建筑工程施工中节能技术的应用研究

邹凡

(山西建筑工程集团有限公司，山西 太原 030000)

随着全球对能源效率和环境保护意识的增强，建筑行业面临着节能减排的巨大压力。在此背景下，探索和实施建筑工程施工的节能技术变得至关重要。施工阶段作为能源消耗和环境影响的一个重要环节，其节能技术的应用不仅能显著降低能源消耗，还能减少建筑对环境的总体负担。而节能技术的策略多样化，包括但不限于绿色建材的应用、施工过程的能效管理以及节能环境设计等。这些技术的实施在提高能效的同时，也促进了施工管理模式的创新。然而，要在实践中充分发挥这些技术的潜力，就必须全面理解其应用原理，并针对现有问题制定有效的策略。

1 建筑工程施工中节能技术的应用原理与策略分析

1.1 施工材料的节能技术

1.1.1 绿色建材的选用

在建筑工程施工中，选择绿色建材是实现节能目标的基础步骤。绿色建材通常指的是那些在生产、使用和废弃处理过程中环境影响最小化的材料。绿色建材应当具备可再生、可回收、低排放和低能耗等特点[1]。绿色建材的选用不仅减少了对自然资源的依赖，还能降低建筑物的维护成本和运营能耗。例如，使用竹材替代传统的木材，竹材因其快速成长的特性而成为更为可持续的选择。此外，绿色建材还包括生态混凝土、天然石材、回收塑料和金属等，这些材料往往带有较低的碳足迹，有助于建筑工程的整体节能。有资料显示，绿色建材的使用可以在建筑的整个生命周期中降低约20%～30%的能源消耗。例如，通过选择具有较高反射率的屋顶材料，可以减少建筑物内部的冷却需求高达10%。而使用低挥发性有机化合物(VOC)的油漆和涂料，室内空气质量可以提高40%。

1.1.2 再生材料的利用

再生材料的利用是指在建筑工程施工中使用已经回收的材料。这些材料可能来自拆除的旧建筑物或工业废料，例如回收的钢材、废玻璃和建筑垃圾。使用这些再生材料有助于减少对新材料的需求，从而节约自然资源，并减少废物的填埋量[2]。此外，再生材料的生产过程通常比新材料的生产更为节能。在施工过程中，合理地利用再生材料需要对材料的性能、强度和耐久性有深入的了解，以确保建筑的安全和可靠。有研究显示，使用再生钢材相比原生钢材可节省能源高达60%～75%，同时减少CO2排放量约1t/t。回收混凝土使用在非结构性填充或预制混凝土板中，可以减少原材料使用量高达30%，并降低关联的能源消耗和CO2排放。

1.1.3 高效保温隔热材料的应用

高效的保温隔热材料在建筑工程中的应用，对于降低建筑的能耗起着至关重要的作用。这类材料能够有效地阻隔热量的传递，减少空调和暖气在气候调节中的能源消耗。例如，使用聚苯乙烯泡沫板、聚氨酯泡沫和真空绝热板等新型材料作为外墙和屋顶的保温层，可以显著提高建筑的热效率。这些材料具有较高的热阻值和良好的耐久性，虽然初始成本可能较高，但长远来看能够通过减少能源消耗来弥补。在选择这些材料时，还需考虑其环境影响，优先选择对环境影响较小的产品。数据显示，采用高效保温隔热材料可以降低建筑热损失约50%～70%。例如，相对于传统的玻璃纤维绝缘材料，聚氨酯泡沫具有更低的热导率，大约在0.020～0.025 W/(m·K)，比玻璃纤维减少大约30%的热传导性。真空绝热板(VIP)的热导率可以低至0.004 W/(m·K)，从而提供更高的保温效果[3]。

1.2 施工过程的节能技术

1.2.1 施工设备的能效管理

施工设备，包括起重机械、混凝土泵车、发电机等，是施工现场能耗的主要来源。能效管理包括定期维护、使用高效能设备和实施智能控制系统。例如，使用电动而非柴油驱动的施工设备可以减少能耗15%～30%。智能控制系统能够实时监测设备状态，优化其运行模式，从而节约能源消耗5%～10%。此外，通过设备共享和调度优化，可以减少设备空载时间，可能降低至少10%的能耗。

