现代绿色节能技术在建筑工程施工中的应用
摘要
关键词
绿色节能;建筑工程;施工技术
正文
引言:随着新型城镇化建设工作不断推进,建筑业有效推动了城市发展。在智慧城市建设背景下,绿色、节能等发展理念逐渐深入人心,并上升到了城市发展战略高度,如何推动绿色、节能等发展理念在各行各业的渗透,已成为各地关注的焦点。建筑业作为推动城市发展的重要领域,一直是绿色、节能等发展理念渗透的主要方向,如何在建筑工程施工中合理应用现代绿色节能技术,已经引起了广大施工单位的关注。目前,国内针对建筑工程施工中应用现代绿色节能技术已经进行了广泛且深入地研究,许多学者针对现代绿色节能技术在建筑工程施工中的应用提出了相应的学术观点,这些研究成果为本文的研究提供了理论借鉴。文章旨在利用现代绿色节能技术提高建筑工程施工的综合效益,在结合工程建设经验的基础上,通过整理和学习大量文献资料,围绕现代绿色节能技术在绿色建筑施工中的应用路径展开探索,研究成果具有一定实践性,有利于推动建筑工程项目向绿色化和节能化的方向发展。
一、现代绿色节能施工技术简介
(一)现代绿色节能技术的概念内涵
现代绿色节能技术是在建筑全生命周期中,以实现资源节约与环境保护为目标,通过降低能耗、减少废弃物排放和节约资源的一系列手段措施,实现传统建筑向绿色和节能方向发展的一系列技术。在建筑工程施工中,现代绿色节能技术的核心原则为“四节一保”,即节能、节地、节水、节材、环保其应用于建筑工程施工不仅体现了对自然环境与资源保护的重视程度,而且是建筑业实现可持续健康发展的重要途径。在节能上,现代绿色环保技术注重提高能源的利用效率,降低施工过程中消耗的资源,强调新型节能环保材料和节能设备的应用,注重对传统施工方案进行优化,优先选择可再生、可回收、低毒或无毒的环保材料,减少建筑垃圾的数量和提高材料利用率。在环保上,现代绿色环保技术致力于控制建筑工程施工中排放的污染物,保护周边生态环境,注重绿色环保施工工艺的应用,同时要采取相应的污染处理手段,在提高资源利用率的同时控制好污染排放的问题。
(二)现代绿色节能技术的特征
1、资源节约
在建筑工程施工中需要使用大量水、电能、建材等。现代绿色节能技术的应用,要求在保证建筑施工质量与安全的基础上,以“四节”为基本原则,通过技术创新和应用新技术,高效利用各类资源,减少各类资源在施工过程中的消耗量。因此,现代绿色节能技术具有资源节约的特征,有利于降低建筑工程施工成本,循环利用部分资源。
2、经济高效
现代绿色环保技术的应用,要求在施工过程中寻求资源、材料以及各类产品的循环利用,做到既经济又环保。虽然现代绿色环保技术应用于建筑工程施工的初期投入较高,但可以长期降低运营成本、减少能源消耗。
3、环境友好
现代绿色节能技术的应用,需要减少对施工场地及周边环境的影响,尤其是要控制扬尘、噪声、水污染、光污染和建筑垃圾等环境污染问题,按照国家和当地环保要求制定科学的施工方案。因此,现代绿色节能技术在建筑工程施工中具有环境友好的特征。
二、现代绿色节能技术在建筑工程施工中的应用意义
(一)有利于落实可持续发展理念
随着社会经济的发展,我国开始认识到绿色发展、节能环保的重要性,提出了可持续发展的要求。在建筑工程施工中,现代绿色环保技术的应用,是可持续发展理念深入渗透的一种表现,强调在发展经济的同时兼顾环境保护的问题,是在建筑工程施工中落实可持续发展理念的重要途径。
