學者研究了工程能耗問題并且給出許多建設性的意見，吳小金［1］提出工程節能檢測方法可使用熱箱檢測、 紅外監測及熱流計檢測；呂芳［2］發現統計回歸分析法可以在工程造價預算和控制中發揮巨大優勢；朱學明［3］基于水利水電工程的團隊建設、管理機制等方面，具體闡述了電氣節能的相關措施。 盡管前人［4-5］對工程能耗問題進行了大量探討， 但是基于實際工程具體能耗問題做出的研究較少， 本文通過對瑪河流域灌區施工期和運行期的具體能耗進行分析， 對建設工程節能提出了一些建設性意見。

1 工程概況

瑪河流域灌區改造工程中東岸大渠， 長約1.011km， 設計流量范圍為65～72m3/s， 渠系建筑物1座；新建西調渠節制退水閘1座，設計流量為35m3/s。其中，渠道工程規模較大，西調渠節制退水閘工程等級為3級。

2 工程能耗分析

2.1 施工期能源消耗種類及數量

在瑪河流域灌區，土石方施工、混凝土及瀝青混凝土施工、 施工輔助生產系統在施工期消耗的能源主要為柴油和汽油， 根據概算成果， 柴油消耗量5.76t，汽油消耗量1.84t。除此之外還有建設期運送外來物資的場外運輸能耗， 灌區改造對外交通運輸總量99t，主要運輸物及其運輸量如表1，施工期能耗匯總如表2。

經估算，主要消耗能源：柴油5.76t、汽油1.84t，折合標準煤11.10t。 由此可看出，新疆瑪河灌區建設和節水改造工程期間的當地能源供應能力和總供應量可滿足該項目需求。

表1 施工外來物資材料運輸能耗指標

表2 施工期能耗統計、分析匯總

瑪河灌區建設期間的建筑材料運輸， 土方開挖運輸，混凝土加工和澆筑，金屬結構加工和運輸都使用大量的機械和設備，消耗大量的石油和電力，為此應提高施工單位節能降耗意識， 加強對施工現場的管理，節能措施主要來自建材的生產和運輸、機械設備的配置、建筑廠房，廢渣場的布置和辦公室和生活設施等方面。

瑪河灌區對外交通運輸總量98.54t， 其中水泥0.52t，鋼材74.45t，木材15.98t，油料7.59t。單位土石方施工時， 雖然容積大的挖掘機生產效率比容積小的要高，且能耗較低，但容積大的挖掘機造價高，運行和維護費用較高， 使用于開挖強度不高的部位經濟性相對較差，因此工程挖方全部采用1m3挖掘機進行生產，對于渠道及小的建筑物基坑施工是合適的；空壓機和攪拌機是混凝土生產系統的主要耗能設備，因此應選擇效率高、能耗相對較低的活塞式空壓機，并且選擇傳輸效率較好的齒輪轉動， 可以減少攪拌機的能量損失。

2.2 運行期能耗

本工程運行期間的能耗包括管理站內的工程管理及職工生活能耗。

2.2.1 管理區

根據瑪河灌區改造需要，分別在豐產坪水庫、第二水利管理站、 第三水利管理站新建管理站房3座，建筑單體面積：298.66m2。 初步估計管理區每天消耗電能45kW·h，則每年耗電22579kW·h，折合標準煤2.78t。 運行期能耗如表3。

表3 管理區運行期能耗

根據對管理區及巡視檢修能耗的分析， 可以對工程總體能耗進行統計，如表4。

表4 運行期能耗統計、分析

由以上計算可看出， 本工程運行期間能源消耗主要用于閘門啟閉設備及管理區日常消耗， 主要消耗能源為電能，年運行能耗2.10t 標準煤。

2.2.2 巡視、檢修用車

為了嚴格控制工程質量管理， 保證工程的正常運行，在工程運行管理期間配備巡視車輛，對渠道工程全線每兩天進行一次巡視，每次巡視距離2km。 巡視車輛年汽油油耗量0.04t，能耗為0.06t標準煤。

工程在運行過程中，如發生突發事件，需用載重車輛運送材料進行搶修。 由于發生事故的不可預見性，保守估計應急檢修用車車次為10次，檢修材料來自石河子市，估計年柴油油耗量為0.13t，能耗為0.19t標準煤。 運行期巡視、檢修用車能耗如表5。

