建筑工程施工中節能技術的應用研究

鄒凡

(山西建筑工程集團有限公司，山西 太原 030000)

隨著全球對能源效率和環境保護意識的增強，建筑行業面臨著節能減排的巨大壓力。在此背景下，探索和實施建筑工程施工的節能技術變得至關重要。施工階段作為能源消耗和環境影響的一個重要環節，其節能技術的應用不僅能顯著降低能源消耗，還能減少建筑對環境的總體負擔。而節能技術的策略多樣化，包括但不限于綠色建材的應用、施工過程的能效管理以及節能環境設計等。這些技術的實施在提高能效的同時，也促進了施工管理模式的創新。然而，要在實踐中充分發揮這些技術的潛力，就必須全面理解其應用原理，并針對現有問題制定有效的策略。

1 建筑工程施工中節能技術的應用原理與策略分析

1.1 施工材料的節能技術

1.1.1 綠色建材的選用

在建筑工程施工中，選擇綠色建材是實現節能目標的基礎步驟。綠色建材通常指的是那些在生產、使用和廢棄處理過程中環境影響最小化的材料。綠色建材應當具備可再生、可回收、低排放和低能耗等特點[1]。綠色建材的選用不僅減少了對自然資源的依賴，還能降低建筑物的維護成本和運營能耗。例如，使用竹材替代傳統的木材，竹材因其快速成長的特性而成為更為可持續的選擇。此外，綠色建材還包括生態混凝土、天然石材、回收塑料和金屬等，這些材料往往帶有較低的碳足跡，有助于建筑工程的整體節能。有資料顯示，綠色建材的使用可以在建筑的整個生命周期中降低約20%～30%的能源消耗。例如，通過選擇具有較高反射率的屋頂材料，可以減少建筑物內部的冷卻需求高達10%。而使用低揮發性有機化合物(VOC)的油漆和涂料，室內空氣質量可以提高40%。

1.1.2 再生材料的利用

再生材料的利用是指在建筑工程施工中使用已經回收的材料。這些材料可能來自拆除的舊建筑物或工業廢料，例如回收的鋼材、廢玻璃和建筑垃圾。使用這些再生材料有助于減少對新材料的需求，從而節約自然資源，并減少廢物的填埋量[2]。此外，再生材料的生產過程通常比新材料的生產更為節能。在施工過程中，合理地利用再生材料需要對材料的性能、強度和耐久性有深入的了解，以確保建筑的安全和可靠。有研究顯示，使用再生鋼材相比原生鋼材可節省能源高達60%～75%，同時減少CO2排放量約1t/t。回收混凝土使用在非結構性填充或預制混凝土板中，可以減少原材料使用量高達30%，并降低關聯的能源消耗和CO2排放。

1.1.3 高效保溫隔熱材料的應用

高效的保溫隔熱材料在建筑工程中的應用，對于降低建筑的能耗起著至關重要的作用。這類材料能夠有效地阻隔熱量的傳遞，減少空調和暖氣在氣候調節中的能源消耗。例如，使用聚苯乙烯泡沫板、聚氨酯泡沫和真空絕熱板等新型材料作為外墻和屋頂的保溫層，可以顯著提高建筑的熱效率。這些材料具有較高的熱阻值和良好的耐久性，雖然初始成本可能較高，但長遠來看能夠通過減少能源消耗來彌補。在選擇這些材料時，還需考慮其環境影響，優先選擇對環境影響較小的產品。數據顯示，采用高效保溫隔熱材料可以降低建筑熱損失約50%～70%。例如，相對于傳統的玻璃纖維絕緣材料，聚氨酯泡沫具有更低的熱導率，大約在0.020～0.025 W/(m·K)，比玻璃纖維減少大約30%的熱傳導性。真空絕熱板(VIP)的熱導率可以低至0.004 W/(m·K)，從而提供更高的保溫效果[3]。

1.2 施工過程的節能技術

1.2.1 施工設備的能效管理

施工設備，包括起重機械、混凝土泵車、發電機等，是施工現場能耗的主要來源。能效管理包括定期維護、使用高效能設備和實施智能控制系統。例如，使用電動而非柴油驅動的施工設備可以減少能耗15%～30%。智能控制系統能夠實時監測設備狀態，優化其運行模式，從而節約能源消耗5%～10%。此外，通過設備共享和調度優化，可以減少設備空載時間，可能降低至少10%的能耗。

