我国绿色施工机械发展研究

侯宝佳/HOU Bao-jia(中国建筑科学研究院 建筑机械化研究分院,河北 廊坊 065000)

综述探讨 Summary Discussion

我国绿色施工机械发展研究

侯宝佳/HOU Bao-jia
(中国建筑科学研究院 建筑机械化研究分院,河北 廊坊 065000)

[摘 要]发展绿色建筑已经成为建筑业的主要任务和目标，绿色施工是实现绿色建筑的关键环节，《建筑工程绿色施工评价标准》发布实施，促进了绿色施工机械发展。然而，我国施工机械在节能、减排、降噪性能方面缺乏明确的评价指标与方法。本文结合“ 十二五”国家科技支撑计划任务《建筑工程主要绿色施工机械评价技术及数据库》研究成果，对建筑工程实施绿色施工所需绿色施工机械的具体指标要求进行了研究探索，为确立主要施工机械绿色性能指标与评价提出了建议。

[关键词]施工机械；绿色；节能；减排；研究

1 绿色建筑引领施工机械向节能减排方向发展

《国家中长期科学与技术发展规划纲要（2006-2020年）》指出的<重点领域及其优先主题>中第5项制造业领域的发展思路是：①提高装备设计、制造和集成能力；②积极发展绿色制造。第9项城镇化与城市发展领域的优先主题（54）建筑节能与绿色建筑：重点研究开发绿色建筑设计技术，建筑节能技术与设备，可再生能源装置与建筑一体化应用技术，精致建造和绿色建筑施工技术与装备，节能建材与绿色建材，建筑节能技术标准。绿色建筑是城镇化与城市发展领域发展的优先主题之一，成为指导建筑业未来发展的主要方向。

在推动绿色建筑发展进程中，国家和行业陆续出台了相关标准与指南，《绿色建筑评价标准》GB/T 50378-2006定义了绿色建筑是指在建筑的全寿命周期内，最大限度地节约资源（节能、节地、节水、节材）、保护环境和减少污染，为人们提供健康、适用和高效的使用空间，与自然和谐共生的建筑。《绿色建筑评价标准》2014年重新修订，增加了施工管理章节。

《建筑工程绿色施工评价标准》GB/T 50640-2010定义了绿色施工是指在保证质量、安全等基本要求的前提下，通过科学管理和技术进步，最大限度地节约资源，减少对环境负面影响，实现四节一环保（节能、节材、节水、节地和环境保护）的建筑工程施工活动。2012年5月住建部又发布了《绿色施工导则》，进一步指导绿色施工发展。

绿色建筑的实施过程在于绿色建造与绿色施工管理，绿色施工则成为建造过程中的重要环节，在实施绿色建造施工中自然需要绿色施工组织设计，应用绿色施工机械和绿色建筑材料等，对施工过程进行评价、监控，有效地推进绿色建筑施工发展。2014版《绿色建筑评价标准》规定了“绿色施工的评价阶段宜按地基与基础、结构工程、装饰装修与机电安装工程进行”，所使用的主要施工机械划分为，地基与基础工程施工主要有挖掘机、装载机、旋挖钻机等，结构工程施工主要有塔式起重机、施工升降机、混凝土输送泵、混凝土输送泵车、钢筋调直切断机等，装饰装修与机电安装工程主要有汽车起重机等，围绕这些典型施工机械的绿色性能展开研究，对施工机械提出了具有绿色性能的新要求。

发展绿色建筑必然需要绿色施工建造技术支撑，自然带动绿色施工组织设计、绿色建筑材料、绿色施工机械向性能绿色化方向发展，形成以绿色建筑发展为导向，市场需求引领的倒逼机制促进施工机械向节能减排方向快速发展。

