建筑工程施工中節能降耗技術的應用

文／段智清、邢聰穎 濟南高新智慧谷投資置業有限公司 山東濟南 250101

1.建筑結構設計及材料選擇

1.1 建筑結構設計中的節能降耗考慮

在建筑工程施工中，通過合理的結構設計可以減少能源的消耗，并提高建筑的能耗效率。在進行建筑結構設計中，需要合理選擇材料。選擇具有良好隔熱性能和保溫性能的材料可以減少建筑的熱傳導損失，降低能源消耗。例如，使用具有較低熱傳導系數的保溫材料，如聚苯板、巖棉板等，可以有效減少建筑內外熱量的傳輸。此外，選擇具有較高光反射率的外墻材料可以減少太陽輻射對建筑的熱負荷。并且合理布局建筑結構可以最大限度地利用自然光和自然通風，減少人工照明和通風設備的使用，從而降低能源消耗。例如，在布局時可以將常用的工作區域設置在靠近窗戶的位置，以減少照明設備的使用時間，并通過設置通風口和通風窗等來增強自然通風效果。

建筑結構設計中還需要考慮建筑的隔熱性能，通過合理設計墻體和屋頂的保溫層厚度、使用節能型窗戶等措施，可以減少室內外溫度差異，降低熱量傳輸，進而降低室內空調和供暖設備的使用頻率和耗能量。還需要利用現代科技手段，如利用太陽能發電、地熱能等清潔能源，或采用智能控制系統對建筑設備進行監測與調控，都是在建筑結構設計中節能降耗的創新方向。不同材料的傳導性能分析見表1。

表1 不同材料的傳導性能分析

1.2 節能建筑材料的選擇與應用

在建筑工程施工中，選擇具有良好的保溫性能的材料是降低建筑能耗的關鍵因素之一。例如，聚苯板、巖棉板等具有較低熱傳導系數的保溫材料可以有效隔離室內和室外的熱量傳輸，減少能量流失。合理使用這些保溫材料來包覆墻體、屋頂和地板等部位，可以顯著降低室內空調和供暖設備的能源消耗。還需選擇具有較高光反射率的外墻材料可以減少太陽輻射對建筑的熱負荷，從而降低室內空調設備的使用次數和冷卻負荷[1]。例如，使用具有高光反射率的白色或淺色油漆涂料來涂覆外墻表面，可以顯著降低建筑的熱吸收量。

合理選擇隔音效果高的材料可以減少室內外噪聲的傳輸，提供更加舒適的生活和工作環境，進而降低室內消耗的能量。例如，在選擇玻璃窗時，可以選用具有較高隔音性能的雙層或三層中空玻璃，有效阻隔外界噪聲。除此之外，利用可再生能源材料也是節能建筑材料選擇與應用的一個重要方向。例如，使用太陽能電池板來收集太陽能并轉化為電能，供給建筑內部的照明和電力設備，可以實現建筑自給自足的能源消耗。

1.3 建筑隔熱材料的優化利用

常見的隔熱材料包括聚苯板、巖棉板、聚氨酯泡沫等。在選擇隔熱材料時，需要考慮材料的熱導率、穩定性、密度等因素。比如，對于需要在高溫環境下使用的建筑，應選擇具有良好耐熱性的隔熱材料；對于輕型建筑而言，選擇密度較低但保溫效果較好的材料會更加合適。通過合理確定隔熱材料的厚度，可以有效減少室內外溫度差異，減少熱能的傳輸。此外，對于不同部位的建筑結構，也需靈活設置隔熱材料的布局，以最大限度地減少熱量的傳遞。比如，在屋頂、墻體、地板等不同部位合理安裝隔熱材料，有助于提升整體的隔熱效果。

在建筑施工過程中，需要做好各種縫隙的密封工作，以避免熱量透過縫隙的泄漏。例如，在窗框、門框、管道穿透口等處要進行有效的密封，阻止熱能的泄漏，并確保隔熱效果的穩定性。對于節能降耗技術的應用而言，可持續性是重要因素之一。在選擇隔熱材料時，需要關注其環境友好性、可再生性等特點。例如，使用可循環利用的隔熱材料，如回收利用的廢棄材料或可生物降解材料，可以減少資源消耗和環境污染。

2.節能施工技術

2.1 建筑施工過程中的能源管理與控制

在建筑工程施工中，對于施工現場的能源使用，需要進行全面的規劃與管理。通過制定合理的施工計劃，并合理分配和安排施工車輛、機械設備、照明等能源消耗設備的使用時間和用量，以避免能源的不必要浪費。在施工現場上要建立有效的監控機制，對能源使用情況進行實時監測與記錄，及時發現并糾正能源浪費的行為。并且合理使用節能施工設備是降低能源消耗的重要措施之一。選擇和采用具有較高能效性能的施工設備，如節能型起重機、節能型混凝土攪拌設備等，可以減少能源消耗。此外，在使用這些設備時，要注意定期檢查和維護設備狀態，確保設備運行效率和穩定性。

