基于数字化技术的绿色建筑减排施工创新研究

张晓宇

（辽宁生态工程职业学院，沈阳 110101）

1 前言

绿色建筑减排施工是指在建筑过程中采用一系列环境友好的技术和策略，以最小化对环境的负面影响并实现资源的节约与利用，并促进建筑的可持续发展。随着全球气候变化日益严峻和资源短缺问题的加剧，绿色建筑减排施工创新成为关注的焦点。数字化技术在绿色建筑减排施工中的应用被广泛探索，通过数字化技术可以实现更精确的设计与施工过程，提高能源效率，减少碳排放。然而，目前对于数字化技术在绿色建筑减排施工中的创新研究还相对有限，需要进一步研究和探索。

2 绿色建筑减排施工创新的概念和特征

2.1 绿色建筑减排施工创新的概念

绿色建筑减排施工创新是指在建筑施工过程中，综合应用先进的技术和创新的方法，以最小化环境负荷、减少污染物排放和资源消耗为目标，实现绿色建筑施工过程的可持续发展[1]。绿色建筑减排施工创新的核心思想是在施工过程中采用环保和资源节约的方法，优化施工流程，减少对自然环境和资源的影响，它强调运用新技术和策略，提高施工效率和建筑质量，减少碳排放、废物产生和能源消耗。

2.2 绿色建筑减排施工创新的特征

（1）综合性：绿色建筑减排施工创新需要综合考虑建筑设计、施工流程、材料选择等多方面的因素，形成综合性解决方案。

（2）可持续性：绿色建筑减排施工创新强调满足当前需求的同时不损害未来人类和自然环境的发展，实现可持续发展。

（3）资源节约：通过优化施工流程、选择节能材料和设备，最大程度地节约能源和资源的消耗。

（4）环境友好：绿色建筑减排施工创新致力于减少施工过程中对环境的负面影响，例如减少噪音、挥发性有机物排放等。

（5）技术创新：绿色建筑减排施工创新积极引入和应用先进的数字化技术、智能化技术和可持续发展的创新技术，提高施工效率和质量，减少资源浪费。

通过实施绿色建筑减排施工创新，既能满足人们对舒适和健康环境的需求，又能减少对自然环境的负担，促进可持续发展。

3 数字化技术在绿色建筑减排施工中的价值考量

3.1 环境效益考量

数字化技术在绿色建筑减排施工中提供了重要的环境效益。首先，数字化技术可以实现精确的设计和模拟，减少建筑施工对环境的影响，通过建筑信息模型（BIM）技术，施工过程可以在虚拟环境中进行模拟和优化，从而减少不必要的能源消耗和排放。其次，数字化技术可以提高建筑物的能源利用效率，智能传感与控制技术可以实时监测和调整能源系统，提高能源利用效率并减少能耗，数字化技术还可以协助有效管理废物和水资源，减少对环境的污染和负担。

3.2 资源节约考量

数字化技术在绿色建筑减排施工中具有重要的资源节约价值，通过建筑信息模型（BIM）技术，可以进行精确的材料预测和优化，避免资源的浪费和过度采购，数字化技术还可以促进建筑过程中的多种资源的综合利用和循环利用。例如，借助数据分析与人工智能技术，可以在废弃材料中寻找再利用的潜力，减少资源的消耗和浪费，智能传感与控制技术可以优化能源和水资源的利用，提高效率并减少浪费。

3.3 施工效率考量

数字化技术对于绿色建筑减排施工中的施工效率有着显著的提升作用，通过建筑信息模型（BIM）技术，可以实现施工过程的高度集成和优化，提高施工效率和质量，降低成本。BIM技术可以实现各种施工工序的协调和协同，避免施工冲突和重复工作，提高施工效率并减少时间浪费；智能传感与控制技术可以实时监测施工过程中的各种参数，提供快速反馈和精确调整，缩短施工时间并提高施工质量[2]；自动化与智能化施工技术的应用可以实现部分施工工序的自动化，提升施工效率和安全性。

4 绿色建筑减排施工创新中的关键数字化技术

4.1 建筑信息模型（BIM）技术

建筑信息模型（Building Information Modeling，BIM）技术是一种数字化建筑设计和施工管理的集成平台，它通过创建一个包含建筑物各种信息的虚拟模型，来协调和管理整个建筑项目的设计、施工和运营过程。BIM技术的核心内容包括三维建模、数据管理和协作。三维建模利用计算机辅助设计软件，将建筑的几何形状、材料属性、结构等信息以三维模型的形式呈现；数据管理涵盖了各类建筑项目数据的收集、存储和管理，以确保数据的准确性和一致性；协作是指通过软件平台，不同专业的项目参与者可以实时共享和协同工作，提高沟通效率和协同性。

4.2 智能传感与控制技术

智能传感与控制技术用于监测和控制建筑的环境参数和系统运行，它通过感知环境数据、实时监测和自动控制来提高建筑的能源效率、室内舒适性和系统运行质量。智能传感与控制技术包括传感器、数据采集和处理、控制算法和执行器等几个主要组成部分；传感器用于感知环境参数，如温度、湿度、光照等，将数据传输给中央数据采集系统；数据采集和处理系统负责接收和处理传感器数据，生成环境模型和能耗模型；控制算法根据环境要求和能耗模型，计算出最优的控制策略并发出指令；执行器根据指令，调节建筑设备的运行状态，实现环境参数的控制。