2 我国节能减排型施工机械正在加速发展，国内市场需求有待开发

建筑施工机械在装备制造业属于工程机械行业范畴，在建筑施工领域普遍称其为施工机械。我国工程机械产品经历20多年的高速发展，从产品种类、技术性能、使用功能、可靠性等指标相比改革开放初期已有很大提高，质量水平跃升到新台阶，重大质量问题逐渐减少，产品可靠性明显提高，技术创新步伐明显加快，相关配套件产品也得到了同步提升，制造手段趋向于自动化、规模化，自主装备能力已经达到90%以上，装备制造能力得到显著提升。从2007年开始，中国工程机械销售量位居全球第一，到2009年总销售额也位居全球工程机械行业第一。目前我国工程机械的生产规模已经成为全球最大，产销量占全球第一，市场保有量大约650万台，并且以柴油为动力的工程机械占据多数，其排放标准属于国Ⅱ排放标准及以下，极少数具有国Ⅲ排放标准，因此大量排放标准低的工程机械在应用，必然对施工环境造成较大的负担。

能耗指标在近几年开始受到制造企业的关注，正在研发提升。用户已经开始关注工程机械产品的油耗水平，从影响购买因素分析，表现得更直接，但是电耗水平则往往被忽略。经过对用户调查研究，发现绝大多数用户表示第一关注的指标是燃油经济性，其次是产品质量，再次是服务或价格等问题。研究表明，用户关注直接使用成本的趋势已经明朗，成为倒逼制造企业提升能效水平的关键因素。

噪声指标仍然停留在满足于现行国家标准要求的状态，由此显露出标准滞后的管理现状，制约了降噪水平提升。2012年1月正式实施《土方机械噪声限值》（GB16710-2010）新版标准，要求土方机械降噪升级。经过对用户调查研究发现，噪声指标是用户很关心的问题，希望制造企业能够降低噪声，给操作人员比较舒适的工作环境和感受。

排放指标由于受到发动机制造水平的约束，工程机械整机的排放水平始终处于被约束状态。近几年雾霾天气受到全社会关注，政府有关部门先后出台了非道路移动机械排放限值规定，对于施工机械的限值要求逐步升级，迫使工程机械制造企业加速研发、升级制造产品的排放水平。

工程机械行业认为目前的标准缺失、体系不完善，尤其是有关绿色工程机械的相关标准尚属于空白。工程机械在建筑施工应用中称之为施工机械，面对建筑市场发展需求，一方面是从应用角度来看待，应用绿色施工机械支持绿色建造施工发展，更符合市场要求，保证施工环节对施工环境的污染降到最低，为保持建筑施工环境提供新装备来探讨更有长远要义；另一方面是从研发设计制造角度看待，发展绿色工程机械制造有利于产品转型升级，提高产品节能减排水平，必将提升竞争能力，同时为用户提供更加节能环保的新产品，满足用户不断增长的需求，实现自我发展。

纵观过去工程机械高速发展的成就，多数企业处于简单粗放地扩大制造规模，竞争焦点更加关注市场占有率，导致盲目扩能、放量着力抢占市场，如今面对绿色建筑施工发展的新要求，不难发现产品的节能、降噪、环保性能缺乏统一标准，且研发仍处于低端落后状态。比对国际领先水平仍然有很大差距，以能耗、噪声、排放三大指标来衡量，存在着多数企业关注度低的普遍现象，只有少数国内高端企业开展了相关研究探索，研发出满足国际高端市场需求的节能环保性能高的产品。在国内市场上先进的节能减排水平高的产品，由于受到以性价比为选择条件等因素制约，节能减排型产品一时难以形成批量销售，制约了高端工程机械发展，同时也显现出我国工程机械研发、创新、制造的劣势，因此成为企业转型升级的瓶颈，已是摆在当前的紧迫任务。

