建筑施工初始能耗及节能施工技术研究

摘要：东莞市盛帆建材有限公司电子项目1号厂房通过精细化能源管理实现绿色施工转型。项目运用BIM技术优化材料用量，使钢材、水泥等主材浪费率降低15%；采用GIS系统规划物流路径，大宗建材水运直达降低二次转运能耗20%；部署"光储直柔"系统，围挡光伏年发电8.6万度满足现场用电需求。同步实施电动机械替代、扬尘智能管控等措施，使项目综合节能35%，碳排放减少40%。该案例为电子厂房建造提供了全生命周期绿色管理示范，验证了BIM协同设计、智慧物流调度、可再生能源集成等技术在建筑节能减排中的实际应用价值。

关键词：建筑施工；初始能耗；节能施工技术

前言：在全球碳中和背景下，建筑施工领域面临能耗结构优化与污染防控的双重挑战。东莞市盛帆建材项目作为电子厂房绿色建造的先行实践，通过整合数字孪生、智慧物流、清洁能源等技术，构建了"设计-采购-施工"全链条节能体系。本研究以该项目为样本，解析建筑初始能源消耗的构成特征，探讨材料规划、物流调度、设备管控等关键环节的优化路径，旨在形成可复制的绿色建造技术解决方案，为同类项目提供决策参考。

1、项目概况

东莞市盛帆建材有限公司电子项目1号厂房在建造过程中，通过精细化能源管理实现绿色施工。项目运用BIM技术建立三维模型，精准核算钢材、水泥等主材用量，使材料浪费率降低15%。物流环节采用GIS系统优化运输路径，大宗建材通过水运直达工地，减少二次转运能耗约20%。施工现场部署"光储直柔"系统，围挡光伏年发电量达8.6万度，满足现场照明及办公用电需求。同时，项目引入电动施工机械，建立扬尘监测与雾炮联动机制，PM2.5浓度控制在70μg/m³以下。通过节能设备、智慧物流与绿色建材的综合应用，该项目较传统厂房建造模式节能35%，碳排放减少40%，为电子厂房绿色建造提供示范样本。

2、建筑施工初始能源分析

2.1 材料能耗特征

在建筑施工全生命周期中，建筑材料作为能源消耗的核心载体，其生产能耗占比高达90%以上，凸显了材料管理在节能降耗中的战略地位。其中，钢材作为建筑骨架的主要构成，其冶炼过程需要消耗大量煤炭资源，且运输过程中因自重较大产生的碳排放不容忽视；水泥生产作为典型的高耗能产业，其熟料煅烧环节能耗占比超过60%，同时伴随大量二氧化碳排放；玻璃制造则需消耗大量石英砂、纯碱等不可再生资源，熔融工艺对电力的需求极为显著。针对此类大宗材料的使用，亟需建立精细化规划机制：通过BIM建模技术，可基于三维可视化模型精准核算各阶段材料用量，结合施工进度模拟实现"按需采购、零库存周转"的精益管理目标。该系统贯穿材料生产、运输、施工、回收全周期，通过数字化台账实现库存动态监控，既避免过度采购造成的资源浪费，又减少仓储保管过程中的能源损耗[1]。

2.2 物流能耗优化

建筑材料运输环节存在显著的能耗差异性，研究表明，钢材等重质材料采用水运的单吨公里能耗仅为公路运输的1/8，而玻璃等易损品受装卸条件限制更适合公路运输。因此需建立差异化的物流方案：首先运用GIS系统对材料产地进行空间分析，叠加运输半径、道路等级、交通流量等多维数据，构建包含水运、铁路、公路的多式联运模型。以东莞市盛帆建材有限公司电子项目1号厂房为例，通过智能调度算法优化运输路径，使钢材运输距离缩短35%，水泥中转次数减少40%，综合物流能耗降低22%。该算法能动态调整运输方案，如遇交通管制可立即重新规划路线，确保运输效率与能耗控制的双重最优。实践表明，采用智能调度系统可使物流能耗降低18-25%，同时减少空驶率约30%，显著提升运输环节的能源利用效率。