1.2.2 施工方法的優化

優化施工方法，如采用預制構件、模塊化建造等，可以顯著提高施工效率，減少現場作業時間和能源消耗。預制構件可以在工廠環境中制造，在工廠中的能效比現場施工高出約20%。另外，通過精細化施工計劃和有效的物料管理，可以減少材料浪費和運輸次數，進一步節約能源。例如，精細化的施工計劃可以減少材料浪費率至少5%，有效的物料和設備調度可以減少運輸能耗10%～15%。

1.2.3 施工現場管理的節能措施

施工現場的節能措施包括使用節能照明系統、實施垃圾分類和資源回收、優化供電系統和使用太陽能板等。使用LED照明相比普通照明可以節能50%～80%，并且LED燈具的使用壽命更長。合理規劃施工現場的電源分配，可以減少線損和能耗，節能效果可達5%～10%。而在施工現場安裝太陽能板供電，可以直接減少對化石燃料的依賴，節能效果取決于太陽能板的覆蓋率和效率，理論上可以達到10%～30%的能源替代。

1.3 施工設計的節能技術

1.3.1 建筑設計的節能導向

節能導向的建筑設計強調建筑物本身在節能方面的性能。例如，通過設計合適的建筑朝向，可以最大限度地利用自然光照，減少人工照明的需求，進而降低能源消耗；建筑物的外殼設計(比如墻體、屋頂和窗戶)通過使用高效保溫材料和雙層或3層玻璃，可以減少熱損失；合理地建筑布局和空間規劃能夠改善自然通風，減少空調和暖氣使用，同樣可以提高節能效果。如表1所示，其能夠提高建筑設計科學性，且降低能源損耗值。

1.3.2 節能環境設計

節能環境設計涉及建筑與其周邊環境的關系，包括地形、水體、植被、風向等因素的綜合考量。例如，通過合理布局植被可以形成天然的遮陰和緩沖區域，減少夏季的冷卻需求高達5%～15%。地形的有效利用，如地下或半地下空間的設計，可以利用土壤的隔熱性能，降低建筑物內部的溫度波動，減少制冷和制熱需求10%～20%。此外，水體的設計可以改善微氣候，降低周邊環境溫度，同樣有助于節能[4]。

1.3.3 智能建筑系統的集成

智能建筑系統的集成是通過安裝智能傳感器、控制器和執行器來管理建筑物的能源消耗。例如，智能照明系統可以根據室內外的光線強度自動調整亮度，節約照明能耗20%～30%。智能HVAC系統通過感應室內外溫度、濕度和人員分布，調整空調和供暖的工作狀態，可節省能耗20%～40%。此外，通過集成樓宇自動化系統，可以實現對能源使用的實時監控和優化，進一步實現至少5%～15%的節能。

2 建筑工程施工中節能技術應用的效果評估

2.1 節能技術應用的經濟效益分析

針對建筑工程施工中的節能技術經濟效益進行分析之前，必須重點考量工程所在地區的氣候、能源價格、建筑特性和施工成本等因素。以山西省太原市地區的1棟典型的商業建筑為例，具有10 000m2的使用面積，假設通過節能設計和施工技術，建筑的能效比傳統建筑提高了30%。其一，根據太原市的氣候特點，假設傳統建筑每年的能源消耗為150kW·h/m2，則通過節能技術，建筑的能源消耗可降至105kW·h/m2。考慮到太原市電價為kW·h/1元(假設價格)，節能建筑每年可節省能源費用45萬元。其二，考慮到節能建筑在施工初期可能會增加約10%的建造成本，對于10 000m2的商業建筑，假設每平方米建造成本為5 000元，則總成本為5 000萬元，節能技術施工增加的成本為500萬元。若按照節能建筑每年節省的能源費用45萬元計算，大約11年即可收回增加的建造成本。其三，節能建筑由于運行成本低，對租戶和業主來說具有更高的吸引力，這可能導致更高的出租率和更低的空置率，從而提高投資回報率。

2.2 節能技術應用的環境效益分析

從環境效益的角度來看，節能建筑減少了對化石燃料的依賴和溫室氣體排放。以太原市為例，假設傳統建筑的電能主要來自煤電，煤電的CO2排放系數約為0.96kg/kw·h。因此，對于傳統建筑而言，每年的CO2排放量為10 000m2×150kw·h/m2×0.96kg/kw·h=1 440t。節能建筑通過減少能源消耗，每年可減少CO2排放量為10 000m2×45kw·h/m2×0.96kg/kw·h=432t。在碳交易市場中，若每噸二氧化碳的交易價格為50元，則每年可額外獲得碳交易收益21 600元。此外，節能建筑還減少了其他污染物的排放，如二氧化硫、氮氧化物等，有助于改善當地空氣質量，減少酸雨和霧霾天氣的發生。