3 非道路机械排放限值约束，迫使工程机械向节能减排方向转型

发展节能减排型工程机械离不开相关政策引导，在全社会关注空气质量的环境下，控制雾霾是当今的紧迫任务，还我青山绿水是恩泽万代的责任，建设生态型社会已经成为全民关注的问题。发展节能减排效果好的施工机械产品已经初步形成了共识，相关部门和组织正在逐步加强政策引导，但是工程机械制造企业发展的步伐并不理想，其中影响因素较多，主要应在政策扶持与监管，相关标准制定与实施，推动节能减排型高端产品的本土化应用等方面加强引导。

工程机械在建筑施工过程中属于关键设备，排放指标过去一直被忽视。近10年的工程机械以柴油机为动力的整机产品，出厂时间在2004年1月～2008年9月，为国0排放；出厂时间在2008 年10月～2010年9月，为国Ⅰ排放；出厂时间在2010年10月～2014年2月，为国Ⅱ排放，因此从2004年到2014年市场上分别存在着国0、国Ⅰ、国Ⅱ排放水平的产品，面对排放限值逐步升级的压力，不得不加速转型研制低排放达标的新产品。

2007年颁布的《非道路移动机械用柴油机排气污染物排放限值及测量方法（中国Ⅰ、Ⅱ阶段）》GB20891－2007，要求自2016年4月1日起废止，对发动机制造企业是一次考验。自2014 年10月1日起实施《非道路移动机械用柴油机排气污染物排放限值及测量方法（中国第Ⅲ、Ⅳ阶段）》GB20891－2014，迫使工程机械以燃油为动力的产品对柴油机进行升级换代，市场现存的产品将遇到限制使用的困境，另一方面也表现出工程机械企业准备不足，导致面对新标准的窘态与无奈，发展压力进一步增大。2013年北京地区虽然颁布了有关非道路移动机械用柴油机排气污染物排放限值应达到国Ⅲ标准的要求，但是，基于现实，效果不够显著，也缺乏系统监测措施，有待于进一步实施。

在终端用户看来，排放对其影响不明显，原因在于监管缺失、政策扶持不到位，整个市场需求水平有待于提升。经过对用户调查研究发现，大多数用户不太关心排放水平，表现出使用环节对排放污染的认识与要求滞后，因此，尚需要完善相关政策和推动实施新标准，加强政策支持力度，支持优先选用节能减排产品，利国利民，实现长期可持续发展。

4 场界噪声限值与土方机械噪声新标准强制执行，促进施工机械降噪技术升级

建筑施工环境保护的技术要点中，对噪声与振动控制要求：现场噪声排放不得超过国家标准《建筑施工场界噪声限值》（GB12523-2011），建筑施工场界环境噪声排放限值规定了昼间70dB（A），夜间55dB（A）。新的场界噪声标准是目前施工机械很难达到的高度，由此体现出建筑施工对施工机械降噪的迫切要求。

在施工机械制造方面，土方机械噪声强制性国标发布实施《土方机械 噪声限值》GB16710-2010以司机位置发射声压级限值来对比（见表1），各类机型普遍降低了3dB(A)，2015年强制实施的新标准也将是对一些企业的挑战，即使如此仍然比欧盟噪声限值Ⅰ阶段第一个等级，比欧盟噪声限值Ⅱ阶段等级更低，对于土方机械噪声仍然与国际先进水平有差距。因此，对于国内现有制造水平，建筑施工场界噪声和土方机械的新标准要求显著提高，迫使施工机械降噪水平快速提升，并且随着产品使用，能否保持出厂时的噪声水平，仍有待于实践验证。

表1 土方机械司机位置处噪声限值及实施阶段（GB16710-2010）

5 行业发布实施装载机和挖掘机油耗试验方法，推动工程机械向节能方向发展

近些年工程机械油耗状态已经引起广大用户高度重视，用户更加关注使用成本，油耗水平高低会直接影响到投资的回收期和盈利能力。燃油经济性指标已经得到行业企业关注，一些企业已经开始关注，并研发节能型产品，以及加强宣传培训，但是，一直缺乏企业一致认同的试验方法，并且实现科学测量的难度很大，不容易形成统一标准。经过研究试验，广泛征求行业主要企业意见基础上，制订出轮胎式装载机和液压挖掘机的油耗试验方法。

