土木工程中節能綠色環保技術的應用

中圖分類號：TU74 文獻標識碼：A

文章編號：2096-6903（2025）06-0093-03

0 引言

隨著全球氣候變化和資源短缺問題日益嚴重，土木工程行業面臨著向更加可持續方向轉型的迫切需求。傳統土木工程施工和運營過程中消耗大量能源和資源，產生顯著的碳排放和環境污染。在這種背景下，節能綠色環保技術的應用成為推動土木工程可持續發展的重要途徑。

本文系統探討土木工程中節能綠色環保技術的應用現狀、實際效果及未來發展趨勢，通過分析具體技術應用案例，評估其對環境和經濟的影響，為行業實踐提供參考依據。

1節能技術在土木工程中的應用

節能技術在土木工程中的應用主要體現在建筑圍護結構優化和高效能源系統應用兩個方面，這些技術的應用不僅能顯著降低建筑能耗，還能提高建筑的整體性能和使用舒適度。

1.1建筑圍護結構優化

建筑圍護結構是建筑與外界環境之間的物理屏障，其熱工性能直接影響建筑的能耗水平。優化圍護結構主要包括墻體、屋頂、門窗等部位的節能設計[1]。

1.1.1高性能保溫材料

高性能保溫材料如真空絕熱板、氣凝膠等因其極低的導熱系數（通常小于 0.02W/（m²?K）. ）被廣泛應用于建筑圍護結構中。真空絕熱板通過真空環境有效阻隔熱傳導和對流，其保溫性能是傳統材料的 5～10 倍。

氣凝膠則因其納米多孔結構具有優異的隔熱性能，兼具透光性，可用于建筑幕墻系統。這些材料的應用可使建筑外圍護結構的傳熱系數降低 30%～50% 。

1.1.2 節能門窗技術

門窗是建筑圍護結構中的薄弱環節，其熱損失可占建筑總能耗的 40% 以上。采用雙層或三層中空玻璃、Low-E玻璃等節能門窗技術可顯著改善這一狀況。Low-E玻璃通過在表面鍍制低輻射膜，可選擇性透過可見光而反射紅外線，冬季可減少室內熱量外泄，夏季可阻擋室外熱量進入。充氬氣的中空玻璃間隔層可進一步降低熱傳導。最新的真空玻璃技術將玻璃間隔層抽成真空，傳熱系數可低至 0.5W/（m²?K）^[2] 。

1.1.3 相變儲能墻體

相變材料（PCM）在相變過程中能吸收或釋放大量潛熱，將其應用于建筑墻體可有效調節室內溫度波動。相變儲能墻體白天吸收多余熱量，夜間釋放熱量，使室內溫度保持相對穩定。這種被動式調溫技術可降低空調能耗 20%～30% ，特別適用于晝夜溫差較大的地區。

1.2 高效能源系統應用

高效能源系統的應用是建筑節能的另一重要途徑，主要包括地源熱泵系統、太陽能光伏一體化技術和智能照明系統等。

1.2.1地源熱泵系統

地源熱泵利用地下 5～10m 深處相對恒定的溫度（通常為 10～16^°C） ，通過地下埋管換熱器實現熱量交換。冬季從地下提取熱量供暖，夏季將建筑熱量排入地下制冷。與傳統空調系統相比，地源熱泵的能效比（COP）可達 4～6 ，節能效果顯著。系統運行無需燃燒化石燃料，無直接碳排放，且地下換熱器使用壽命可達50年以上。

1.2.2太陽能光伏一體化

太陽能光伏一體化（BIPV）技術將太陽能電池板與建筑圍護結構有機結合，既可作為建筑外裝飾材料，又能發電供給建筑使用。新型的彩色光伏玻璃、半透明光伏幕墻等技術在保證發電效率的同時，滿足了建筑美學需求。BIPV系統的應用可使建筑實現 30%～60% 的能源自給率，多余電力還可并入電網。結合儲能系統，可進一步提高能源利用效率。

1.2.3 智能照明系統

智能照明系統通過光感、紅外感應等傳感器自動調節光照強度和開關時間，結合LED節能燈具，可大幅降低照明能耗。區域控制、場景模式等人性化設計進一步提高了照明效率。最新的Li-Fi技術將照明與數據傳輸結合，實現了照明與通信的雙重功能。

