綠色節能環保技術在市政工程施工中的應用研究

楚龍

（青島冠通市政建設有限公司）

1 市政工程常見的能源消耗方式

1.1 機械和設備的燃油消耗

機械和設備是市政工程施工的核心，包括挖掘機、起重機、攪拌車、裝載機等大型機械，在施工過程中提供了必不可少的動力，大多數依賴于柴油作為其主要的能源來源。由于其持續的工作性質和大量的能源需求，燃油消耗在整個施工能耗中占據了顯著的比重。然而過時機械由于其低效的發動機和燃燒系統，可能會導致不必要的燃油浪費[1]。因此，深入研究并解決機械和設備的燃油消耗問題，不僅對降低施工成本具有重要意義，更對實現綠色、可持續的城市建設目標具有積極的推動作用。

1.2 施工現場的電力消耗

在市政工程施工過程中，除燃油消耗外，電力消耗同樣占據了重要的位置。施工現場的電力主要供應燈具、電動工具、機械設備、安全系統、臨時辦公設施以及生活區域等。對于大型工程來說，特別是在城市中心或其他關鍵區域，穩定和高效的電力供應是至關重要的。電力消耗的主要因素之一是施工現場的照明系統，為保障施工安全，尤其是在夜間或低可見度環境中，傳統的高壓鈉燈和金鹵燈雖然提供了強烈的亮度，但其能效較低，且產生的熱量較多，可能引起安全隱患。再者，電動工具和某些小型設備，如混凝土攪拌器、水泵和風扇，都依賴電力驅動，在使用不當或超過其工作負荷時，可能導致電力消耗的增加。此外，施工現場的臨時辦公設施和生活區域需要持續供電，確保項目管理、通訊以及工人的基本需求得到滿足。雖然電力消耗是不可避免的，但許多傳統的施工做法并不注重能效。

1.3 原材料制造與運輸帶來的能耗

從原材料制造的角度出發，眾多的基礎建筑材料，如鋼鐵、混凝土、塑料及玻璃，其生產過程都伴隨著大量的能源消耗。例如，鋼鐵冶煉需要高溫爐窯，這通常由化石燃料提供能源；而混凝土制造中的水泥生產過程需要長時間在高溫下煅燒。大部分原材料由于其重量和體積，需要使用重型運輸工具，如大型卡車、鐵路或船舶，不合理的物流規劃、頻繁的裝卸操作，以及延遲和等待也可能導致額外的能耗。市政工程施工中對運輸環節的能耗并未給予足夠的關注，通常發生在施工現場之外。但從項目的整體生命周期成本和環境影響角度來看，這些隱藏的能耗與碳排放都值得深入研究和管理。

1.4 施工過程中的間接能源消耗

間接能耗主要涉及臨時設施、安全設備及其他相關支撐系統，考慮到施工現場的特殊需求和臨時性，經常需要設置臨時辦公室、員工休息區、倉儲設施以及其他輔助建筑，通常由簡易的材料如集裝箱或輕質結構構建，需要提供電力、供暖、照明及空調，導致額外的能耗。為確保施工安全，施工現場安裝了大量監控攝像頭、報警系統、通訊設備、照明以及其他電子設備，需要持續供電，單個設備的能耗可能不高，但大量設備累積的能耗相當可觀。

2 市政工程施工建材的選擇與應用

2.1 高效節能建材的選擇和應用

高效節能建材在生產過程中的能源消耗往往遠低于傳統建材。例如，輕質隔熱材料可以在生產階段就大幅降低能源需求，與之相比，傳統的重型材料則需要大量能源進行生產和加工。此外，高效節能建材在應用過程中具有顯著的節能效果。以隔熱材料為例，可以有效地降低建筑的熱傳導率，減少冷暖空調系統的運行時間，顯著降低能源消耗；使用透光性能良好的材料可以提高自然光的利用率，降低日間人工照明的需求[2]。高效節能建材通常具有更長的使用壽命，避免頻繁替換或修復的需要，降低了長期的材料成本，而且減少了與材料生產、運輸和處理相關的能源開銷。

2.2 再生與循環利用建材的應用

再生與循環利用建材的制造過程通常涉及回收已使用的建筑材料，如廢舊混凝土、磚瓦和金屬，將其加工并轉化為新的建筑材料，此過程減少對原始資源的依賴，還大大降低了與材料開采、加工和運輸相關的能源消耗。此外，再生與循環利用建材在使用期間往往保持與原始材料相當的性能，例如經過精心處理的再生混凝土可滿足多數建筑應用強度和耐久性要求。傳統上許多廢舊建筑材料被視為垃圾，直接送入填埋場或焚燒。而通過再生和循環利用，“廢棄物”得以轉化為有價值的資源，減少了填埋和焚燒帶來的環境問題。然而，要成功實施再生與循環利用建材的策略，需要確保回收的材料質量可靠，避免潛在的污染；加強相關政策和標準的制定，以促進再生與循環利用建材在市場上的廣泛接受。