2014年12月中国工程机械工业协会发布实施了《轮胎式装载机燃油消耗试验方法》GXB/ TY0025-2014和《液压挖掘机燃油消耗试验方法》GXB/TY0026-2014两项新标准，弥补了油耗试验方法的空白，为工程机械标准体系增添了新的成员。标准的核心内容是在规定实验条件下，测试相同型号产品，在规定工作循环内测试燃油消耗量、作业时间和作业量，以单位耗油量所产生的作业量，即能效结果为最终评价指标。

燃油消耗试验方法，改变了传统的“小时耗油量”的评价，增加了作业效率评价，形成了以耗能为计量单位的做功评价，体现出耗能与做功的水平，以此促进制造企业关注产品能耗降低而作业效率提升的研发方向。

在建筑工程施工中，相同机型在相同的油耗状态下，作业效率的差异不同，表现出产品绿色性能的差异。旨在推动施工机械绿色性能指标不断提升，实现以需求为导向，不断提高工程机械节能减排水平。由于行业协会率先设立了新标准，而使有关制造企业能够明确研发目标，同时也为工程机械的绿色性能评价提供了新方法，将有利于推动工程机械向节能方向发展。

6 开展施工机械绿色性能评价指标研究,将促进节能减排新发展

由中国建筑科学研究院牵头承担的“十二五”国家科技支撑计划子课题《绿色施工机械评价方法及数据库研究》，在研究过程中得到了工程机械制造企业专家、行业有关专家的大力支持和帮助，取得了阶段性成果。按照《建筑工程绿色施工评价标准》要求，绿色建筑施工以地基与基础、结构工程、装饰装修与机电设备安装环节为主，展开施工过程评价，施工机械在施工过程中起到了关键作用，施工机械对环境的负面影响被纳入评价范围。在绿色建筑施工中，关注评价节能与能源利用技术要点，对于机械设备与机具的要求主要有：建立施工机械设备管理制度，开展用电、用油计量，完善设备档案，及时做好维修保养工作，使机械设备保持低耗、高效的状态。引导施工机械向节能减排方向发展。

关于施工机械绿色性能评价研究，国际国内尚缺乏系统性评价研究成果可以借鉴，处于空白状态。由于工程机械产品种类繁多，凝练出统一的评价方法难度很大，针对同一机型也有不同的型号差异。针对这些难题，经过课题组研究，征求行业专家意见，最终形成了施工机械绿色性能评价的初步框架，结合国情，立足现实，为绿色施工机械提出了初步定义。绿色施工机械是指建筑工程施工中，在保证质量、安全等基本要求的前提下，最大限度地降低能耗与减低环境负担的施工机械。

施工机械的绿色性能指标：能耗（油耗、电耗）、噪声（司机座位和外部辐射）、排放（有害气体和颗粒物等），构成了评价施工机械绿色性能的三大指标，基本满足节能减排要求。

绿色施工机械绿色性能指标评价：①节能指标评价：通过检测施工机械产品的能耗（节油、节电）等数据，达到相对较低。②减排指标评价：通过检测施工机械产品的有害气体和颗粒物排放量，在满足非道路移动机械排放限值标准前提下，达到相对较低。③降噪指标评价：通过检测施工机械产品的噪声，在满足国家现行标准的前提下，噪声值相对较低。

按照《建筑工程绿色施工机械评价标准》要求，在从事绿色建筑工程施工中，选择功率与负载相匹配的施工机械设备，避免大功率施工机械设备低负载长时间运行。对施工机械的绿色性能评价内容确定为能耗、噪声、排放三大指标，立足于施工机械制造的现状，逐步满足绿色施工评价提出的新要求，因此，研究制定评价指标与评价方法，将有利地促进施工机械绿色性能提升。

