建筑施工技術與建筑能耗研究分析

文／晏翔 棗莊礦業（集團）有限責任公司 山東棗莊 277000

引言：

社會經濟的快速發展使建筑工程建設規模日漸擴大，建筑工程施工期間的能耗量增多，不可再生能源緊缺問題更加突出。為有效解決建筑工程施工期間的能源消耗量大問題，施工管理部門還應積極使用先進施工技術手段，推廣綠色環保建筑材料，在保障工程施工質量及經濟效益的基礎上，提高各項能源利用率，控制二氧化碳的污染氣體排放量，確保建筑工程能夠以最小的資源消耗量換取最大化建設效益。

1.建筑施工技術應用現狀

在建筑工程施工期間開展技術管理活動，管理部門需做好人員專業技能培訓工作，建立完善嚴謹的施工技術檔案，編制合理的施工技術體系，落實各項施工交底活動，建立施工質量及安全保障制度。

在施工技術方案實施環節還需明確工程施工重難點，做好施工準備工作，不斷優化施工技術方案，確保工程施工工作有序開展。但就目前來看，在施工技術管理期間依然存在較多問題有待解決。例如建筑工程建設規模及建設要求差異較大，難以建立起完善規范的施工技術管理體系，導致施工質量及施工安全管理效果不佳。建筑工程實施過程中多數使用總包管理模式，以分包合同為紐帶，確保工程總包及分包單位的技術管理任務能夠順利對接。

關于建筑工程施工技術的各項實施規范每年都在不斷更新,但部分建設企業沒有完全落實國家及地方行業標準,也沒有依照相關要求建立專項監管部門及責任制,致使施工技術管理期間存在職責劃分不明確、專業施工技術缺失問題[1]。

因此在現階段建筑工程施工環節，各部門需要做好施工技術管理工作，優化施工技術管控體系，確保各項施工工作始終處于安全可靠施工狀態。

2.建筑能耗表現

2.1 施工設備能耗問題

我國科技技術發展速度不斷加快，應用在工程施工期間的機械設備種類增多，工程機械化水平與工程施工進度、施工質量管理效果存在密切關聯。在現階段降低工程實施環節，機械設備耗量大，運行環節也會出現大氣污染、水污染問題。部分施工單位在施工環節過于注重節約施工成本，提高施工效率，在沒有做好施工設備管理工作的情況下，施工資源也會被嚴重浪費。

因工程建設規模日漸擴大，在施工環節需使用更多的重型機械設備，許多設備也處于超負荷運行狀態。在沒有對設備進行養護管理工作的情況下，設備故障問題經常出現，進一步增大了工程施工期間的能源消耗量[2]。

2.2 施工環節能耗問題

在建筑工程施工過程中，高能耗量主要體現在電力資源、水資源方面。如沒有做好施工能耗管理工作，施工期間的各能源緊缺，將會對施工成本造成不利影響。當下建筑工程樓層間距日漸縮小，樓層數量不斷增多，樓房整體采光效果不佳，在建筑工程施工環節也需安裝照明設施，提高樓房亮度，導致電力資源消耗量明顯增多。

由于建筑用戶對建筑空間的舒適度要求更高，在建筑內需要安裝空調等電力設施，也會在城市生成熱島效應及溫室效應，加大了建筑工程建設及運營期間的能耗量。

3.控制建筑能耗量的重要意義

首先，降低建筑能耗量，能夠有效緩解社會建設期間的資源緊缺問題。通過使用適宜的施工技術，優化建筑施工體系，轉變經濟增長模式，增強建筑工程建設水平，推動城市可持續發展進程。我國現處于工業化、城鎮化高速發展階段，建筑產業結構不合理，科技技術創新及開發能力較為薄弱。在能源供需矛盾突出的情況下，能源消耗增長速度會大于經濟增長速度，應在建筑工程施工環節做好能源消耗量分析工作，加強能源消耗管控力度[3]。

其次，通過控制建筑施工能耗量，推動社會經濟可持續發展進程?，F階段城市建設目標為在推廣低能耗、省地建筑結構方面，建筑工程施工環節也應當制定專項可行的施工技術管理體系，落實西門后施工計劃。