2.3 材料生命周期評價以確保持續節能

隨著環境意識的日益增強，材料生命周期評價（LCA）逐漸被納入決策過程，以確保從長遠角度實現節能與資源高效利用。生命周期評價是全面評估材料從原料提取、生產、使用到廢棄階段所產生的環境影響的方法。通過此方法，工程師和決策者可以更為精確地了解各種材料的長期能源消耗和環境負荷。LCA 能夠揭示某一建材在其整個生命周期中的能源消耗情況，有些材料雖然在生產階段能源消耗較高，但由于其優越的性能和使用壽命，長期來看仍具有較高的節能潛力。相反，某些初看起來節能的材料，在整個生命周期中可能由于維護、更換或處置等原因導致總體能源消耗增加。此外，LCA 還可以揭示隱藏的環境成本，如某一材料的生產過程可能會產生大量的溫室氣體排放或導致水資源的過度消耗，這些因素在傳統的節能評估中可能被忽略。為了確保建筑材料真正實現長期節能，還需將LCA與其他決策工具和策略相結合，與供應鏈伙伴合作確保可持續地材料采購、采用環境產品聲明 (EPD) 提供關于產品環境性能的透明信息，以及推廣綠色建筑認證和標準，都可以促進更為明智和可持續的建材選擇。

3 市政工程施工過程的能耗管理

3.1 建立節能施工流程和標準

在市政工程施工中，有效的能耗管理已成為確保項目達到預期經濟和環境效益的關鍵組成部分。為此，建立節能施工流程和標準成為行業迫切的需求。節能施工流程與標準旨在為工程項目提供明確的操作指引，確保施工過程中的能源利用達到最優化。建立節能施工流程要求對施工活動的各個階段進行深入分析，識別可能的能源浪費環節，并提出改進措施，通過采用更為先進和高效的施工機械，或調整施工順序以減少等待時間和重復操作，可以顯著降低能源消耗。建立節能施工標準要求確定具體的能源消耗指標和門檻，工程項目需要根據其具體規模、性質和地域特點，設定一系列的能源消耗標準值，超出這些標準值的能源消耗將被視為不合格，促使施工方采取糾正措施。此外，持續監測和評估也是建立節能施工流程和標準的重要組成部分[3]。施工方需要定期收集、分析能源消耗數據，確保施工活動持續符合預定標準，如有偏離，應及時進行調整并優化施工流程。

3.2 實施綠色施工現場管理

綠色施工現場管理不僅注重傳統的施工效率和安全，更在深層次上涉及能源、水資源、材料及廢棄物的綜合管理，旨在推進施工活動朝著更為可持續的方向發展。綠色施工現場管理要求施工方在項目初期進行全面的環境影響評估，識別可能的環境風險，并制定相應的減緩措施，對于可能產生的噪音、塵埃和排放物，應提前規劃合適的隔離措施和凈化設備，確保施工活動不對周邊環境和社區造成不良影響。綠色施工現場管理強調資源的節約和循環利用，涉及從源頭上減少材料的浪費、優化材料的選擇以及建立有效的廢棄物回收與處理系統，可以選擇使用再生或可回收材料，減少一次性用品的使用，并設置專門的回收點收集可再利用的建筑廢棄物。

3.3 采用信息化技術進行能源監測與管理

數字化時代，信息化技術已被廣泛應用于各行各業，市政工程施工過程的能耗管理亦不例外。采用信息化技術進行能源監測與管理為施工方提供了高效、精確和實時的能耗數據分析手段，進而助力優化施工活動，實現能源的高效利用。通過安裝各類傳感器，如電流、燃料流量和溫度傳感器等，能源使用數據會被實時傳輸至控制中心[4]。此外，利用物聯網(IoT)技術，即使在遙遠或難以接觸的施工區域，也能對能耗情況進行監測。得益于高級數據分析算法和機器學習技術，施工方能夠從大量的能耗數據中提取出有價值的信息。例如，能源消耗模式的識別可以幫助施工方發現不規范的操作行為或設備的異常狀態，從而及時采取糾正措施。基于歷史數據和施工計劃，施工方可以預估未來的能耗需求，優化設備調度和能源采購策略，避免能源供應短缺或過剩的情況。

4 市政工程施工機械與設備的節能改進

設備的節能改造與優化首先可以從結構設計進行，通過運用現代的計算機輔助設計技術，可以對設備結構進行優化，減少不必要的重量和摩擦，降低設備在運行過程中的能耗。例如傳統的混凝土攪拌機，可以優化其攪拌槳的設計，減少混凝土與攪拌槳之間的摩擦，從而實現節能效果。除了結構設計外，設備的驅動系統也是節能改造的關鍵領域。傳統的驅動系統往往采用固定的驅動方式，導致在不同工況下設備的運行效率不盡如人意。現代的變頻技術為設備驅動系統提供了新的選擇。通過采用變頻器，可以根據設備的實際工況調整驅動電機的轉速，實現最佳的工作狀態，從而大幅降低能源消耗[5]。此外，現代的傳感器技術也為設備的節能改造提供了強有力的支持。通過在設備的關鍵部位安裝傳感器，可以實時監測設備的工作狀態，并將數據傳輸至中央控制系統。控制系統根據實時數據，自動調整設備的工作參數，確保設備始終處于最佳的工作狀態。

5 結語

綜上所述，綠色、節能和環保技術在市政工程施工中的應用具有重要意義。不僅可以顯著減少能源消耗，降低施工成本，而且有助于改善環境質量，提升公眾的生活質量。建立節能施工流程、選擇高效節能建材、采用先進的能源監測技術以及改進機械設備的節能性能都是實現這一目標的關鍵措施。隨著技術的不斷進步和研究的深入，相信未來的市政工程施工將更加綠色、節能和環保，為構建可持續發展的城市提供堅實的基礎。