7 施工机械绿色化发展，将成为未来的必然趋势

我国工程机械已经能够满足国内市场需求，并且出口到海外市场，产品远销至周边国家、欠发达国家、发展中国家、发达国家和地区，在国际市场上初步树立了中国制造的新形象，但是国际化道路仍然很漫长，而且国际化举措就在于发展绿色施工机械，不仅需要我们提升产品质量、可靠性，还有不断提升能耗、噪声和排放水平，以满足海外用户不断增长的新要求。

中国工程机械工业协会副会长兼秘书长苏子孟关于《我国工程机械行业未来的发展趋势》中指出：坚定不移地走“创新驱动、质量优先、结构优化、绿色发展”道路，促进我国工程机械产品继续上质量、上水平，全面提高盈利能力。①创新驱动是企业实现可持续发展的根本动力。创新不仅仅是技术创新，也包含管理创新，经营理念创新，面对自由竞争的工程机械市场，赢在创新是主题永恒。创新的目标是用户需求导向，逐步满足市场对绿色施工机械的新需求，不断摸索用户需求变化趋势，划分用户所在行业需求特征，提高产品的适应性，创新的方法是系统改善提升，时刻不满足的质量要求是，具有创造性创新更有竞争力；②质量为先是企业发展的鲜明主题，质量是企业的生命，而且生命只有一次。以质量求生存求发展，依靠质量提升品牌价值感，实践精益质量管理，系统推进，验证有效性，重点在于消除过程浪费，努力降低成本，坚持推进持续改善行动才能获得成功的质量，发展绿色施工机械是对质量提出的更高要求。③结构优化是企业面临的迫切问题，是企业发展定位的关键问题，是企业整合资源提升竞争力的核心问题。应本着有所为有所不为的战略定位，及时调整产品结构、技术研发结构、经营管理结构，深度挖掘潜在市场，满足国内外广大用户的个性化需求。组织结构、产品结构、人才结构、配套资源结构等等都需要优化，系统提升企业的综合能力，产品结构转型到以研发绿色施工机械为主线，实施不断改善，逐步提高绿色施工机械产品竞争力。④绿色发展是企业自身发展的需要，是行业发展的需要，是社会发展的需要。行业龙头企业已经开展绿色设计、绿色制造，清洁生产实践，成功研发出适合国际高端市场需求的工程机械产品，使工程机械的绿色性能满足进口国的门槛要求，排放、噪声、能耗指标均能满足当地有关法律法规和标准要求，必将具有良好的国际国内市场前景。

在绿色建筑施工中，节能环保的施工设备必不可少，支持绿色建筑施工企业选用绿色建筑施工设备，促进节能减排型施工机械发展，成为摆在当前的迫切任务。加速研发节能减排降噪型工程机械是未来的需求方向，已经是刻不容缓、不容置疑的事实。

[参考文献]

[1] 王有为，于震平，高 迪．《绿色建筑评价标准》—施工管理GB/T50378-2014[J]，建设科技，2015（4)：34-37.

[2] GB/T50640-2010，建筑工程绿色施工评价标准[S].

[3] 王勇澎，王国强，崔 忱．国内外土方机械噪声标准对比及降噪技术[J]．建筑机械，2012（8)：73-77.

[4] GB12523-2011，建筑施工场界噪声限值[S].

[5] GXB/TY0025-2014，轮胎式装载机燃油消耗试验方法[S].

[6] GXB/TY0026-2014，液压挖掘机燃油消耗试验方法[S].

（编辑 吴学松）

［基金项目］国家“十二五”科技支撑计划项目绿色建造与施工协同关键技术研究与示范(2012BAJ03B01)

［中图分类号］TU602

［文献标识码］B

［文章编号］1001-1366(2015)04-0027-05

［收稿日期］2015-03-18

Research of China environmental construction machinery development