綠色節(jié)能環(huán)保技術(shù)在市政工程施工中的應(yīng)用研究

楚龍

（青島冠通市政建設(shè)有限公司）

1 市政工程常見的能源消耗方式

1.1 機(jī)械和設(shè)備的燃油消耗

機(jī)械和設(shè)備是市政工程施工的核心，包括挖掘機(jī)、起重機(jī)、攪拌車、裝載機(jī)等大型機(jī)械，在施工過程中提供了必不可少的動力，大多數(shù)依賴于柴油作為其主要的能源來源。由于其持續(xù)的工作性質(zhì)和大量的能源需求，燃油消耗在整個施工能耗中占據(jù)了顯著的比重。然而過時機(jī)械由于其低效的發(fā)動機(jī)和燃燒系統(tǒng)，可能會導(dǎo)致不必要的燃油浪費(fèi)[1]。因此，深入研究并解決機(jī)械和設(shè)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(xiàn)綠色、可持續(xù)的城市建設(shè)目標(biāo)具有積極的推動作用。

1.2 施工現(xiàn)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(jù)了重要的位置。施工現(xiàn)場的電力主要供應(yīng)燈具、電動工具、機(jī)械設(shè)備、安全系統(tǒng)、臨時辦公設(shè)施以及生活區(qū)域等。對于大型工程來說，特別是在城市中心或其他關(guān)鍵區(qū)域，穩(wěn)定和高效的電力供應(yīng)是至關(guān)重要的。電力消耗的主要因素之一是施工現(xiàn)場的照明系統(tǒng)，為保障施工安全，尤其是在夜間或低可見度環(huán)境中，傳統(tǒng)的高壓鈉燈和金鹵燈雖然提供了強(qiáng)烈的亮度，但其能效較低，且產(chǎn)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(shè)備，如混凝土攪拌器、水泵和風(fēng)扇，都依賴電力驅(qū)動，在使用不當(dāng)或超過其工作負(fù)荷時，可能導(dǎo)致電力消耗的增加。此外，施工現(xiàn)場的臨時辦公設(shè)施和生活區(qū)域需要持續(xù)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(tǒng)的施工做法并不注重能效。

1.3 原材料制造與運(yùn)輸帶來的能耗

從原材料制造的角度出發(fā)，眾多的基礎(chǔ)建筑材料，如鋼鐵、混凝土、塑料及玻璃，其生產(chǎn)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(chǎn)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(yùn)輸工具，如大型卡車、鐵路或船舶，不合理的物流規(guī)劃、頻繁的裝卸操作，以及延遲和等待也可能導(dǎo)致額外的能耗。市政工程施工中對運(yùn)輸環(huán)節(jié)的能耗并未給予足夠的關(guān)注，通常發(fā)生在施工現(xiàn)場之外。但從項目的整體生命周期成本和環(huán)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(shè)施、安全設(shè)備及其他相關(guān)支撐系統(tǒng)，考慮到施工現(xiàn)場的特殊需求和臨時性，經(jīng)常需要設(shè)置臨時辦公室、員工休息區(qū)、倉儲設(shè)施以及其他輔助建筑，通常由簡易的材料如集裝箱或輕質(zhì)結(jié)構(gòu)構(gòu)建，需要提供電力、供暖、照明及空調(diào)，導(dǎo)致額外的能耗。為確保施工安全，施工現(xiàn)場安裝了大量監(jiān)控攝像頭、報警系統(tǒng)、通訊設(shè)備、照明以及其他電子設(shè)備，需要持續(xù)供電，單個設(shè)備的能耗可能不高，但大量設(shè)備累積的能耗相當(dāng)可觀。

2 市政工程施工建材的選擇與應(yīng)用

2.1 高效節(jié)能建材的選擇和應(yīng)用

高效節(jié)能建材在生產(chǎn)過程中的能源消耗往往遠(yuǎn)低于傳統(tǒng)建材。例如，輕質(zhì)隔熱材料可以在生產(chǎn)階段就大幅降低能源需求，與之相比，傳統(tǒng)的重型材料則需要大量能源進(jìn)行生產(chǎn)和加工。此外，高效節(jié)能建材在應(yīng)用過程中具有顯著的節(jié)能效果。以隔熱材料為例，可以有效地降低建筑的熱傳導(dǎo)率，減少冷暖空調(diào)系統(tǒng)的運(yùn)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(jié)能建材通常具有更長的使用壽命，避免頻繁替換或修復(fù)的需要，降低了長期的材料成本，而且減少了與材料生產(chǎn)、運(yùn)輸和處理相關(guān)的能源開銷。