现代绿色节能技术的应用,能降低建筑对不可再生能源的依赖,有利于控制能源消耗和碳排放量,有效应对全球气候变暖的问题,与国家提出的节能减排的政策要求切实相符,能在一定程度上体现出建筑工程施工对节能环保的重视程度[1]。此外,现代绿色节能技术的应用可以发挥出保护土地资源的作用,避免土地资源过度开发或浪费,为城市的未来发展预留更多空间,提高土地资源的利用率。
(二)有利于渗透绿色建筑理念
在建筑业发展过程中,绿色环保理念的融入非常重要,特别是在建筑工程施工中应用现代绿色节能技术,不但能减少建筑的能源消耗,而且可以为住户创造更舒适和健康的居住环境,降低建筑对周边环境可能造成的影响,为住户提供安全、健康和舒适的居住空间。现代绿色节能技术除了能提高建筑的整体效能外,还能有效提高人们的环保意识,让人们认识到绿色建筑的重要性,主动在日常生活中践行绿色生活方式。此外,现代绿色节能技术的应用是绿色发展理念在建筑业渗透的结果,还能为建筑业与经济发展方向的绿色转型提供有力支持。
(三)有利于实现节能减排的目标
在建筑工程施工中,节能减排理念的落实是至关重要的一点。现代绿色节能技术的应用,是施工单位积极响应节能减排理念的一种形式,能在建筑工程施工中发挥出良好的节能减排效益。施工单位可以通过合理对建筑布局与结构进行设计,采用高效节能的材料与设备,在满足住户对建筑舒适度、安全性提出的需求的同时,可以有效控制能源消耗,减少温室气体的排放。此外,现代绿色节能技术还提倡使用可再生的材料,做好废弃物的循环利用工作,以此降低对新能源的依赖性,减少建筑工程施工中产生的建筑垃圾,缓解施工活动对生态环境造成的压力。此外,现代绿色节能技术的应用,还可以通过合理对施工过程进行规划和管理,进一步提高各类资源的利用效率,为建筑工程综合效益的提升,以及建筑业的可持续发展奠定坚实的基础。
三、建筑工程施工中常用的现代绿色节能技术
为了解建筑工程施工中常用的现代绿色节能技术,本文根据“四节一保”原则,从节能、节地、节水、节材、环保五个角度介绍建筑工程施工中常用的现代绿色节能技术,并对各项技术的应用要点进行分析。
(一)节能技术
节能技术是绿色建筑的重要组成部分,其在建筑工程施工中的应用以实现节约资源和降低能耗为目标,强调从根本上解决资源环境问题,常用节能技术有以下几点:
1、太阳能光伏发电技术
太阳能光伏发电技术是利用太阳能电池组件,将太阳能转化为直流电流为蓄电池充电的技术手段,最后由蓄电池为各建筑负荷供电。太阳能光伏发电技术的应用原理见图1。
图1 太阳能光伏发电原理示意图
太阳能光伏发电技术与传统燃气、燃油、燃煤等相比,其设备的初期投资较大,但设备使用寿命更长,再加上太阳能是可再生能源和清洁能源,可减少建筑运行对传统化石能源的依赖,能在降低建筑能源消耗水平的同时,减少排放的温室气体。
2、外墙保温技术
在建筑工程施工中,建筑围护结构是决定节能效果的关键,其中外墙在围护结构中占有较大比重,在一定程度上决定了围护结构散失的热量大小,所以外墙保温技术是建筑工程施工中常用的节能技术。外墙保温技术主要分为外墙外保温、内保温与夹心保温三种。在三类外墙保温技术中,外墙外保温技术的应用范围最广,适用性最强,可应用于不同地区的建筑工程施工项目,能控制热桥效应,保护建筑主体结构,常用外墙外保温技术有EPS板薄抹灰外墙外保温技术、EPS板现浇混凝土外墙外保温技术、胶粉EPS颗粒保温浆料外墙外保温技术。EPC板薄抹灰技术通常由粘结层、EPS保温板、薄抹面层和装饰面层组成,其中EPS板保温层是外墙外保温的核心,通常采用聚合物水泥砂浆制备的胶粘剂固定在基层,再采用锚栓进行固定[2]。