此外，根據施工進度和工人活動情況，合理設置照明時間和照明強度，避免過度使用照明設備。除了以上措施，還可以通過優化施工工藝和方法來減少能源的消耗。例如，合理規劃物料搬運路徑、優化施工流程，減少物料和設備的來回移動，降低能源消耗。另外，在施工中應采用電子化信息管理系統，確保施工進度的高效管理，避免人力、時間和能源的浪費。

2.2 現代施工設備的節能應用

現代施工設備的節能應用在降低能源消耗、減少環境污染方面發揮著至關重要的作用。通過應用先進的傳感器、控制器和數據處理技術，實現對施工設備運行狀態的實時監測和精確控制[2]。例如，基于模糊邏輯控制、神經網絡控制等算法，可以對混凝土攪拌站、起重機械、塔吊等設備進行智能化控制，實現設備在運行時的最佳性能調整，減少不必要的能耗。并且在現代施工設備中，采用高效能源轉換設備可以顯著提高能源利用率。例如，利用變頻器控制電機轉速，可以根據實際負荷情況自動調整設備運行的電壓和頻率，達到節能的效果。同時，利用余熱回收裝置對廢氣、廢水進行回收利用，可以有效減少二次能源消耗。施工設備的實時監控分析見表2。

表2 施工設備的實時監控分析

在建筑工程施工中，通過采用高強度材料、結構優化設計等方法，降低設備自重，達到減小動力需求的目的。例如，在塔吊、起重機械等設備中采用高強度鋁合金材料替代傳統材料，不僅大幅度減輕設備重量，降低能耗，還能提高設備的安全性和運行效率。還可以采用優質材料、精密制造工藝和可靠性評估方法，延長設備的使用壽命，減少廢舊設備的報廢量。這樣不僅能夠降低資源消耗，減少環境污染，還能夠節省維修和更換設備的成本。

2.3 施工工藝及方法的優化與改進

在建筑工程施工中，分析施工過程中的能量消耗情況，合理安排施工順序和工藝流程，可以減少不必要的能源消耗[3]。例如，合理規劃材料送達路線，減少材料運輸距離和次數，降低燃料消耗。同時，精確控制混凝土攪拌時間、溫度和濕度等參數，避免因操作不當而導致的能源浪費。還可以采用先進的施工設備和技術也是節能降耗的重要手段。例如，采用高效、低噪音、低能耗的施工機械設備可以顯著減少能源消耗和環境污染。同時，結合信息化技術，實現設備的智能化控制和遠程監測，提高施工效率，降低能源消耗。還可以采用模塊化建筑和預制構件等先進技術，減少現場作業時間和能源消耗。還需要優化施工人員操作技能，提高施工質量，也是節能降耗的重要措施。合理培訓和指導施工人員，提高其技能水平和工作效率，減少能源浪費和誤操作帶來的能量損失。同時，加強施工現場管理，減少材料和設備的損耗和浪費，提高資源利用率，降低成本。

3.智能化控制與監測系統

3.1 建筑節能降耗智能化系統的設計與應用

在建筑工程施工中，可以根據建筑的功能和使用需求，合理選擇傳感器、控制器、執行器等設備，實現對建筑內外環境的感知和控制。例如，通過溫濕度傳感器實時監測室內環境參數，根據溫濕度變化自動調整空調制冷與供暖設備的工作狀態，以達到節能目的。還可以通過安裝智能電表和能量數據采集設備，實現對建筑內各個區域和設備的能耗監測。借助數據分析和處理技術，對能耗數據進行實時監測和分析，為建筑節能提供決策參考。同時，建立完善的權限管理和數據安全機制，保護用戶的隱私和信息安全。

3.2 建筑能源消耗監測與管理系統

在建筑工程施工中，建筑能源消耗監測與管理系統是實現節能降耗的重要組成部分。該系統通過實時監測和管理建筑能源消耗情況，提供數據支持和決策參考，從而促進能源效率的提高。通過安裝智能電表和傳感器設備，實時獲取建筑內各個區域和設備的能耗數據。這些數據可以包括電力、燃氣、水等能源的消耗情況[4]。利用數據分析技術，對能耗數據進行實時監測、統計和分析，得出能源消耗的模式和趨勢，并發現能源浪費的問題點。還可以根據建筑的特點和需求，設計相應的監測指標和報警閾值。當能耗數據超過預設的閾值時，系統能夠及時發出警報，并將警報信息發送給相關人員，以便及時采取措施進行調整和優化。