2.2 再生與循環(huán)利用建材的應(yīng)用

再生與循環(huán)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(zhuǎn)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(yùn)輸相關(guān)的能源消耗。此外，再生與循環(huán)利用建材在使用期間往往保持與原始材料相當(dāng)?shù)男阅埽缃?jīng)過精心處理的再生混凝土可滿足多數(shù)建筑應(yīng)用強(qiáng)度和耐久性要求。傳統(tǒng)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(huán)利用，“廢棄物”得以轉(zhuǎn)化為有價值的資源，減少了填埋和焚燒帶來的環(huán)境問題。然而，要成功實施再生與循環(huán)利用建材的策略，需要確保回收的材料質(zhì)量可靠，避免潛在的污染；加強(qiáng)相關(guān)政策和標(biāo)準(zhǔn)的制定，以促進(jìn)再生與循環(huán)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(xù)節(jié)能

隨著環(huán)境意識的日益增強(qiáng)，材料生命周期評價（LCA）逐漸被納入決策過程，以確保從長遠(yuǎn)角度實現(xiàn)節(jié)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(chǎn)、使用到廢棄階段所產(chǎn)生的環(huán)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(huán)境負(fù)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(chǎn)階段能源消耗較高，但由于其優(yōu)越的性能和使用壽命，長期來看仍具有較高的節(jié)能潛力。相反，某些初看起來節(jié)能的材料，在整個生命周期中可能由于維護(hù)、更換或處置等原因?qū)е驴傮w能源消耗增加。此外，LCA 還可以揭示隱藏的環(huán)境成本，如某一材料的生產(chǎn)過程可能會產(chǎn)生大量的溫室氣體排放或?qū)е滤Y源的過度消耗，這些因素在傳統(tǒng)的節(jié)能評估中可能被忽略。為了確保建筑材料真正實現(xiàn)長期節(jié)能，還需將LCA與其他決策工具和策略相結(jié)合，與供應(yīng)鏈伙伴合作確保可持續(xù)地材料采購、采用環(huán)境產(chǎn)品聲明 (EPD) 提供關(guān)于產(chǎn)品環(huán)境性能的透明信息，以及推廣綠色建筑認(rèn)證和標(biāo)準(zhǔn)，都可以促進(jìn)更為明智和可持續(xù)的建材選擇。

3 市政工程施工過程的能耗管理

3.1 建立節(jié)能施工流程和標(biāo)準(zhǔn)

在市政工程施工中，有效的能耗管理已成為確保項目達(dá)到預(yù)期經(jīng)濟(jì)和環(huán)境效益的關(guān)鍵組成部分。為此，建立節(jié)能施工流程和標(biāo)準(zhǔn)成為行業(yè)迫切的需求。節(jié)能施工流程與標(biāo)準(zhǔn)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(dá)到最優(yōu)化。建立節(jié)能施工流程要求對施工活動的各個階段進(jìn)行深入分析，識別可能的能源浪費(fèi)環(huán)節(jié)，并提出改進(jìn)措施，通過采用更為先進(jìn)和高效的施工機(jī)械，或調(diào)整施工順序以減少等待時間和重復(fù)操作，可以顯著降低能源消耗。建立節(jié)能施工標(biāo)準(zhǔn)要求確定具體的能源消耗指標(biāo)和門檻，工程項目需要根據(jù)其具體規(guī)模、性質(zhì)和地域特點(diǎn)，設(shè)定一系列的能源消耗標(biāo)準(zhǔn)值，超出這些標(biāo)準(zhǔn)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(xù)監(jiān)測和評估也是建立節(jié)能施工流程和標(biāo)準(zhǔn)的重要組成部分[3]。施工方需要定期收集、分析能源消耗數(shù)據(jù)，確保施工活動持續(xù)符合預(yù)定標(biāo)準(zhǔn)，如有偏離，應(yīng)及時進(jìn)行調(diào)整并優(yōu)化施工流程。

3.2 實施綠色施工現(xiàn)場管理

綠色施工現(xiàn)場管理不僅注重傳統(tǒng)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(jìn)施工活動朝著更為可持續(xù)的方向發(fā)展。綠色施工現(xiàn)場管理要求施工方在項目初期進(jìn)行全面的環(huán)境影響評估，識別可能的環(huán)境風(fēng)險，并制定相應(yīng)的減緩措施，對于可能產(chǎn)生的噪音、塵埃和排放物，應(yīng)提前規(guī)劃合適的隔離措施和凈化設(shè)備，確保施工活動不對周邊環(huán)境和社區(qū)造成不良影響。綠色施工現(xiàn)場管理強(qiáng)調(diào)資源的節(jié)約和循環(huán)利用，涉及從源頭上減少材料的浪費(fèi)、優(yōu)化材料的選擇以及建立有效的廢棄物回收與處理系統(tǒng)，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(shè)置專門的回收點(diǎn)收集可再利用的建筑廢棄物。

