水利水電工程施工期能耗及其節(jié)能措施分析

楊 成

（甘肅省節(jié)能投資有限責(zé)任公司，甘肅 蘭州 730000）

水利水電工程施工期能耗及其節(jié)能措施分析

楊 成

（甘肅省節(jié)能投資有限責(zé)任公司，甘肅 蘭州 730000）

水利水電工程施工過程中會產(chǎn)生大量的能耗，若未對施工現(xiàn)場進(jìn)行合理規(guī)劃和嚴(yán)格控制會對周邊環(huán)境造成生態(tài)污染。文章對水利水電工程施工期能耗進(jìn)行分析，闡述常規(guī)節(jié)能措施，最后結(jié)合工程實(shí)例對該工程施工期間產(chǎn)生的能耗進(jìn)行計算，并提出具體的節(jié)能措施，為類似工程節(jié)能管理提供參考。

水利水電工程；施工能耗；耗油量；節(jié)能降耗；生態(tài)污染

1 概述

水利水電工程是一項(xiàng)綜合性較強(qiáng)且技術(shù)較為復(fù)雜的系統(tǒng)工程項(xiàng)目。水利工程修建的主要作用是對水資源進(jìn)行合理開發(fā)和規(guī)劃，避免水害的發(fā)生。水利節(jié)能必須貫穿于工程建設(shè)始末，從工程設(shè)計階段就對工程不良地質(zhì)處理、水害防治等進(jìn)行綜合考量，保證水利工程建設(shè)與周邊環(huán)境的和諧，提高水利工程施工的穩(wěn)定性。

2 水電工程施工期能耗分析計算

2.1 施工設(shè)備能耗計算

水利水電工程施工設(shè)備能耗主要為燃油以及電能，其中土石方開挖以及填筑施工項(xiàng)目產(chǎn)生的能耗最大，以油耗為主；噴錨支護(hù)、灌漿和基礎(chǔ)處理項(xiàng)目施工能耗主要為電耗；油品或電能消耗的處理需以計算為基礎(chǔ)，計算步驟如下：（1）獲得某個施工作業(yè)項(xiàng)目設(shè)備的能耗量；（2）按照一定類型對能耗進(jìn)行分類和匯總；（3）對某項(xiàng)作業(yè)每種能源的單元能耗指標(biāo)進(jìn)行計算，也就是該作業(yè)各種能耗總量和該作業(yè)總工程量的比值；（4）依據(jù)作業(yè)特征及階段性工程量對年度各類能耗量進(jìn)行計算；（5）對分年度各種能耗量進(jìn)行匯總，得出總能耗量。

2.2 施工輔助能耗計算

施工輔助能耗主要由施工輔助生產(chǎn)系統(tǒng)能耗以及施工輔助廠房倉庫能耗等共同組成。施工輔助生產(chǎn)系統(tǒng)主要為砂石骨料加工系統(tǒng)、混凝土生產(chǎn)系統(tǒng)、綜合加工系統(tǒng)等，其中施工輔助廠房的能耗主要為電耗，在計算過程中可將廠房倉庫作為整體項(xiàng)目進(jìn)行施工設(shè)備能耗計算。

2.3 營地能耗計算

營地能耗是指工程邊界范圍內(nèi)承包商、建設(shè)方等單位在辦公、生活中產(chǎn)生的能耗。結(jié)合施工必備電器設(shè)備等確定具體的用電評價指標(biāo)，依據(jù)施工作業(yè)人員數(shù)量、人均占地面積指標(biāo)以及能耗指標(biāo)等對分年度能耗量進(jìn)行計算，在工程建設(shè)階段，分年能耗量統(tǒng)計匯總得出工程施工現(xiàn)場的能耗總量數(shù)值。

3 水利水電工程施工期間節(jié)能措施

3.1 合理使用施工設(shè)備

施工設(shè)備是產(chǎn)生施工能耗的主要來源，在施工階段需加強(qiáng)對施工設(shè)備的管控。為保證其運(yùn)行穩(wěn)定，需加強(qiáng)日常的養(yǎng)護(hù)，有效控制設(shè)備老化損壞問題。為保證設(shè)備的使用壽命，需要全面了解設(shè)備類型和運(yùn)作特征，通過管護(hù)發(fā)揮設(shè)備的利用價值，有效控制能耗。