1.2.2 施工方法的优化

优化施工方法，如采用预制构件、模块化建造等，可以显著提高施工效率，减少现场作业时间和能源消耗。预制构件可以在工厂环境中制造，在工厂中的能效比现场施工高出约20%。另外，通过精细化施工计划和有效的物料管理，可以减少材料浪费和运输次数，进一步节约能源。例如，精细化的施工计划可以减少材料浪费率至少5%，有效的物料和设备调度可以减少运输能耗10%～15%。

1.2.3 施工现场管理的节能措施

施工现场的节能措施包括使用节能照明系统、实施垃圾分类和资源回收、优化供电系统和使用太阳能板等。使用LED照明相比普通照明可以节能50%～80%，并且LED灯具的使用寿命更长。合理规划施工现场的电源分配，可以减少线损和能耗，节能效果可达5%～10%。而在施工现场安装太阳能板供电，可以直接减少对化石燃料的依赖，节能效果取决于太阳能板的覆盖率和效率，理论上可以达到10%～30%的能源替代。

1.3 施工设计的节能技术

1.3.1 建筑设计的节能导向

节能导向的建筑设计强调建筑物本身在节能方面的性能。例如，通过设计合适的建筑朝向，可以最大限度地利用自然光照，减少人工照明的需求，进而降低能源消耗；建筑物的外壳设计(比如墙体、屋顶和窗户)通过使用高效保温材料和双层或3层玻璃，可以减少热损失；合理地建筑布局和空间规划能够改善自然通风，减少空调和暖气使用，同样可以提高节能效果。如表1所示，其能够提高建筑设计科学性，且降低能源损耗值。

1.3.2 节能环境设计

节能环境设计涉及建筑与其周边环境的关系，包括地形、水体、植被、风向等因素的综合考量。例如，通过合理布局植被可以形成天然的遮阴和缓冲区域，减少夏季的冷却需求高达5%～15%。地形的有效利用，如地下或半地下空间的设计，可以利用土壤的隔热性能，降低建筑物内部的温度波动，减少制冷和制热需求10%～20%。此外，水体的设计可以改善微气候，降低周边环境温度，同样有助于节能[4]。

1.3.3 智能建筑系统的集成

智能建筑系统的集成是通过安装智能传感器、控制器和执行器来管理建筑物的能源消耗。例如，智能照明系统可以根据室内外的光线强度自动调整亮度，节约照明能耗20%～30%。智能HVAC系统通过感应室内外温度、湿度和人员分布，调整空调和供暖的工作状态，可节省能耗20%～40%。此外，通过集成楼宇自动化系统，可以实现对能源使用的实时监控和优化，进一步实现至少5%～15%的节能。

2 建筑工程施工中节能技术应用的效果评估

2.1 节能技术应用的经济效益分析

针对建筑工程施工中的节能技术经济效益进行分析之前，必须重点考量工程所在地区的气候、能源价格、建筑特性和施工成本等因素。以山西省太原市地区的1栋典型的商业建筑为例，具有10 000m2的使用面积，假设通过节能设计和施工技术，建筑的能效比传统建筑提高了30%。其一，根据太原市的气候特点，假设传统建筑每年的能源消耗为150kW·h/m2，则通过节能技术，建筑的能源消耗可降至105kW·h/m2。考虑到太原市电价为kW·h/1元(假设价格)，节能建筑每年可节省能源费用45万元。其二，考虑到节能建筑在施工初期可能会增加约10%的建造成本，对于10 000m2的商业建筑，假设每平方米建造成本为5 000元，则总成本为5 000万元，节能技术施工增加的成本为500万元。若按照节能建筑每年节省的能源费用45万元计算，大约11年即可收回增加的建造成本。其三，节能建筑由于运行成本低，对租户和业主来说具有更高的吸引力，这可能导致更高的出租率和更低的空置率，从而提高投资回报率。

2.2 节能技术应用的环境效益分析

从环境效益的角度来看，节能建筑减少了对化石燃料的依赖和温室气体排放。以太原市为例，假设传统建筑的电能主要来自煤电，煤电的CO2排放系数约为0.96kg/kw·h。因此，对于传统建筑而言，每年的CO2排放量为10 000m2×150kw·h/m2×0.96kg/kw·h=1 440t。节能建筑通过减少能源消耗，每年可减少CO2排放量为10 000m2×45kw·h/m2×0.96kg/kw·h=432t。在碳交易市场中，若每吨二氧化碳的交易价格为50元，则每年可额外获得碳交易收益21 600元。此外，节能建筑还减少了其他污染物的排放，如二氧化硫、氮氧化物等，有助于改善当地空气质量，减少酸雨和雾霾天气的发生。