2綠色材料在土木工程中的應用

綠色材料在土木工程中的應用主要包括可再生建材和低碳混凝土技術兩個方面，這些材料的應用不僅減少了對自然資源的消耗，還降低了建筑全生命周期的環境影響。

2.1 可再生建材

可再生建材是指來源于可持續管理資源或可循環利用的建筑材料，其應用可顯著降低建筑對環境的影響。

2.1.1 竹木復合材料

竹材因其快速生長特性（ 3～5 年即可成材）和優異的力學性能成為理想的綠色建材。現代竹木復合材料通過膠合、重組等工藝，克服了天然竹材尺寸受限、易開裂等缺點。竹鋼（BambooScrimber）的抗彎強度可達 300MPa 以上，是普通混凝土的10倍，而生產能耗僅為鋼材的 1/30 竹結構建筑不僅碳排放低，還具有獨特的建筑美學價值[3]。

2.1.2 再生骨料混凝土

再生骨料由建筑拆除廢棄物經破碎、篩分等工藝制成，可部分或全部替代天然骨料。研究表明，使用50% 再生骨料的混凝土，其抗壓強度可達普通混凝土的 90% 以上，而生產能耗可降低 40% 。再生骨料的應用不僅減少了天然砂石的開采，還解決了建筑垃圾處置難題，實現了資源的循環利用。

2.1.3 工業副產品利用

粉煤灰、礦渣、硅灰等工業副產品作為水泥替代材料，可減少水泥用量 30%～50% 。這些材料具有潛在水硬性，能改善混凝土的耐久性和工作性能。高爐礦渣微粉替代 50% 水泥的混凝土，其28天強度可提高10%～15% ，氯離子滲透性降低一個數量級，特別適

用于海洋工程等嚴酷環境。

2.2低碳混凝土技術

低碳混凝土技術通過優化配合比、采用新型膠凝材料等方法，顯著降低混凝土生產過程中的碳排放[4]。

2.2.1采用低熟料水泥

傳統硅酸鹽水泥生產過程中，石灰石分解產生的CO₂ 占排放總量的 60% 。低熟料水泥通過增加混合材（粉煤灰、礦渣等）比例，可減少熟料用量，降低碳排放 30%～50% 。新型的貝利特-硫鋁酸鹽水泥體系，其燒成溫度降低 200～300^°C ，碳排放減少 40% 以上。

2.2.2用 CO₂ 養護混凝土

CO₂ 養護技術利用工業廢氣中的 CO₂ 與水泥水化產物反應生成碳酸鈣和硅膠，既固化了 CO₂ ，又提高了混凝土早期強度。 1m³ 混凝土可吸收100～200kg 的 CO₂ ，養護時間縮短至 24h 內。該技術特別適用于預制構件生產，已在國內多個預制構件廠實現工業化應用。

2.2.3采用自修復混凝土技術

自修復混凝土通過內置微生物或微膠囊修復劑，在裂縫出現時自動修復。微生物修復混凝土中的芽孢桿菌在遇水激活后，代謝產生碳酸鈣填充裂縫。這種技術可延長混凝土結構使用壽命 2～3 倍，減少維護成本和資源消耗。

3環保施工工藝在土木工程中的應用

環保施工工藝的應用主要包括低噪聲施工技術和揚塵控制技術兩個方面，這些工藝的實施顯著降低了施工過程對環境的影響。

3.1低噪聲施工技術

城市建設項目中，施工噪聲是主要的環境污染源之一。采用低噪聲施工技術可有效減少對周邊居民的影響。

3.1.1采用靜音型施工設備

液壓破碎錘、低噪聲發電機等設備的應用可顯著降低施工噪聲。與傳統的風鎬相比，液壓破碎錘的噪聲可降低 15～20dB_? 。電動挖掘機、電動混凝土泵車等純電動設備的運行噪聲比柴油設備低 10～15 dB，且實現零尾氣排放。

3.1.2采用隔音屏障技術

在施工場地周邊設置隔音屏障，可有效阻隔噪聲傳播。新型的復合隔音屏障采用吸音棉、隔音板等多層結構，隔聲量可達 25～30dB_c ，移動式隔音罩可用于高噪聲設備，將設備噪聲控制在75dB以下。