3.2 通過施工技術(shù)改進(jìn)降低能耗

3.2.1 墻體施工。建筑施工過程中，對于承重墻均采用整塊磚平砌作業(yè)方式，按照橫向或縱向?qū)锥催M(jìn)行合理布設(shè)。對于空心磚，不能鑿開，采用實(shí)心磚進(jìn)行外砌，但需要按照預(yù)制順序進(jìn)行。施工人員必須依據(jù)施工方案進(jìn)行操作，不得隨意改變工序，不能使用水泥填充孔洞。此類施工技術(shù)可有效控制病害，避免了墻體通縫或冷熱橋等問題，降低了能耗。施工人員應(yīng)全面深入了解施工圖紙和工藝，科學(xué)設(shè)置施工方案，保證砌塊排列整齊且美觀。

3.2.2 門窗施工。建筑外墻施工的關(guān)鍵環(huán)節(jié)是門窗，需保證門窗、玻璃扇的密封性，避免對建筑能耗造成較大影響。對于施工材料的選擇，木質(zhì)和塑料的門窗的傳熱系數(shù)與鋁材料相較而言更低，而雙層玻璃的導(dǎo)熱系數(shù)也比單層玻璃低，產(chǎn)生的建筑能耗也相對較低。在選擇門窗材料時，需要從經(jīng)濟(jì)和能耗兩個角度出發(fā)，選擇雙層玻璃。實(shí)際施工過程中，需檢查門窗的抗風(fēng)壓性以及防水性能，同時檢查門窗的邊框和垂直度，控制門窗間的空隙數(shù)量和寬度。此外還需要檢查玻璃扇及其間的密封條，防止外部雨水向室內(nèi)滲透。對于推拉窗，需要對軌槽位置進(jìn)行密封處理，若縫隙較大則可以填充密封膏。

3.2.3 屋面施工。施工過程中，需要對屋面進(jìn)行合理設(shè)計保證保溫效果。所以應(yīng)謹(jǐn)慎選擇施工材料，可從密度、吸水率以及傳熱系數(shù)3個參數(shù)入手進(jìn)行比較分析，盡量選擇保溫性能較高的新型材料。在防水層以及屋面中，應(yīng)用保溫型材料可以優(yōu)化建筑的保溫效果，并對防水層進(jìn)行有效防護(hù)。屋面施工中，屋面材料多通過正鋪設(shè)法進(jìn)行作業(yè)，也可綜合使用保溫材料。此外，需應(yīng)用珍珠巖和浮石等材料與水泥按照一定的比例進(jìn)行混合完成澆筑作業(yè)。

3.3 加強(qiáng)對建筑可再生能源的利用率

建筑施工中可采用可再生能源，例如可在建筑主體的適宜部位安裝新型太陽能設(shè)備，將太陽能轉(zhuǎn)化為電能，為現(xiàn)場供電。

4 實(shí)例分析

某水利樞紐工程擬建二線船閘為3000t船閘，位于一線船閘右側(cè)。一、二線船閘中心線平行，間距120m，兩線船閘上閘首上游端線齊平，主體段位于壩軸線下游，上下游靠船墩左側(cè)布置，船閘主體段及上下引航道總長約為2479m。

4.1 能耗分析

該工程施工設(shè)備能耗分為油耗及電耗，土石方開挖過程中使用的挖掘機(jī)、自卸汽車等都是主要的油耗設(shè)備，灌漿和基礎(chǔ)處理使用的灌漿泵、灰漿攪拌機(jī)是主要的電耗設(shè)備，混凝土澆筑產(chǎn)生的油耗和電耗較大。施工輔助生產(chǎn)系統(tǒng)消耗的能源主要有電能、柴油以及汽油。生產(chǎn)性建筑物主要有施工廠房以及材料設(shè)備堆放倉庫，消耗的能源主要為電能，其中照明設(shè)備產(chǎn)生的能耗量最大。在工程建設(shè)的高峰期，參與施工作業(yè)的人員數(shù)量高達(dá)千人，為此需建立生活福利房屋共11000m2，其中會消耗大量電能。依據(jù)施工過程中產(chǎn)生的能耗對能耗總量以及利用率進(jìn)行計算，如表1所示：