4.3 数据分析与人工智能技术

数据分析与人工智能技术是一种利用大数据分析和机器学习算法来提取、分析和利用建筑数据的关键数字化技术，它可以挖掘数据中的潜在信息，发现规律和趋势，为决策提供依据，并优化建筑的能源利用和运行。数据分析与人工智能技术的主要内容包括数据收集和预处理、特征提取、模型训练和优化。首先，收集建筑的各类数据，包括能耗数据、室内环境参数、设备状态等，对数据进行清洗和预处理，排除异常和噪声；其次，通过特征提取和数据挖掘技术，从数据中提取有价值的信息和模式；最后，通过构建和训练机器学习模型，进行数据分析、预测和优化，帮助决策者做出更准确和有效的决策。

4.4 自动化与智能化施工技术

自动化与智能化施工技术是一种基于自动化设备和智能化算法的关键数字化技术，用于提高绿色建筑减排施工过程的效率、质量和安全性。自动化与智能化施工技术包括多项技术和装备，如机器人、无人机、激光测量、自动导航系统等，这些技术可以代替传统的人工施工，实现施工过程的自动化和智能化。自动化与智能化施工技术的工作原理是通过自动化设备和智能化算法的协同作用，实现建筑施工过程的自动化和智能化。例如，机器人可以代替人工进行重复性、高难度和危险操作，提高施工的精度和安全性；无人机可以用于勘察、巡查和监测，通过遥感技术获取施工现场的实时数据，提高施工的效率和质量。

5 数字化技术在绿色建筑减排施工中的创新应用

5.1 建筑信息模型（BIM）技术在绿色建筑减排施工中的创新应用

建筑信息模型（BIM）技术在绿色建筑减排施工中具有众多创新应用。首先，BIM技术在设计阶段可以实现绿色建筑策略的集成和优化，通过BIM 模型，设计团队可以精确模拟建筑的能源消耗、采光效果等指标，优化建筑的形态和材料选择，减少能源的使用和废物的产生。其次，BIM技术在施工阶段可以提高协同工作和施工效率，施工团队可以基于BIM模型进行协调和冲突检测，减少施工中的错误和重复工作，提高施工效率和质量[3]。BIM 技术还可以实现建筑物运行的持续优化，通过将BIM模型与建筑设备的数据集成，实现设备状态和能源消耗的监测与优化，提高建筑的能源利用效率和运营绩效。通过BIM技术，绿色建筑减排施工可以实现全生命周期的数字化管理和优化，提高设计、施工和运营的效能，推动绿色建筑发展。

5.2 智能传感与控制技术绿色建筑减排施工中的创新应用

智能传感与控制技术在绿色建筑减排施工中有着创新的应用。首先，智能传感与控制技术可以实现建筑能源系统的智能化优化，通过感知环境参数，如温度、湿度、光照等，智能传感器可以实时监测建筑的能耗和室内环境，基于数据和预设的控制策略，智能化的控制系统可以调整建筑设备的运行，提高能源利用效率。其次，智能传感与控制技术可以实现室内环境的智能化调节，基于室内环境需求和外部条件，智能传感与控制技术可以自动调节空调、照明等设备，提供更舒适的室内环境，减少能源浪费。智能传感与控制技术还可以实现建筑设备的智能运维与管理，通过设备状态的实时监测和故障诊断，智能传感与控制技术可以提前发现问题并进行预防性维护，提高设备的可靠性和寿命[4]。智能传感与控制技术的应用可以使绿色建筑的能源系统更加智能高效，提高能源利用效率和室内环境的舒适性。

5.3 数据分析与人工智能技术绿色建筑减排施工中的创新应用

数据分析与人工智能技术在绿色建筑减排施工中具有创新的应用。首先，数据分析与人工智能技术可以实现建筑能耗数据的智能分析与优化，通过收集、整理和分析建筑的能耗数据，应用机器学习算法可以预测建筑的能源需求、发现能耗异常、优化能源系统的调度等，从而实现能耗的降低和能源的高效利用。其次，数据分析与人工智能技术可以实现建筑材料和资源的智能化管理，通过数据分析和算法，可以对建筑材料的使用情况进行优化和管理，降低资源的消耗和浪费。数据分析与人工智能技术还可以实现建筑设备的智能化运维管理，通过对设备数据的分析和模式识别，可以实现设备运行状态的监测和预测，提前发现设备的故障和异常，实现智能化的运维管理[5]。数据分析与人工智能技术的创新应用可以帮助绿色建筑减排施工实现能源和资源的智能优化，提高施工和运营的效率。

5.4 自动化与智能化施工技术绿色建筑减排施工中的创新应用

自动化与智能化施工技术在绿色建筑减排施工中有着创新的应用。首先，自动化与智能化施工技术可以提高施工效率和质量，自动化设备，如机器人，可以进行重复性、高难度和危险的施工操作，提高施工的精度和安全性，智能化算法可以优化施工过程，规划施工顺序和路径，提高施工效率和质量。其次，自动化与智能化施工技术可以减少资源消耗和废弃物产生，通过自动化设备的精确操作和材料的优化利用，减少了资源的浪费和能源的消耗，自动化与智能化施工技术还可以提高施工安全性。自动导航系统和智能传感器可以实时监测施工现场的安全状况，预警和避免潜在的施工安全隐患，自动化与智能化施工技术在绿色建筑减排施工中的创新应用可以提高施工效率、减少能源和资源的消耗，实现施工过程的高效、安全和环保。

6 结语

数字化技术在绿色建筑减排施工中有巨大潜力和广阔前景，数字化技术不仅可以提高绿色建筑减排施工的效率和质量，还可以实现资源的合理利用和环境的可持续发展。然而，还存在一些挑战与机遇，需要进一步研究和实践来推动绿色建筑减排施工的发展。未来的研究可以探索更多数字化技术的应用，加强跨学科的合作，以推动绿色建筑减排施工创新的实现。