最后，降低建筑能耗也是實現人與自然和諧共處目標的重要措施。通過提高施工期間的各資源利用率，調整建筑產業結構，轉變建筑經濟增長手段，也可增強施工期間的資源利用效果，改善大眾生產生活環境，實現建筑行業可持續發展目標。

4.建筑能耗模擬分析

4.1 建筑節能概念

建筑節能就是在建筑材料生產、房屋施工及使用過程中合理使用能源，采用技術可行、應屆合理的施工技術手段，盡量減少建筑工程施工期間的能源消耗量。

建筑節能管理工作也需盡量減少能源消耗量，提高建筑施工期間的能源利用率?，F階段氣候變暖問題更加嚴重，建筑工程實施期間的能源消耗量不斷增多。在各領域生產經營建設環節需遵循可持續發展要求，制定建筑節能法律法規，增強建筑能源管控水平[4]。

4.2 建筑能源消耗模擬重要性

建筑能耗主要就是在建筑工程建設到運營期間的能源消耗總和，包括建筑材料生產期間的能耗、建筑施工期間的能耗以及建筑使用期間的能耗。建筑使用能耗包括采暖、空調、照明、熱水供應期間的能耗量，其中，采購及空調的能耗量較大，需模擬分析采暖及空調的能源消耗量，設定建筑節能設計指標。

建筑能耗模擬就是使用計算機建模及能耗模擬技術手段，分析建筑物的物理性能、能量特征。在新建建筑環節也可使用建筑能耗模擬手段，計算建筑設計方案中的采暖及空調負荷量，建設符合節能要求的節能型建筑。通過對比分析建筑能耗經濟效益，也能夠計算建筑設備全年費用，改造不符合節能要求的建筑結構[5]?，F階段建筑能耗模擬主要就是使用先進計算機技術手段對建筑設備消耗量進行模擬，優化評估設計方案，計算建筑物全年采暖及制冷負荷。

4.3 建筑能耗模擬分析

在建筑能耗模擬分析環節可使用先進BIM 手段構建建筑能耗模擬分析信息模型，模型內主要涉及建筑物構件幾何信息、建設項目所有建筑信息。建筑能耗分析平臺也能夠繪制不同樓層空間，包括建筑隔間墻、隔板、建筑外部遮陽板、懸挑構件等。借助平面模型設置建筑內區域屬性，收集建筑運營期間的各項參數，包括空間內相對濕度、風速、建筑照明、建筑內人員分布位置等。

借助BIM 技術手段分析建筑能耗量，也可以對建筑概念設計到實施全過程的生命周期能耗進行嚴謹計算，對建筑中的各類物理環境進行模擬，通過構建三維信息模型，對建筑運營期間的可持續性資源進行充分分析[6]。

4.4 建筑能耗模擬分析平臺功能

第一，熱工性能及能耗模擬。獲取建筑工程實施全過程的各項參數，模擬建筑工程建設與運營期間的熱工性能及能耗量，包括實時溫度分析、全年冷熱負荷技術比較、熱環境質量指標分析、公共建筑節能設計標準等。對比建筑及參照建筑全年度采暖與空調的能耗量計算結果，在發現計算獲得的能耗量與規范要求不符的情況下，需要重新調整設計方案，對各項參數進行重新計算；

第二，建筑通風模擬分析。收集建筑傳感器數據以及氣象數據，將各項數字內容轉換成可視化圖表，確保建筑企業能夠更好了解熱舒適區域，對比分析全年太陽輻射情況，調整建筑朝向；

第三，建筑光環境分析。結合自然光、人工照明的模擬結果，如采光參數、臨界照度、太陽光亮度，優化建筑節能照明系統。對建筑日照及遮擋部位進行可視化分析，通過建立三維模型展示建筑工程遮擋及投影情況、太陽光軌跡，對建筑結構的遮擋及遮擋結構進行優化；

第四，聲環境分析。聲環境分析包括混響時間，使用統計學混響時間公式計算混響時間值，幾何聲學分析，依據幾何聲學規律及特征，預測聲學死點以及其他聲學缺陷，在建筑模型中找尋吸聲較強或較弱的區域，為后續建筑結構優化提供重要理論依據。