3.1.3合理安排施工時間

合理安排施工時間，避免在夜間和午間進行高噪聲作業。采用預制裝配式施工工藝，減少現場作業量和作

業時間。通過施工組織優化，將高噪聲工序集中安排在非敏感時段。

3.2揚塵控制技術

施工揚塵是PM2.5和PM10的重要來源，有效的揚塵控制技術對改善空氣質量至關重要。

3.2.1采用噴淋抑塵系統

自動噴淋系統通過安裝在施工圍擋、塔式起重機等位置的噴頭，定時噴灑水霧降塵。智能噴淋系統根據粉塵監測數據自動調節噴淋頻率，節水效率提高 30% 以上。新型的霧炮機射程可達 50～100m ，適用于大面積土方作業區域。

3.2.2采用防塵覆蓋技術

土方和建材堆場采用防塵網全覆蓋，可減少 80% 以上的揚塵。新型的環保型抑塵劑通過噴灑形成高分子膜，有效固定表面顆粒物，持續時間可達 1～2 個月。可降解抑塵劑在使用后自然分解，不會造成二次污染。

3.2.3采用封閉式施工工藝

混凝土攪拌站采用全封閉設計，配合布袋除塵器粉塵排放濃度低于 20mg/m³ 。用封閉式物料輸送系統替代傳統的露天輸送，可減少轉運過程中的揚塵。預制裝配式建筑技術將大量現場作業轉移到工廠，顯著降低了施工現場的粉塵排放。

4案例分析與效果評估

某綠色商業綜合體項目綜合應用了多種節能綠色技術。項目采用了高性能圍護結構、地源熱泵系統和太陽能光伏一體化技術，使建筑能耗比傳統商業建筑降低 45% 。在材料選擇上，項目使用了 30% 的再生骨料和低碳混凝土， CO₂ 排放減少了約1500t。環保施工工藝的應用使施工現場噪聲降低 20dB ，揚塵排放減少70% 。經濟分析表明，雖然初期投資增加 12% ，但通過能耗節約可在6年內收回增量成本。

某生態住宅小區項目。采用了竹木復合結構和可再生建材，使建筑生命周期碳排放降低 40% 。應用雨水收集系統和綠色屋頂技術，使小區水資源消耗減少 35% 。項目獲得了LEED鉑金認證，住宅售價較周邊同類項目高出 15% ，顯示了綠色技術的市場溢價能力。

5發展趨勢與建議

土木工程綠色技術將向智能化、集成化方向發展。建筑信息模型 （BIM）技術與綠色技術的結合，將實現建筑全生命周期的精細化管理。人工智能和大數據技術的應用，將優化建筑能耗管理和資源利用效率。此外，新型綠色材料如自修復混凝土、相變儲能材料等將進一步提升建筑性能[5]。

政策層面建議完善綠色建筑標準和認證體系，建立更嚴格的能耗和排放限制。經濟激勵措施如稅收優惠、綠色信貸等，可促進綠色技術的推廣應用。行業應加強產學研合作，加速綠色技術的研發和成果轉化。同時要重視綠色技術人才培養和專業隊伍建設，為行業轉型提供人才支撐。

6結束語

土木工程中節能綠色環保技術的應用已展現出顯著的環境效益和經濟效益。通過建筑圍護結構優化、高效能源系統、可再生建材和低碳混凝土等技術的綜合應用，可以大幅降低建筑能耗和碳排放。環保施工工藝的實施有效減少了施工過程對環境的影響。案例分析表明，雖然綠色技術可能增加初期投資，但通過能耗節約和品質提升，可在合理期限內收回增量成本。隨著技術進步和政策完善，綠色技術將在土木工程領域得到更廣泛應用，推動行業向可持續發展方向轉型。建議行業各方加強協作，共同推進綠色技術的研發和應用，為實現碳中和目標做出貢獻。

參考文獻

[1]趙俊.鋼結構建筑圍護結構節能效果虛擬優化方法[D].武漢：武漢理工大學，2014.

[2]余駿.綠色節能技術在公共建筑玻璃幕墻設計中的應用[]工程技術研究，2024，9（4）：88-90.

[3]毛林海，蘇麗君，趙磊，等.竹復合材料在建筑中的應用[].世界竹藤通訊，2024，22（1）：109-112+124.

[4]倪坤，陳喜旺，李悅，等.基于超細礦物摻合料的低碳混凝土研究[J].建筑結構，2025，55（4）：87-92.

[5]譚香.基于建筑信息模型（BIM）技術在綠色建筑中的設計研究].綠色環保建材 ，2020（6）：67+69 美