建筑施工初始能耗及节能施工技术研究

引言：随着全球经济的快速发展，能源问题日益凸显，成为制约各国发展的重要因素。建筑行业作为能源消耗的主要领域之一，其能耗占社会总能耗的比例较高。据相关数据显示，我国建筑能耗已经超过社会总能耗的 1/3，且单位建筑面积能耗在同等气候条件下是发达国家的 3 倍左右。建筑施工生产周期虽相对较短，但对自然环境的影响具有突发性，资源和能源消耗集中。研究表明，建筑施工生产阶段耗能占建筑全寿命周期耗能的 23% ，在低能耗建筑中甚至高达 40%-60% 。因此，加强建筑施工生产阶段的节能研究，对于降低建筑整体能耗、实现可持续发展具有重要意义。

1. 建筑施工初始能耗分析

1.1 建筑材料能耗

建筑材料的耗能在建筑总耗能中占据主导地位，约为 90% 。在建筑施工中，钢材、水泥、玻璃等是常用的材料。以水泥为例，其生产过程需要消耗大量的能源，包括煤炭、电力等。生产 1 吨水泥大约需要消耗 110-130 千克标煤，同时还会排放大量的二氧化碳等温室气体。钢材的生产同样能耗巨大，从铁矿石的开采、冶炼到钢材的加工成型，每个环节都离不开能源的支持。此外，材料质量的高低直接影响建筑的使用寿命，因此在选择建筑材料时，不仅要考虑成本，更要关注其能耗和环保性能。在施工过程中，还需对这些材料进行合理规划应用，避免浪费。

1.2 运输过程能耗

不同建筑材料的运输距离和运输方式各异，这导致运输过程中的能耗也有所不同。例如，对于大宗建筑材料如砂石、水泥等，若产地距离施工现场较远，采用公路运输可能会消耗大量的燃油。据统计，一辆载重 30 吨的货车行驶 100公里，大约消耗 30-40 升燃油。因此，需要根据材料的使用方式和种类，科学计算施工材料所需数量，确定最佳运输方式。对于距离较远的材料，可优先考虑铁路或水路运输，以降低运输费用和能耗。同时，合理安排运输路线，避免迂回运输，也能有效减少能源消耗。

1.3 建筑施工过程能耗

1.3.1 混凝土施工能耗

混凝土施工包括原料运输、搅拌、现场浇筑及养护等环节。在原料运输过程中，要保证混凝土不产生离析现象，且在浇筑时有足够时间进行浇筑和捣实，这对运输工具提出了不吸水、不漏浆的要求。在搅拌过程中，搅拌机的功率大小和搅拌时间长短都会影响能耗。现场浇筑时，手持式振捣棒的使用也会消耗一定能源。在养护阶段，不同的养护方式能耗差异较大。例如，洒水养护每立方米混凝土消耗能量约为 75.15MJ，而采用塑料薄膜养护则为 226.38MJ/m³。因此，合理选择养护方式对降低能耗至关重要。

1.3.2 钢筋施工能耗

钢筋施工能耗主要体现在运输、储存和加工过程。在运输过程中，要求运料人站在牢固地面，钢筋平稳上升，不得超重起吊，以确保运输安全，减少不必要的能源消耗。在储存时，要保证钢筋的存放条件，避免其受到雨水冲刷而生锈，因为生锈后的钢筋在使用时需要进行除锈处理，这会增加额外的能耗。在加工过程中，钢筋的弯曲、截断等操作也会消耗电能等能源。

1.3.3 模板工程能耗

模板工程在建筑施工中不可或缺，其能耗主要包括模板的制作、安装、拆除和周转使用过程中的能源消耗。模板的制作需要使用电锯、电刨等机械设备，这些设备的运行会消耗大量电能。在安装和拆除过程中，需要使用起重机等设备，同样会消耗能源。此外，模板的周转使用次数直接影响其能耗，若模板的质量好、设计合理，能够多次周转使用，则可降低单位建筑面积的模板能耗。