表1 分年度耗電量（單位：萬/kW·h）

由上表1可知，該工程施工期產(chǎn)生的能耗量較大，通過施工期能耗分析可知耗能較大的項(xiàng)目為土石方工程、混凝土澆筑工程及施工輔助企業(yè)，能耗設(shè)備主要有挖掘機(jī)、自卸汽車、推土機(jī)以及混凝土泵等。因此需要針對上述能耗特征編制施工技術(shù)方案，將節(jié)能措施落實(shí)至施工材料、施工設(shè)備、施工工藝上，以控制工程施工成本，提高工程的經(jīng)濟(jì)效益。

4.2 節(jié)能措施

4.2.1 主要施工設(shè)備選型及其配套。該工程施工高峰期，工程量如下：30d土方開挖量為429200m3，30d的石方開挖量為258400m3，30d的混凝土澆筑施工量為59500m3，為滿足施工要求，降低能耗，采用大型施工設(shè)備，降低能耗定額。施工單位決定采用3m3液壓挖掘機(jī)、15t自卸汽車?；炷翝仓捎昧锊廴雮}或者是直接入倉形式，上部采用QTZ31.5（4075）塔吊起吊，混凝土施工量為0.75m3。

4.2.2 主要施工技術(shù)和工藝選擇。該工程石方明挖嚴(yán)格遵循自上而下的施工順序，進(jìn)行淺孔梯段爆破（如圖1所示），邊坡會出現(xiàn)不同程度的預(yù)裂。梯段高度需要依據(jù)施工實(shí)際情況進(jìn)行分級，采用氣腿鉆進(jìn)行鉆孔，3m3挖掘機(jī)裝與15t自卸汽車配合運(yùn)行將土方運(yùn)送至渣場，回填灌漿前需要合理設(shè)置灌漿孔，固結(jié)灌漿通過手風(fēng)鉆鉆孔輔助完成，灰漿攪拌機(jī)進(jìn)行施工材料拌合，并通過TBW200/40灌漿泵進(jìn)行灌漿。

圖1 淺孔梯段爆破示意圖

4.2.3 施工輔助生產(chǎn)系統(tǒng)及其施工工廠設(shè)計。工程建設(shè)過程中，砂石加工系統(tǒng)和混凝土拌合系統(tǒng)需盡量布設(shè)在施工作業(yè)面周邊，縮短材料運(yùn)輸距離，將混凝土拌合系統(tǒng)安置在船閘主體，便于混凝土材料運(yùn)送，降低了運(yùn)輸過程中產(chǎn)生的能耗。砂石加工和混凝土拌合設(shè)備也盡量采用新型節(jié)能型設(shè)備。供風(fēng)系統(tǒng)進(jìn)行統(tǒng)一集中布設(shè)，并建立配套的集中控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)對多個工作機(jī)組的控制工作。同時，由于該工程所處地區(qū)的水質(zhì)較好，因此在降水量較小的季節(jié)，原水無需經(jīng)過處理可直接投入使用，汛期經(jīng)過沉淀后便可用于生產(chǎn)。為實(shí)現(xiàn)節(jié)能降耗目的，需要在壩區(qū)以及施工人員生活區(qū)設(shè)置一個高位水箱，滿足施工水壓要求，水源可順利輸至各作業(yè)面。

5 結(jié)語

綜上所述，為實(shí)現(xiàn)節(jié)能環(huán)保目的，有效維護(hù)生態(tài)環(huán)境，促進(jìn)水利工程生產(chǎn)的可持續(xù)發(fā)展，需要全面落實(shí)節(jié)能降耗措施。對施工信息進(jìn)行采集和處理，計算能耗，如油耗和電耗。對于工程能耗量較大的施工環(huán)節(jié)，需有效辨識能耗環(huán)節(jié)，依據(jù)工程施工實(shí)際情況采用具有針對性且可行性較高的節(jié)能措施，在降低能耗的同時提高能源的利用率，提高工程的社會效益和經(jīng)濟(jì)效益。

[1]金珍宏．白鶴灘水電站施工期能耗量分析方法[J]．水利水電技術(shù)，2012，43（11）.

[2]王新岐，陳姣，王朝輝，等．瀝青混合料施工機(jī)械能耗量評價研究[J]．筑路機(jī)械與施工機(jī)械化，2015，32（11）.

（責(zé)任編輯：秦遜玉）

TV52

1009-2374（2017）12-0231-02

10.13535/j.cnki.11-4406/n.2017.12.118

楊成（1980-），男，甘肅平?jīng)鋈?，甘肅省節(jié)能投資有限責(zé)任公司中級工程師，研究方向：建筑施工管理。

A