EPS板现浇混凝土技术将现浇混凝土外墙作为基层,保温层采用EPS版,通过在EPS板表面开设矩形齿槽,在内、外表面涂抹界面砂浆进行粘结和固定。胶粉EPS颗粒保温浆料是一种通过现场拌和后喷涂或涂抹在外墙基层上的材料,该保温浆料凝固后会在外墙表面形成一定厚度的保温层。外墙内保温和夹心墙主要利用挤塑板(XPS)、聚氨酯板(PUR)、MAA三聚氰胺板、岩棉板等材料较低的导热系数和较高的防火性能提高外墙的保温隔热效果。外墙保温技术中,常见保温材料及其性能见表1。
表1 常见外墙保温材料及其性能
类型 | 防火等级 | 导热系数(W/m·K) | 吸水率(%) |
聚苯板 | B1 | 0.038~0.042 | ≤3% |
挤塑板 | B1 | 0.028~0.030 | ≤3% |
聚氨酯板 | B1/A2 | 0.018~0.024 | ≤3% |
MAA三聚氰胺板 | A2 | 0.027 | ≤2% |
岩棉板 | A1 | 0.035~0.045 | ≤5% |
3、门窗节能技术
门窗是建筑外围结构的开口部位之一,发挥着保温隔热、隔绝噪声等作用。门窗在建筑物中是热交换与热传导最活跃的部位,属于建筑围护结构保温的薄弱环节,所以是节能施工技术应用的重点。从建筑能耗组成情况来看,门窗所损失的能量是导致建筑热环境被破坏,或者造成建筑使用能耗过高的主要原因之一,可以根据不同地区的气候条件,以及建筑对门窗功能提出的要求,合理选择门窗型号和材料,因地制宜提高门窗节能效果。在建筑工程施工中,常用节能门窗有塑钢门窗、铝塑复合门窗、玻璃钢门窗、中空玻璃、吸热玻璃等,不同节能材料在门窗节能技术中的应用,需要考虑门窗的施工因素较多[3]。例如,中空玻璃由两片多多片相同平板玻璃组成,通过切割成设计尺寸,在中间夹层填充干燥剂,经胶粘接压合后,采用焊接、熔接或胶结等方法对四周进行密封所制成的玻璃构件,其不仅具有良好的采光性能,与单层玻璃相比具有更强的保温隔热、隔声效果,玻璃之间还可以填充各种电介质或漫射光材料,对建筑节能、隔绝噪声和改善室内环境等具有良好效果。
4、绿色照明技术
在建筑工程施工中,绿色照明技术的应用是实现建筑节能的重要技术手段,可以通过高效光源、智能控制以及对照明设计进行优化,降低建筑工程施工过程中产生的能耗,在提高照明质量的基础上,减少环境污染问题。在使用绿色照明技术的过程中,施工单位需要选择合适的光源,如LED灯等高效光源,借助高效光源较高的电光转化率和较长使用寿命降低电能损耗。此外,施工现场还可以布置智能化的照明控制系统,采用红外感应、自动控制等智能调控方式,按照现场施工需求控制光源,避免施工照明导致的能源浪费问题。在绿色照明技术的应用过程中,施工单位还要考虑充分利用自然光,一方面满足现场施工对照明的需求,另一方面通过优化建筑结构、空间布局等方式利用自然光减少人工照明的能耗。
(二)节地技术
节地技术在建筑工程施工中的应用目的是减少土地占用和提高土地资源利用率。节地技术的应用应符合项目的整体规划要求,在施工组织中合理分配土地资源,调整土地的利用结构与布局,在时间与空间上做好整体部署。在建筑工程施工中,节地技术的应用应按照节约用地、少占或不占耕地的原则,尽量选择合理的工程技术手段,最大限度节约使用土地[4]。节地技术的应用可以从以下几个方面出发:
1、减少临时用地