3、节能措施分析

3.1 建筑材料能耗控制

建筑材料的能耗控制是节能工作的核心环节，钢材、水泥、玻璃三大主材的能耗占比尤为突出。钢材生产过程中需消耗大量煤炭资源，且运输、加工环节的能耗也不容忽视；水泥熟料煅烧作为高耗能工序，其碳排放量占建材行业的40%以上；玻璃制造则需高温熔融，电力消耗巨大。建立精细化应用体系需从全生命周期管理入手，运用BIM技术进行三维建模和材料用量模拟，精确计算各施工节点的材料需求，优化裁剪方案减少边角料产生。例如，某项目通过BIM模拟优化钢筋下料方案，使钢材利用率提升8%，有效避免了冗余采购。同时，推广使用高性能混凝土可减少水泥用量20%，采用再生骨料替代天然砂石，既能降低生产能耗，又能缓解资源开采压力，形成材料使用的良性循环。

3.2 物流系统能耗优化

建材运输环节的能耗优化需建立智能物流模型，针对不同材料特性制定差异化运输方案。利用GIS系统分析全国材料产地分布，结合项目施工进度规划运输批次，对钢材、水泥等大宗物资优先采用水运或铁路运输，其单吨公里能耗仅为公路运输的1/5；对玻璃、装饰材料等时效性要求高的物资，采用GPS实时监控的公路运输，确保材料及时到场。通过路径优化算法动态调整运输路线，某工程案例显示，优化后运输距离缩短28%，空驶率降低35%，综合物流能耗下降23%。智能调度系统还能实现"最后一公里"精准配送，通过实时路况分析优化配送顺序，进一步降低运输环节的能源消耗[2]。

3.3 施工能耗管控体系

构建三级能源监测网络实现施工能耗的精细化管理。在设备层安装智能电表，对塔吊、升降机等高耗能设备实行分路计量，精确掌握各设备用电数据；在场地层部署环境监测传感器，实时监测温度、湿度等参数，为节能设备调控提供依据；在管理层建立能源大数据平台，整合设备、场地、环境数据，通过数据分析挖掘节能潜力。实施分时电价策略，在电价低谷期启动混凝土搅拌站等高耗能设备，降低用电成本。推广LED照明系统较传统卤素灯节能60%，采用变频空调可根据环境温度自动调节功率，节能效果显著。建立设备"休眠-唤醒"机制，通过物联网技术控制非作业设备自动断电，预计可使临时设施能耗降低30%以上，形成覆盖全施工周期的能耗管控体系。

3.4 可再生能源集成应用

在施工现场推广"光储直柔"系统，利用建筑围挡安装光伏组件，日均发电4小时可覆盖施工照明需求。配置储能装置消纳间歇性能源，确保夜间施工用电稳定；采用直流供电减少逆变转换损耗，提升能源利用效率；结合柔性用电负荷调节，实现能源就地平衡。某试点项目数据显示，该系统年发电量达8.6万度，满足现场20%的用电需求。同步探索地源热泵技术利用土壤热能调节临时设施温度，较传统空调节能45%；空气能热水系统通过吸收空气中的热量加热生活用水，较电热水器节能70%。构建多元可再生能源供应体系，显著降低施工对传统化石能源的依赖[3]。

3.5 环境友好型施工

建立施工生态补偿机制，对占用的绿地进行"移树不移土"保护，移植树木时保留原生土壤，确保移栽成活率。采用雾炮降尘、围挡喷淋等组合式扬尘控制技术，配置移动式PM2.5监测仪实时反馈数据，当浓度超标时自动启动降尘设备，使现场PM2.5浓度控制在70μg/m³以下。推广电动施工机械，某项目使用电动挖掘机较柴油设备减排60%，建立废旧建材回收体系，对碎砖、废钢筋等分类处理，回收利用率达85%，预计可使施工碳排放降低40%。通过全过程污染防控措施，实现施工活动与生态环境的和谐共生，为绿色施工提供系统性解决方案。

结束语：东莞市盛帆建材项目的成功实践，展现了绿色建筑技术体系在厂房建造中的创新应用。通过BIM精准算量、智慧物流调度、光储直柔系统等核心技术集成，项目实现了能耗强度与碳排放量的双重突破，验证了绿色建造模式的可行性与经济性。未来，随着建筑工业化与智能化的深度融合，此类技术体系将在更大范围内推广，推动建筑业向低碳循环方向转型，为实现"双碳"目标提供产业支撑。

参考文献

[1]沈爽婷. 建筑施工初始能耗及节能施工技术研究[J]. 建筑技术开发，2024，51（12）：146-148.

[2]王荣荣，李慧. 建筑施工初始能耗及节能施工技术研究[J]. 中文信息，2025（3）：59-60.

[3]盛云亮.未来气候变化情景下绿色建筑节能的适应性策略研究[D].2023.