5.降低建筑能耗量的具體管理措施

5.1 做好節能建筑規劃設計工作

為從根本上提升建筑工程能源利用率，在施工前需做好建筑規劃設計工作。結合建筑功能要求及工程所在現場氣候參數，在總體規劃及單體設計環節確定建筑朝向、平面形狀及空間分布特征，選擇具有良好節能性能的建筑施工材料。做好建筑工程環境綠化設計工作，擴大綠化面積，改善建筑周邊生態環境，控制施工期間的能耗量。

5.2 采用不同節能措施

5.2.1 屋頂節能技術

使用隔離太陽能輻射熱，減少陽光對房屋造成的直射。在屋頂節能過程中可以使用架空屋面、種植屋面方式，擴大屋面綠化覆蓋面積，在滿足遮陽要求的同時，起到隔熱效果[7]。在應用植物光合作用，減少并轉換太陽能部分資源，美化建筑工程周邊環境。

構建冷屋頂節能結構。冷屋頂具有日射反射率高的特征，通過在屋頂表面涂抹一層高反射率涂料，擴大屋頂綠色反射比率，減少屋頂對太陽能的吸收量，從根本上提升屋頂結構的節能效果。

5.2.2 墻體及門窗節能技術

通過提升墻體及門窗結構的保溫隔熱性能，進一步增加外墻結構的熱阻量。應用高效能保溫隔熱材料，控制進入到墻體中的熱量。例如，使用空心磚增強結構的氣密性。通過在內墻設置空氣隔層，增強整體結構的保溫隔熱效果。利用密封材料對對穿管線的連接處縫隙進行填實處理，避免外界熱量進入到建筑內。在墻體施工過程中選擇適當保溫措施[8]。墻體保溫可分為內置式保溫、外置式保溫兩種類型。外置式保溫結構的保溫效果好，但容易受環境因素影響，出現開裂、滲水及脫落問題，墻體保溫需使用抹灰、噴涂、復合粘貼等手段。抹灰環節可使用膨脹珍珠巖、火山灰、粉煤灰的環保材料。抹灰厚度需要控制在1 厘米左右，適用自上而下的抹灰流程。

優化建筑門窗結構，控制建筑墻窗比。合理安排門窗相對位置與開啟方向，在門窗位置安裝能夠自行調節的活動遮陽設施，避免夏季過多陽光進入到屋內。門窗框及玻璃單的密閉性、傳熱性也會影響建筑工程保溫效果。在現階段建筑工程施工環節可使用塑料單框雙玻璃門窗結構，控制建造物能耗量。在門窗安裝環節需要嚴格遵循設計標準，要求門窗材料具有抗風壓性、空氣滲透性特征。在門窗玻璃安裝環節遵循施工圖紙內容，要求部里安裝位置精準，嚴格控制內外間隙。在玻璃安裝完畢后也需要用手敲擊，確保玻璃安裝嚴密，避免在大風暴雨等惡劣天氣下出現玻璃脫落問題。

5.2.3 室內節能技術

選擇高效節能的光源，對比分析不同光源的能源消耗差異，實現節能環保目標。在附近不同區域分別設置光源。傳統工人控制工作主要為人為控制，照明操作受限，難以統一協調，使用效率更低，在沒有及時關閉電源的情況下也會導致電力資源被浪費，進一步增加了建筑的能源消耗量[9]。在建筑工程中使用智能照明系統，可以結合不同空間用途，合理劃分通空間用途，標注照明場景，借助計算機控制技術對建筑照明系統進行統一控制，增強照明系統控制性能，有效降低照明系統操作難度及操作成本。

在照明系統設計環節也需要安裝照明監控設備。將照度以數字形式轉化，存儲、對比，實現節能環保目標。配備電感鎮流器，盡量選擇低功率的電氣放電燈開啟設備。分析不同照明設備的照度要求，選擇適宜的設備管控方式，例如遠程管控方式、自動化管控方式以及分管區域管控方式等。其中，燈具開關應盡量使用分區管控方式，不使用一控多情況。

5.2.4 再生能源利用

運用太陽能、地熱能等可再生能源，提升建筑工程節能效果。在太陽能發電環節，使用集熱器將太陽產生的能耗量轉變為熱能，利用汽輪機及發電機發電。太陽能發電可分為高溫熱發電、低溫熱發電兩種方式。運用太陽能產生的熱量能夠轉變光、熱能源，保障能源轉換效果。

