绿色节能环保技术在市政工程施工中的应用研究

楚龙

（青岛冠通市政建设有限公司）

1 市政工程常见的能源消耗方式

1.1 机械和设备的燃油消耗

机械和设备是市政工程施工的核心，包括挖掘机、起重机、搅拌车、装载机等大型机械，在施工过程中提供了必不可少的动力，大多数依赖于柴油作为其主要的能源来源。由于其持续的工作性质和大量的能源需求，燃油消耗在整个施工能耗中占据了显著的比重。然而过时机械由于其低效的发动机和燃烧系统，可能会导致不必要的燃油浪费[1]。因此，深入研究并解决机械和设备的燃油消耗问题，不仅对降低施工成本具有重要意义，更对实现绿色、可持续的城市建设目标具有积极的推动作用。

1.2 施工现场的电力消耗

在市政工程施工过程中，除燃油消耗外，电力消耗同样占据了重要的位置。施工现场的电力主要供应灯具、电动工具、机械设备、安全系统、临时办公设施以及生活区域等。对于大型工程来说，特别是在城市中心或其他关键区域，稳定和高效的电力供应是至关重要的。电力消耗的主要因素之一是施工现场的照明系统，为保障施工安全，尤其是在夜间或低可见度环境中，传统的高压钠灯和金卤灯虽然提供了强烈的亮度，但其能效较低，且产生的热量较多，可能引起安全隐患。再者，电动工具和某些小型设备，如混凝土搅拌器、水泵和风扇，都依赖电力驱动，在使用不当或超过其工作负荷时，可能导致电力消耗的增加。此外，施工现场的临时办公设施和生活区域需要持续供电，确保项目管理、通讯以及工人的基本需求得到满足。虽然电力消耗是不可避免的，但许多传统的施工做法并不注重能效。

1.3 原材料制造与运输带来的能耗

从原材料制造的角度出发，众多的基础建筑材料，如钢铁、混凝土、塑料及玻璃，其生产过程都伴随着大量的能源消耗。例如，钢铁冶炼需要高温炉窑，这通常由化石燃料提供能源；而混凝土制造中的水泥生产过程需要长时间在高温下煅烧。大部分原材料由于其重量和体积，需要使用重型运输工具，如大型卡车、铁路或船舶，不合理的物流规划、频繁的装卸操作，以及延迟和等待也可能导致额外的能耗。市政工程施工中对运输环节的能耗并未给予足够的关注，通常发生在施工现场之外。但从项目的整体生命周期成本和环境影响角度来看，这些隐藏的能耗与碳排放都值得深入研究和管理。

1.4 施工过程中的间接能源消耗

间接能耗主要涉及临时设施、安全设备及其他相关支撑系统，考虑到施工现场的特殊需求和临时性，经常需要设置临时办公室、员工休息区、仓储设施以及其他辅助建筑，通常由简易的材料如集装箱或轻质结构构建，需要提供电力、供暖、照明及空调，导致额外的能耗。为确保施工安全，施工现场安装了大量监控摄像头、报警系统、通讯设备、照明以及其他电子设备，需要持续供电，单个设备的能耗可能不高，但大量设备累积的能耗相当可观。

2 市政工程施工建材的选择与应用

2.1 高效节能建材的选择和应用

高效节能建材在生产过程中的能源消耗往往远低于传统建材。例如，轻质隔热材料可以在生产阶段就大幅降低能源需求，与之相比，传统的重型材料则需要大量能源进行生产和加工。此外，高效节能建材在应用过程中具有显著的节能效果。以隔热材料为例，可以有效地降低建筑的热传导率，减少冷暖空调系统的运行时间，显著降低能源消耗；使用透光性能良好的材料可以提高自然光的利用率，降低日间人工照明的需求[2]。高效节能建材通常具有更长的使用寿命，避免频繁替换或修复的需要，降低了长期的材料成本，而且减少了与材料生产、运输和处理相关的能源开销。

2.2 再生与循环利用建材的应用

再生与循环利用建材的制造过程通常涉及回收已使用的建筑材料，如废旧混凝土、砖瓦和金属，将其加工并转化为新的建筑材料，此过程减少对原始资源的依赖，还大大降低了与材料开采、加工和运输相关的能源消耗。此外，再生与循环利用建材在使用期间往往保持与原始材料相当的性能，例如经过精心处理的再生混凝土可满足多数建筑应用强度和耐久性要求。传统上许多废旧建筑材料被视为垃圾，直接送入填埋场或焚烧。而通过再生和循环利用，“废弃物”得以转化为有价值的资源，减少了填埋和焚烧带来的环境问题。然而，要成功实施再生与循环利用建材的策略，需要确保回收的材料质量可靠，避免潜在的污染；加强相关政策和标准的制定，以促进再生与循环利用建材在市场上的广泛接受。