节地技术的应用应减少临时用地的数量,如临时道路、临时建筑等。临时道路的设置要综合考虑施工现场的运量、距离、工期、地形、车辆类型等,满足及时有效供应各类施工材料的需求。在施工总平面布置上,施工单位要尽量利用原有构筑物、建筑物或道路,尽量将办公区布置在靠近施工现场的位置,或者施工现场的进出口。生活区需要尽量布置在施工场地以外,综合考虑卫生、安全、消防等需求。
2、合理布置施工道路
建筑工程施工现场的道路,尽量选择永久道路与临时道路相结合的方式,便于在方便施工的同时减少土地资源浪费,避免施工占用过多土地资源。施工现场的道路需要尽量设计成环形通路,按照道路功能的不同,采用不同处理方式对道路进行硬化。
3、保护植被与土地复耕
建筑工程施工后期,需要按照“谁破坏,谁修复”的原则进行土地修复治理,恢复原有地形地貌,清理临时用地上的废料、废渣、临时建筑和建筑垃圾等,对土地进行平整,造林种草[5]。若被占用的土地为耕地,需要对其进行复耕,在清理临时用地后,适当对压实的土壤进行翻松和平整。施工现场的临时用房、料场和预制场等临时用地,需要在第一时间拆除,做好植被保护和土地复耕等工作,避免土地资源被浪费。
(三)节水技术
建筑工程施工对水资源的需求较高,可以采取一系列节水技术,提高水资源的利用率,减少水资源浪费的问题。常用节水技术如下:
1、喷淋系统
施工现场可以设置喷淋系统,用于消防灭火和扬尘处理,领域喷淋头将水雾化后喷洒,减少消防灭火和扬尘处理中消耗的水资源,避免水资源浪费的问题。
2、雨水回收利用
雨水回收利用可以在施工过程中收集雨水,通过对雨水进行渗蓄和沉淀等处理后进行集中保存,用于施工现场扬尘处理、绿化施工等,经过处理的雨水还可以用于结构养护。在采用雨水回收利用技术时,施工单位可以在施工现场的临时道路两侧设置沉淀池与引水管,由引水管将沉淀池内的雨水引入蓄水池。蓄水池的大小需要结合工程现场的实际情况确定,在提高水资源利用率的同时,降低建筑工程施工的成本。
(四)节材技术
在建筑工程施工中,建筑材料是建筑工程的物质基础,在建筑工程施工中具有用量大、费用高的特征,其品种、规格与质量等会影响建筑物的耐久性和实用性,关系着建筑工程施工的造价[6]。在采用节材技术的过程中,施工单位除了要按需采购高性价比的材料外,还需要根据绿色化和节能化等发展理念的要求,适当对施工方案进行深化,以便所设计的施工方案能够节约建筑工程施工中使用的材料。在建筑工程施工中,常用节材技术措施有以下几点:
1、钢筋节约利用
在建筑工程施工中,施工单位需要准确计算钢筋的用量,控制好钢筋的加工损耗和施工消耗,做好防锈处理,尽量减少施工过程中的钢筋损耗。为节约利用钢筋材料,施工单位需要注重充分利用短钢和废料钢,提高钢筋利用率。例如,现场使用过的短废料钢可以加工成马凳作为钢筋支架,旧彩钢板可用于施工机械的防雨盖板;短钢筋可用于构造柱、小过梁等构件的锚固筋。
2、混凝土节约利用
混凝土的节约利用,需要在详细核对施工图纸的基础上,精确计算各环节的混凝土用量。浇筑混凝土前施工单位要对模板支撑体系进行详细检查,预防爆模可能导致的混凝土浪费问题,浇筑结束后合理利用预料,如制作保护垫块、修补临时道路等。混凝土施工结束后应做好混凝土养护工作,提高混凝土质量,避免混凝土不达标导致的返工问题。
3、木材节约利用
木材是建筑工程施工中常用的建筑材料。木材的使用需要安排专人负责定期统计木材使用量,将之与计划用量进行对比分析,灵活采取不同的木材节约措施,减少建筑工程施工中的木材用量[7]。常用木材节约利用措施有以下几点:
(1)准确控制方木、板木等木材的进场计划,详细编制木材用量计划,由木工工长进行核对和审批,在审核通过后报预算审核,尽量从源头上控制好木材的使用量,降低建筑工程施工中投入的成本。
(2)做好木材截余材料的回收利用工作。在建筑工程施工中,各类木材需要严格按照配料单进行统一发放,控制好木材的现场切割数量,对无法使用的废弃木材可留作各专业预留洞口的封堵。
(3)统一收集废弃方木、截余材料等,采用机械开榫、抹胶、机械对接挤压等方式进行合成,经对接后实现再利用,满足部分施工项目中对木材的使用需求,减少工程施工中木材的使用量。
4、模板材料控制
建筑工程施工中需要使用大量模板材料,需要提前对模板材料进行排版,优化模板用量,控制好模板损耗量,通过采购优质模板,防止施工过程中出现模板损坏、变形等问题。建筑工程模板施工中,针对非对称结构无法重复使用的模板,可用于二次结构施工,在结构封顶后可重复使用的模板可用于外线工程。模板拆除后施工单位需要全面清理模板表面,涂刷适量脱模剂,做好模板的保养工作,便于后续根据施工方案中确定的模板周转计划,对可周转或可加工模板进行再利用。
5、围护材料控制
围护材料在建筑工程施工中的使用量较大,要想节约围护材料,需要根据绿色节能建筑的设计要求,优选具有良好耐久性的围护材料。施工现场的围挡材料,可以利用正式铁艺围墙,减少施工过程中临时材料的使用量,并在围挡施工结束后进行统一回收,方便后期重复利用。
(五)环保技术
1、噪声污染控制技术
噪声污染控制技术是建筑工程施工中常用的环保技术,需要通过在施工现场合理布局机械设备,将会发出较大噪音的机械进行集中设置,采取相应的封闭和隔离措施控制噪声污染[8]。此外,建筑工程施工可以合理安排施工作业时间,将噪声较大的工序尽量安排在白天或工作日,避免或减少夜间施工。针对施工现场加工各类半成品和成品时可以产生强噪声的工作,可以由专门的加工厂进行,或者将加工厂设置在地下空间。施工单位还需要定期对机械设备进行维护和保养,保证机械设备的正常运行,减少操作过程中产生的噪声,降低噪声可能对外界环境造成的不良影响。
2、水土污染控制技术
在施工现场搭建临时设施时,施工单位需要合理规划排水管线,对生活区的排水管线可以设置过滤系统,如沉淀池、化粪池等,经处理后与市政污水管路进行连接,定期检查和清理排水管线,保证排水畅通性。施工现场的各用水点都可以设置沉淀池,避免直接将废水排放到污水管网[9]。在现场施工过程中,若出现水污染现象,应立即停止施工场地内的废水和污水排放,及时对过滤池进行检查,在查明原因并进行合理整改后恢复排水。施工现场储存的油、化学溶剂等,需要设置专门的仓库进行保存,对存放空间的地面进行适当的防渗处理,避免污染物渗漏造成土壤污染。
3、光污染控制技术
建筑工程施工的光污染主要集中在夜间施工阶段,需要尽量减少夜间施工。若必须进行夜间施工,可以在灯具上安装灯罩,利用灯罩将灯光聚焦反射在施工区域,减少光污染的问题。此外,夜间施工还需要控制好电焊作业造成的光污染,可以采用不透明的挡板进行遮挡,避免弧光外泄造成光污染。
4、固体废弃物处理
在建筑工程施工中,现代绿色节能技术的应用除了要体现在对能源的高效利用上,还要注重通过固体废弃物处理实现的污染控制和资源回收利用上。在施工过程中,施工单位可以针对建筑垃圾采用回收再利用的方式,在解决固体废弃物污染问题的同时,循环利用资源[10]。例如,生活区的食物残渣可以通过生物降解处理方式转化为肥料,实现固体废弃物的无害化处理与资源化利用;建筑垃圾可以在破碎后用于混凝土施工的骨料,在减少污染的同时控制建筑工程施工成本。