3.3 采用信息化技術(shù)進(jìn)行能源監(jiān)測與管理

數(shù)字化時代，信息化技術(shù)已被廣泛應(yīng)用于各行各業(yè)，市政工程施工過程的能耗管理亦不例外。采用信息化技術(shù)進(jìn)行能源監(jiān)測與管理為施工方提供了高效、精確和實時的能耗數(shù)據(jù)分析手段，進(jìn)而助力優(yōu)化施工活動，實現(xiàn)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(shù)據(jù)會被實時傳輸至控制中心[4]。此外，利用物聯(lián)網(wǎng)(IoT)技術(shù)，即使在遙遠(yuǎn)或難以接觸的施工區(qū)域，也能對能耗情況進(jìn)行監(jiān)測。得益于高級數(shù)據(jù)分析算法和機(jī)器學(xué)習(xí)技術(shù)，施工方能夠從大量的能耗數(shù)據(jù)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(fā)現(xiàn)不規(guī)范的操作行為或設(shè)備的異常狀態(tài)，從而及時采取糾正措施。基于歷史數(shù)據(jù)和施工計劃，施工方可以預(yù)估未來的能耗需求，優(yōu)化設(shè)備調(diào)度和能源采購策略，避免能源供應(yīng)短缺或過剩的情況。

4 市政工程施工機(jī)械與設(shè)備的節(jié)能改進(jìn)

設(shè)備的節(jié)能改造與優(yōu)化首先可以從結(jié)構(gòu)設(shè)計進(jìn)行，通過運(yùn)用現(xiàn)代的計算機(jī)輔助設(shè)計技術(shù)，可以對設(shè)備結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化，減少不必要的重量和摩擦，降低設(shè)備在運(yùn)行過程中的能耗。例如傳統(tǒng)的混凝土攪拌機(jī)，可以優(yōu)化其攪拌槳的設(shè)計，減少混凝土與攪拌槳之間的摩擦，從而實現(xiàn)節(jié)能效果。除了結(jié)構(gòu)設(shè)計外，設(shè)備的驅(qū)動系統(tǒng)也是節(jié)能改造的關(guān)鍵領(lǐng)域。傳統(tǒng)的驅(qū)動系統(tǒng)往往采用固定的驅(qū)動方式，導(dǎo)致在不同工況下設(shè)備的運(yùn)行效率不盡如人意。現(xiàn)代的變頻技術(shù)為設(shè)備驅(qū)動系統(tǒng)提供了新的選擇。通過采用變頻器，可以根據(jù)設(shè)備的實際工況調(diào)整驅(qū)動電機(jī)的轉(zhuǎn)速，實現(xiàn)最佳的工作狀態(tài)，從而大幅降低能源消耗[5]。此外，現(xiàn)代的傳感器技術(shù)也為設(shè)備的節(jié)能改造提供了強(qiáng)有力的支持。通過在設(shè)備的關(guān)鍵部位安裝傳感器，可以實時監(jiān)測設(shè)備的工作狀態(tài)，并將數(shù)據(jù)傳輸至中央控制系統(tǒng)。控制系統(tǒng)根據(jù)實時數(shù)據(jù)，自動調(diào)整設(shè)備的工作參數(shù)，確保設(shè)備始終處于最佳的工作狀態(tài)。

5 結(jié)語

綜上所述，綠色、節(jié)能和環(huán)保技術(shù)在市政工程施工中的應(yīng)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(huán)境質(zhì)量，提升公眾的生活質(zhì)量。建立節(jié)能施工流程、選擇高效節(jié)能建材、采用先進(jìn)的能源監(jiān)測技術(shù)以及改進(jìn)機(jī)械設(shè)備的節(jié)能性能都是實現(xiàn)這一目標(biāo)的關(guān)鍵措施。隨著技術(shù)的不斷進(jìn)步和研究的深入，相信未來的市政工程施工將更加綠色、節(jié)能和環(huán)保，為構(gòu)建可持續(xù)發(fā)展的城市提供堅實的基礎(chǔ)。