通過分析能耗數據，系統可以評估建筑的能源利用效率，并提供相應的改進建議。這包括調整設備工作參數、改善建筑隔熱性能、優化照明方案等方面的建議，以降低能源消耗和提高能源利用效率。為確保建筑能源消耗監測與管理系統的可靠性和穩定性，必須加強系統的安全防護。采取身份驗證和權限管理措施，保護系統的數據和信息安全。同時，進行定期的系統巡檢和維護，及時處理設備故障和問題，確保系統的正常運行。

4.綠色建筑環境與可持續發展

4.1 建筑環境友好設計與布局

在建筑工程施工中，通過合理規劃和設計建筑，可以最大限度地減少環境對能源消耗和自然資源的影響，并創造一個舒適、健康的室內環境。合理的朝向和形狀可以最大程度地利用自然光和采暖能源。例如，通過合理的朝向安排，建筑能夠獲得更多的自然光照，減少對人工照明的依賴。同時，采用窗戶和采光天窗等設計，使得室內能夠獲得良好的采光效果，提高室內舒適度[5]。并且合理選擇建筑材料和墻體結構，增加建筑的隔熱性能，減少能量的傳輸損失。例如，在外墻保溫層中使用具有較低導熱系數的材料，有效提高墻體的保溫性能。同時，注意減少墻體的冷、熱橋效應，避免能量的泄漏。

此外，建筑環境友好設計還要考慮室內環境空氣質量的提高。通過合理布置通風系統和空氣處理設備，保證室內新風的供應和有害氣體的排除。考慮到室內環境污染源的減少，選擇環保的裝修材料和家具。通過空氣凈化設備和植物設置等手段，凈化室內空氣，提供健康舒適的室內環境。

另外，建筑環境友好設計與布局需要關注水資源的合理利用。合理設計排水系統，減少對自來水的依賴，并實施雨水收集利用系統。采用節水設備和技術，如低流量水龍頭、節水器和水循環系統等，降低建筑對水資源的消耗。

4.2 建筑廢棄物的資源化利用與循環利用

第一，有效利用建筑廢棄物，可以減少對自然資源的消耗，并降低環境污染的風險。過將建筑廢棄物按類別進行分類，如混凝土、磚瓦、木材、金屬等，便于后續的處理和回收利用。同時，采用機械設備和人工分揀的方式，將廢棄物進一步細分，去除其中的異物和污染物，為后續的資源化利用提供良好的原料。

第二，建筑廢棄物可以進行再生利用。例如，將廢舊混凝土經過破碎、篩分等處理，可以獲得再生骨料，用于制備新的混凝土材料。同時，廢舊磚瓦和木材可以進行破碎、磨碎等處理，用于制備輕質骨料或制造新的板材和木質制品。通過再生利用，不僅可以減少對原材料的需求，還可以減少廢棄物對環境的影響。

第三，建筑廢棄物還可以進行能源回收利用。例如，將廢棄木材經過干餾或焚燒等處理，可以獲得木質燃料和生物質能源。這些能源可以用于熱能供應、電力生產等方面，替代傳統的化石燃料，減少能源消耗和溫室氣體的排放。

第四，建筑廢棄物的循環利用還包括廢水和廢氣的處理。通過采用適當的處理工藝，將廢水中的有害物質去除或降解，從而實現廢水的再利用或安全排放。同時，對廢氣進行凈化和處理，去除其中的有害氣體和顆粒物，保護環境和人類健康。

4.3 可再生能源在建筑工程中的應用

在建筑工程施工中，可再生能源包括太陽能、風能、水能、地熱能等。通過充分利用可再生能源，可以減少對化石燃料的依賴，降低能源消耗和溫室氣體的排放。可以通過安裝太陽能光伏發電系統，將太陽能轉化為電能供應建筑內部的電力需求。光伏發電系統利用太陽能光照發生光伏效應，將光能轉化為直流電能。隨后，經過逆變器的處理，將直流電能轉化為交流電能供給建筑用電[6]。通過合理設計建筑的通風系統，利用風力進行室內空氣流通，降低室內溫度，減少空調系統的使用。除此之外，可利用自然水源或人工水流，通過水輪機等裝置，將水能轉化為電能供應建筑用電。此外，還可以利用水能進行空調和熱水供應。通過水源熱泵、直接蒸發式冷卻等設備，將水能轉化為熱量或制冷效果，滿足建筑內部的熱能需求。

結語：

本文探討了建筑工程施工中節能降耗技術的多個方面。通過合理的建筑結構設計和材料選擇，采用節能施工技術，應用智能化控制與監測系統，并注重綠色建筑環境和可持續發展，可以有效降低建筑工程的能源消耗和環境影響。積極推廣這些節能技術和方法，將對未來的可持續建筑發展產生積極的影響。我們呼吁建筑工程實踐者進一步加強創新研究和實踐應用，在建筑施工中積極采納和推廣節能降耗技術，為節能減排和可持續發展貢獻力量。