2. 节能施工技术策略

2.1 优化施工方案

合理规划施工进程，科学安排施工顺序，支持立体交叉作业，可充分利用建筑机械和施工设备，提高施工效率，减少设备闲置时间，从而降低能源消耗。例如，在高层建筑施工中，可安排主体结构施工与外墙装修施工适当交叉进行，在主体结构施工到一定楼层时，外墙装修即可从底部开始施工，这样能使起重机等设备得到更充分的利用，避免设备长时间等待。同时，要根据工程实际情况，合理调配人力和物力，避免出现“窝工”现象，提高劳动生产率，间接降低能源消耗。

2.2 选用节能设备与技术

在建筑施工中，应优先选用节能型施工设备。例如，选用节能型挖掘机，其相比传统挖掘机在相同工作时间内可降低 10%-20% 的燃油消耗；选用高效节能的起重机，可减少电能消耗。同时，积极采用节能施工技术，如采用太阳能光伏发电技术为施工现场的照明、小型设备供电。在一些大型建筑工地，可安装太阳能光伏板，将太阳能转化为电能储存起来，供夜间照明或小型电动工具使用。此外，还可采用节能型的混凝土搅拌技术，如采用强制式搅拌机，相比自落式搅拌机可提高搅拌效率，降低能耗。

2.3 加强施工现场能源管理

明确施工现场水源、电源的使用规范，合理分配各工作区域的水电份额。在办公区、休息区和施工区分别安装水电计量表，实时监测水电消耗情况，对超出定额的区域进行排查整改。例如，在施工区，根据不同施工阶段的用水用电需求，制定相应的水电使用计划，避免出现长流水、长明灯现象。同时，加强对施工现场能源使用的监督检查，定期对施工设备进行能耗检测，对能耗过高的设备及时进行维修或更换。此外，可对施工人员进行能源节约教育，提高其节能意识，使其在工作中养成良好的节能习惯。

2.4 利用可再生能源

在施工现场，积极推广使用太阳能、风能等可再生能源。太阳能热水器可满足施工现场生活热水需求，相比传统电热水器或燃气热水器可大幅降低能源消耗。在一些空旷的施工现场，可安装小型风力发电机，为施工现场的照明或小型设备供电。此外，还可利用地热能，通过地源热泵系统为施工现场的办公区域或休息区域提供供暖或制冷服务。可再生能源的利用不仅能降低对传统化石能源的依赖，减少碳排放，还能降低施工成本。

3. 案例分析

以某大型住宅小区建设项目为例，该项目总建筑面积为 20 万平方米，包括多栋高层住宅和配套商业建筑。在项目施工过程中，采取了一系列节能施工技术措施。首先，优化施工方案，将主体结构施工与二次结构施工、外墙装修施工进行合理穿插，使施工设备的利用率提高了30% 左右。其次，选用节能设备，如节能型塔吊、施工电梯等，与传统设备相比，能耗降低了 15% 左右。在施工现场能源管理方面，安装了水电智能计量系统，实时监测水电消耗，通过加强管理，水电消耗降低了 20% 左右。此外，利用太阳能光伏发电技术，为施工现场提供了 10% 左右的电力需求。通过这些节能措施的实施，该项目建筑施工初始能耗相比同类项目降低了 18% 左右，取得了显著的节能效果和经济效益。

结束语：建筑施工初始能耗的有效管控已成为建筑行业实现绿色转型的关键环节。本文通过对建筑材料、运输过程及施工工艺的能耗解构，证实了节能技术在降低施工阶段碳排放、提升资源利用率方面的显著价值。从水泥生产的标煤消耗到混凝土养护的能耗差异，从运输路线优化到可再生能源应用，每个环节的节能潜力都需通过技术创新与管理升级来释放。但建筑施工节能技术需向智能化监测、低碳材料研发、全周期能源管理方向深化，推动行业在“双碳”目标下实现高质量发展。

参考文献：

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