2.3 節能技術應用的社會效益分析

節能技術在建筑工程施工中的應用不僅帶來經濟和環境上的直接效益，還對社會發展產生積極影響。在太原市，隨著節能意識的提高，節能建筑的普及可以作為城市可持續發展的典范，提升城市形象，并激發相關節能產品和服務的市場需求。社會效益還體現在提高公眾對節能減排的認知，促進節能教育和技術的普及。在就業方面，節能技術的應用需要專業人才，從設計師到施工人員，都需要經過專業的培訓，這樣有助于創造新的就業機會，并推動當地經濟的多元化發展。此外，節能建筑因其舒適性和健康性能得到優化，可以提高居住和工作的環境質量，從而提升居民的生活滿意度和工作效率，進而對社會穩定和經濟增長產生積極作用。綜上所述，節能技術的應用對太原市的建筑工程而言，不僅在經濟上可以實現長期的成本節約，環境上能夠顯著減少溫室氣體和污染物的排放，社會上也能推動可持續發展和就業，增進公眾的健康和福祉。

3 建筑工程施工中節能技術應用時存在的問題與改進措施

3.1 目前節能技術應用中存在的問題

在山西太原地區，盡管節能技術在建筑工程施工中已經得到了一定程度的推廣，但實際應用中仍然存在著一些問題。首先是成本問題，許多高效的節能技術和材料初始投資較高，對于開發商和投資者來說，短期內的經濟壓力較大，這導致了節能技術的推廣速度受限。例如，太原市傳統的建筑成本為3 000元/m2，而采用先進節能技術可能增加至3 500元/m2。其次是技術問題，部分節能技術尚不成熟或不適合太原市的氣候條件和建筑習慣[5]。例如，部分高性能保溫材料在太原市的潮濕和多沙塵環境中可利用性能下降，導致實際節能效果不達標。最后，公眾和行業內的節能意識不足，節能政策和標準宣傳力度不夠，執行力度不足。比如一項隨機調查顯示，太原市有60%的建筑工程從業人員對最新的節能技術和標準了解不夠，這在一定程度上影響了節能技術的有效實施。

3.2 針對問題的改進措施和建議

針對太原市建筑工程施工中節能技術應用存在的問題，可以從以下方面提出改進措施和建議：首先是經濟激勵措施，政府可以提供稅收減免、補貼等政策，減輕開發商的初期投資壓力，比如對于采用節能技術的建筑項目，給予10%的稅收優惠。同時，建立節能建筑項目的綠色信貸機制，鼓勵銀行為節能項目提供優惠貸款。技術層面，加強對節能材料和技術的研發投入，尤其是適應太原市氣候和環境的本土化技術。建立健全的技術評估和認證系統，確保施工中使用的節能技術是經過驗證且有效的。在提升意識和執行力度方面，加大節能政策和標準的宣傳教育力度。通過組織專業培訓和公益活動，增強從業人員和公眾的節能意識。此外，加強對節能法規的執行監督，確保嚴格按照標準執行。

3.3 未來發展趨勢

未來太原市建筑工程施工中節能技術的應用將朝著更加智能化、個性化和系統化的方向發展。節能技術將與智能建筑管理系統相結合，通過實時數據監控和分析，優化建筑能源使用效率。例如，智能溫控系統能夠根據室內外溫度變化自動調節，減少能源浪費。個性化則是針對不同地區、不同類型建筑的特點，開發定制化的節能解決方案。例如，太原市可研究適合當地冬冷夏熱特點的綜合節能策略。系統化則是將建筑視為一個整體，從設計、材料選擇、施工技術到運維管理，每個環節都應用節能技術，形成一套完整的節能體系。

4 結語

在全球能源日益緊張和環保要求日益嚴格的大環境下，建筑工程施工的節能技術顯得尤為重要。節能技術的有效應用，已被證實可以顯著提高建筑項目的能效，從而減少環境影響并帶來經濟效益。盡管取得了一定進展，但在節能技術的實施中依然面臨著成本、技術適配性以及市場接受度等方面的挑戰。未來的工作需要在技術創新、政策法規以及市場激勵等方面進行更多的努力，以確保節能技術在建筑工程施工中的廣泛應用和長效管理。同時，跨領域的合作也將是推動節能技術發展的重要驅動力。最終，隨著技術的成熟和策略的完善，建筑業的可持續發展將得到進一步加強，為社會發展貢獻更大的力量。