在使用地熱能發電環節，比較高的地熱流體能夠被有效應用在建筑工程運營期間。利用地熱開展發電工作，也可以將蒸汽產生的熱能通過汽輪機轉化為機械能，節約建筑工程建設及運營期間的電力資源。

5.3 加強施工資源管控力度

5.3.1 水資源管理

要求在建筑工程施工過程中，注重控制工程建設以及實際運營期間的水資源消耗量，加強工程排水系統建設時的管控力度，使水資源可循環利用。在施工現場配備水資源檢測設備，確保水資源實際使用情況進行動態監管，防止施工過程中過于浪費水資源問題出現。

具體來說,建筑鉆孔樁機施工期間,應通過制備泥漿開展貨幣與鉆孔作業,鉆孔時產生的泥漿需通過循環進入到沉淀池。樁基澆筑期間的樁基口泥漿也需要逐步排出并導入沉淀池中，因此需使將管道始終處于暢通狀態，在循環池、泥漿池、沉淀其周邊設置安全防護網，避免泥漿外溢對周邊水資源造成污染[10]。

建筑施工環節需使用大量的混凝土，混凝土攪拌設備、運輸設備及運輸車輛使用后應當進行徹底清洗，將清洗后的污水排放到沉淀池中，確保污水處理達標后才可排放。

5.3.2 電力資源管理

要求在建筑工程施工環節，也需要控制電力資源的消耗量，確保工程能夠切實滿足節能環保要求。在提供現場配備臨時節能照明燈具，如太陽能燈具等。合理設定燈具安裝高度及安裝地點，要求上部避免出現電纜或者電線，照明系統始終處于正常安全運行狀態。

在配置攪拌機、吊機等大型施工設施時也需要落實綠色節能目標。積極使用可調頻的施工設備，例如變頻塔吊等。結合工程具體施工要求以及施工進程不斷控制施工期間的各項運行參數。

5.3.3 土地資源

土地資源具有不可再生性，在建筑工程施工前需要對土地資源進行合理規劃，聯系核對需征收的田地及山林，優化道路線路，減少耕地征收量。合理安排施工現場，提升現場土地利用率，增強施工現場綜合管控水平。

5.3.4 物資管理

注重優化施工流程，在具體施工過程中合理分配物力資源，保障工程有序開展，如在工程施工過程中出現兩作業面距離近、作業內容基本一致的情況下，還可以共同使用機械設備，增強機械設備應用水平。加強機械設備維修管控力度，制定出切實可行的設備運維管理機制，降低設備維護過程中的資源消耗量。

著重關注施工材料管理工作，在施工前需要對進入到現場的各項材料進行全面監督管理，在保障材料各項性能的前提下優化材料采購成本，切實保障工程建設全過程綜合效益。管結合施工材料數量、實驗報告內容以及生產日期等情況，對施工材料展開全面調查及監管，進一步增強管理水平。

優化施工組織與現場布置方案，做好土方平衡工作，盡量減少材料使用及二次搬運。選擇合理施工技術，增加材料使用次數，提升材料使用效果。

要求所使用的施工材料還需要具備工具化、標準化特征，便于道路建筑結構回收與周轉使用，從根本上降低建筑工程施工期間的碳排放量。

5.4 建筑能耗管控對策

要求建筑工程應以節能設計標準組織各項施工工作,選擇節能環保施工材料,例如具有良好保溫性能的墻體及門窗。注重建造環境設計工作，確保建筑空間具有良好的通風及日照環境，選擇適宜的供冷及供熱手段。充分利用自然光資源、地熱等可再生資源，著重回收余熱及廢熱，提升資源利用水平。

結語：

總而言之，建筑行業能耗量大問題對社會可持續發展造成的不利影響更為突出。為從根本上提升建筑工程施工期間的能源利用率，管理部門需積極使用節能環保施工技術，做好建筑施工設計與規劃工作，優化工程施工方案，從根本上提升工程施工期間的資源利用率。利用先進技術手段構建建筑能耗分析平臺，及時發現并解決存在于施工期間的能耗量大問題，確保工程施工全過程的能耗量處于嚴格管控范圍內。