2.3 材料生命周期评价以确保持续节能

随着环境意识的日益增强，材料生命周期评价（LCA）逐渐被纳入决策过程，以确保从长远角度实现节能与资源高效利用。生命周期评价是全面评估材料从原料提取、生产、使用到废弃阶段所产生的环境影响的方法。通过此方法，工程师和决策者可以更为精确地了解各种材料的长期能源消耗和环境负荷。LCA 能够揭示某一建材在其整个生命周期中的能源消耗情况，有些材料虽然在生产阶段能源消耗较高，但由于其优越的性能和使用寿命，长期来看仍具有较高的节能潜力。相反，某些初看起来节能的材料，在整个生命周期中可能由于维护、更换或处置等原因导致总体能源消耗增加。此外，LCA 还可以揭示隐藏的环境成本，如某一材料的生产过程可能会产生大量的温室气体排放或导致水资源的过度消耗，这些因素在传统的节能评估中可能被忽略。为了确保建筑材料真正实现长期节能，还需将LCA与其他决策工具和策略相结合，与供应链伙伴合作确保可持续地材料采购、采用环境产品声明 (EPD) 提供关于产品环境性能的透明信息，以及推广绿色建筑认证和标准，都可以促进更为明智和可持续的建材选择。

3 市政工程施工过程的能耗管理

3.1 建立节能施工流程和标准

在市政工程施工中，有效的能耗管理已成为确保项目达到预期经济和环境效益的关键组成部分。为此，建立节能施工流程和标准成为行业迫切的需求。节能施工流程与标准旨在为工程项目提供明确的操作指引，确保施工过程中的能源利用达到最优化。建立节能施工流程要求对施工活动的各个阶段进行深入分析，识别可能的能源浪费环节，并提出改进措施，通过采用更为先进和高效的施工机械，或调整施工顺序以减少等待时间和重复操作，可以显著降低能源消耗。建立节能施工标准要求确定具体的能源消耗指标和门槛，工程项目需要根据其具体规模、性质和地域特点，设定一系列的能源消耗标准值，超出这些标准值的能源消耗将被视为不合格，促使施工方采取纠正措施。此外，持续监测和评估也是建立节能施工流程和标准的重要组成部分[3]。施工方需要定期收集、分析能源消耗数据，确保施工活动持续符合预定标准，如有偏离，应及时进行调整并优化施工流程。

3.2 实施绿色施工现场管理

绿色施工现场管理不仅注重传统的施工效率和安全，更在深层次上涉及能源、水资源、材料及废弃物的综合管理，旨在推进施工活动朝着更为可持续的方向发展。绿色施工现场管理要求施工方在项目初期进行全面的环境影响评估，识别可能的环境风险，并制定相应的减缓措施，对于可能产生的噪音、尘埃和排放物，应提前规划合适的隔离措施和净化设备，确保施工活动不对周边环境和社区造成不良影响。绿色施工现场管理强调资源的节约和循环利用，涉及从源头上减少材料的浪费、优化材料的选择以及建立有效的废弃物回收与处理系统，可以选择使用再生或可回收材料，减少一次性用品的使用，并设置专门的回收点收集可再利用的建筑废弃物。

3.3 采用信息化技术进行能源监测与管理

数字化时代，信息化技术已被广泛应用于各行各业，市政工程施工过程的能耗管理亦不例外。采用信息化技术进行能源监测与管理为施工方提供了高效、精确和实时的能耗数据分析手段，进而助力优化施工活动，实现能源的高效利用。通过安装各类传感器，如电流、燃料流量和温度传感器等，能源使用数据会被实时传输至控制中心[4]。此外，利用物联网(IoT)技术，即使在遥远或难以接触的施工区域，也能对能耗情况进行监测。得益于高级数据分析算法和机器学习技术，施工方能够从大量的能耗数据中提取出有价值的信息。例如，能源消耗模式的识别可以帮助施工方发现不规范的操作行为或设备的异常状态，从而及时采取纠正措施。基于历史数据和施工计划，施工方可以预估未来的能耗需求，优化设备调度和能源采购策略，避免能源供应短缺或过剩的情况。

4 市政工程施工机械与设备的节能改进

设备的节能改造与优化首先可以从结构设计进行，通过运用现代的计算机辅助设计技术，可以对设备结构进行优化，减少不必要的重量和摩擦，降低设备在运行过程中的能耗。例如传统的混凝土搅拌机，可以优化其搅拌桨的设计，减少混凝土与搅拌桨之间的摩擦，从而实现节能效果。除了结构设计外，设备的驱动系统也是节能改造的关键领域。传统的驱动系统往往采用固定的驱动方式，导致在不同工况下设备的运行效率不尽如人意。现代的变频技术为设备驱动系统提供了新的选择。通过采用变频器，可以根据设备的实际工况调整驱动电机的转速，实现最佳的工作状态，从而大幅降低能源消耗[5]。此外，现代的传感器技术也为设备的节能改造提供了强有力的支持。通过在设备的关键部位安装传感器，可以实时监测设备的工作状态，并将数据传输至中央控制系统。控制系统根据实时数据，自动调整设备的工作参数，确保设备始终处于最佳的工作状态。

5 结语

综上所述，绿色、节能和环保技术在市政工程施工中的应用具有重要意义。不仅可以显著减少能源消耗，降低施工成本，而且有助于改善环境质量，提升公众的生活质量。建立节能施工流程、选择高效节能建材、采用先进的能源监测技术以及改进机械设备的节能性能都是实现这一目标的关键措施。随着技术的不断进步和研究的深入，相信未来的市政工程施工将更加绿色、节能和环保，为构建可持续发展的城市提供坚实的基础。