四、现代绿色节能技术在建筑工程施工中的应用效果
(一)工程概况
某公共建筑工程项目占地面积6230.0m2,按地上5层,地下2层设计,建筑总面积44613.70m2。地下部分包括展览厅、多功能厅、活动区、超市、设备用房等,地上部分功能以办公室、影院、商场为主。该建筑的设计定位为绿色三星建筑,其项目设计从最初规划到后期运营,都贯穿着绿色、节能的思想。在建筑工程施工中,该项目按照现代绿色节能技术的“四环一保”核心原则进行设计,合理运用了各项现代绿色节能技术。
(二)经济效益分析
在本项目中,本文通过将现代绿色节能技术应用于建筑工程施工后的主要材料损耗值与施工预计损耗值进行对比,对绿色建筑节能技术在建筑工程施工中的经济效益进行评估,评估结果见表2。
表2 现代绿色节能技术的经济效益
序号 | 材料类型 | 预计损耗值 | 实际损耗值 | 差值 | 节约费用 |
1 | 钢材 | 135t | 106t | 29t | 133400元 |
2 | 混凝土 | 279m³ | 211m³ | 68m³ | 23800元 |
3 | 木材 | 258m³ | 113m³ | 145m³ | 188500元 |
4 | 模板 | 多层板:110000m2 | 多层板:62163m2 | 47837m2 | 143511元 |
合计 | 489211元 | ||||
根据表1所示,建筑工程施工中采用现代绿色节能技术后,钢材、混凝土、木材和模板等主要施工材料的实际损耗值显著低于预计损耗值,能够帮助施工单位节约大量施工材料采购费用,提高建筑工程施工的经济效益。
(二)节能效果
为明确现代绿色节能技术在建筑工程施工中发挥出的节能效果,本文将案例建筑与其他同类建筑在6个月内的单位能耗进行了统计,利用直观数据比较两栋建筑的运行能耗,明确现代绿色节能技术在建筑工程中的节能效果,见表3。
表3 节能效果对比
时间 | 案例建筑kWh/m2 | 对比建筑kWh/m2 |
1月 | 31.25 | 46.67 |
2月 | 33.68 | 45.32 |
3月 | 29.07 | 47.69 |
4月 | 32.56 | 45.66 |
5月 | 30.13 | 50.08 |
6月 | 30.76 | 46.32 |
根据表3所示,案例建筑每月每平方能耗在29.07~33.6kWh/m2之间,而对比建筑每月每平方能耗在45.32~50.08kWh/m2之间,说明案例建筑在采用现代绿色节能技术后,显著降低了建筑运行能耗,侧面表明现代绿色节能技术能发挥出良好的生态效益。
结语:综上所述,本文以建筑工程施工为研究切入点,在明确现代绿色节能技术应用意义的基础上,按照“四节一保”原则分析了建筑工程施工中常用的现代绿色节能技术,围绕实际工程案例从经济效益和节能效果等维度,对现代绿色节能技术在建筑工程施工中的应用效果进行了分析。研究认为现代绿色节能技术是多种绿色和节能技术的合称,通过灵活在建筑工程施工中应用现代绿色节能技术,能多维度提高建筑工程施工的经济效益,控制建筑施工中的资源消耗以及建筑能耗,有利于提高建筑工程施工的经济效益与生态效益,具有较高的应用价值。
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