2.3 节能技术应用的社会效益分析

节能技术在建筑工程施工中的应用不仅带来经济和环境上的直接效益，还对社会发展产生积极影响。在太原市，随着节能意识的提高，节能建筑的普及可以作为城市可持续发展的典范，提升城市形象，并激发相关节能产品和服务的市场需求。社会效益还体现在提高公众对节能减排的认知，促进节能教育和技术的普及。在就业方面，节能技术的应用需要专业人才，从设计师到施工人员，都需要经过专业的培训，这样有助于创造新的就业机会，并推动当地经济的多元化发展。此外，节能建筑因其舒适性和健康性能得到优化，可以提高居住和工作的环境质量，从而提升居民的生活满意度和工作效率，进而对社会稳定和经济增长产生积极作用。综上所述，节能技术的应用对太原市的建筑工程而言，不仅在经济上可以实现长期的成本节约，环境上能够显著减少温室气体和污染物的排放，社会上也能推动可持续发展和就业，增进公众的健康和福祉。

3 建筑工程施工中节能技术应用时存在的问题与改进措施

3.1 目前节能技术应用中存在的问题

在山西太原地区，尽管节能技术在建筑工程施工中已经得到了一定程度的推广，但实际应用中仍然存在着一些问题。首先是成本问题，许多高效的节能技术和材料初始投资较高，对于开发商和投资者来说，短期内的经济压力较大，这导致了节能技术的推广速度受限。例如，太原市传统的建筑成本为3 000元/m2，而采用先进节能技术可能增加至3 500元/m2。其次是技术问题，部分节能技术尚不成熟或不适合太原市的气候条件和建筑习惯[5]。例如，部分高性能保温材料在太原市的潮湿和多沙尘环境中可利用性能下降，导致实际节能效果不达标。最后，公众和行业内的节能意识不足，节能政策和标准宣传力度不够，执行力度不足。比如一项随机调查显示，太原市有60%的建筑工程从业人员对最新的节能技术和标准了解不够，这在一定程度上影响了节能技术的有效实施。

3.2 针对问题的改进措施和建议

针对太原市建筑工程施工中节能技术应用存在的问题，可以从以下方面提出改进措施和建议：首先是经济激励措施，政府可以提供税收减免、补贴等政策，减轻开发商的初期投资压力，比如对于采用节能技术的建筑项目，给予10%的税收优惠。同时，建立节能建筑项目的绿色信贷机制，鼓励银行为节能项目提供优惠贷款。技术层面，加强对节能材料和技术的研发投入，尤其是适应太原市气候和环境的本土化技术。建立健全的技术评估和认证系统，确保施工中使用的节能技术是经过验证且有效的。在提升意识和执行力度方面，加大节能政策和标准的宣传教育力度。通过组织专业培训和公益活动，增强从业人员和公众的节能意识。此外，加强对节能法规的执行监督，确保严格按照标准执行。

3.3 未来发展趋势

未来太原市建筑工程施工中节能技术的应用将朝着更加智能化、个性化和系统化的方向发展。节能技术将与智能建筑管理系统相结合，通过实时数据监控和分析，优化建筑能源使用效率。例如，智能温控系统能够根据室内外温度变化自动调节，减少能源浪费。个性化则是针对不同地区、不同类型建筑的特点，开发定制化的节能解决方案。例如，太原市可研究适合当地冬冷夏热特点的综合节能策略。系统化则是将建筑视为一个整体，从设计、材料选择、施工技术到运维管理，每个环节都应用节能技术，形成一套完整的节能体系。

4 结语

在全球能源日益紧张和环保要求日益严格的大环境下，建筑工程施工的节能技术显得尤为重要。节能技术的有效应用，已被证实可以显著提高建筑项目的能效，从而减少环境影响并带来经济效益。尽管取得了一定进展，但在节能技术的实施中依然面临着成本、技术适配性以及市场接受度等方面的挑战。未来的工作需要在技术创新、政策法规以及市场激励等方面进行更多的努力，以确保节能技术在建筑工程施工中的广泛应用和长效管理。同时，跨领域的合作也将是推动节能技术发展的重要驱动力。最终，随着技术的成熟和策略的完善，建筑业的可持续发展将得到进一步加强，为社会发展贡献更大的力量。