表5 運行期巡視、檢修用車能耗

3 施工期節能措施

3.1 施工時序

由于施工期處于夏季時段， 因此保證施工程序和施工進度的合理安排， 并盡可能降低溫度控制的能耗是工程能耗的重中之重。因此應該盡量在6～8月以外時間進行混凝土施工， 即便在高溫季節澆筑混凝土，也應該選擇傍晚澆筑，避免高溫強曬；同時，要盡可能控制運輸次數，時刻檢測倉庫表面的溫度；考慮到預冷混凝土的溫升問題， 嚴格控制運輸混凝土的時間和澆筑前庫房表面的暴露時間則是很有必要的，在運輸和庫房表面采取隔熱措施進行預冷，并且保證混凝土的溫度恢復率不大于0.25。

3.2 施工設備配置

瑪河灌區工程土石方和混凝土的運輸量較大，因此合理配置運輸設備對節能降耗至關重要。 由于柴油車的運輸節能效果比汽油車好很多， 因此可以考慮利用柴油車取代汽油車。 汽油車的熱效率較柴油車高，其最低比油耗為205～240g/（kW·h），汽油車油耗為280～310g/（kW·h），它們的平均熱效率分別相當于38%和29%；再者柴油車的油耗低、功率大，1991年的數據顯示， 全國公路運輸部門柴油車的平均油耗為4.6L/（100t·km），汽油車油耗6.9L/（100t·km）；同時，柴油車的運輸能量利用率較汽油車高，運輸能量利用率定義為運輸有效載荷所做的功 （即有效能）與燃料消耗的能量之比。 柴油車的運輸能量利用率6.0%，汽油車4.4%，所以采用柴油車可節約燃油約1/3。

根據所運輸貨物的噸位， 汽車的噸位組成可適當調整。中型車輛被用作貨運車輛，運輸大噸位貨物時車輛可能動力不足或者效率低下， 運送小貨物時又會出現“大材小用”的現象。 例如，總重量超過20t的大型卡車的油耗僅為中型車輛的30%。 因此，合理調整汽車的噸位結構可達降低油耗的目的。

3.3 施工區交通能耗

施工區公路等級較低會產生兩方面不良后果：①大噸位車輛行駛受限， 合理調整汽車噸位組成會受到影響；②汽車的平均速度很低，增加了油耗。 因此，在施工期間，必須加強施工區交通網絡的維護，確保行車道路路面的工程質量，并及時清理道路，修復受損道路。

4 運行期節能措施

4.1 金屬結構及機電設備

在金屬結構和機電設備方面，選擇能耗低、效率高、技術先進的閘閥和閥門開合機械；合理分配和使用開合機械，以減少和避免機械空轉或過度運行；加強開合機械的維護，使其保持良好的工作狀態。

4.2 電器設備及照明

在電器設備和照明方面， 工程設計應通過對技術、經濟、能源和環境條件的綜合分析和比較，堅決貫徹節能降耗的設計思想。充分考慮項目特點，樹立節能目標，分析耗能指標，調整節能措施，通過綜合比較，擇優選取最佳設計方案；同時采用節能新技術和新工藝，對高耗能落后產品和設備實行淘汰制度。

4.3 措施建議

（1）以“創建節約型社會”為指導，提高全員節能的觀念，增強職工的節能意識。 做到“環境保護”“自愿節能”，轉變傳統的粗放管理模式，向集約型節能發展，完善與市場經濟競爭所匹配的節能管理運行機制。

（2）增強能耗運行管理，控制技術、經濟、環境保護的合理性與可實施性， 以減少運行過程中各個環節的損失和浪費， 更加合理有效地利用能源。 加強技術管理，對運行維護中產生的問題進行及時、有效的研究，提出有效對策。 分析事故，研究和改進維修的方法，充分完善監控系統的技術指標，使設備達到良好運行。

（3）制定具體的節能措施和節能目標，逐層分解實施。制定節能獎懲制度，對節約能源的人和單位予以獎勵， 對浪費能源或達不到節能目標的人或單位進行處罰，形成獎勵節能和懲罰浪費的約束機制。

5 結語

綠色環保節能理念在工程施工和工程管理過程中應當被充分重視，施工過程中的施工時序問題、設備配置及交通能耗，運行期的機電設備、電器照明問題的合理安排不僅能夠減少工程成本， 還能促進建筑行業向綠色建筑方向發展。