新疆瑪納斯河流域灌區(qū)工程節(jié)能分析

吳開(kāi)新

（新疆瑪納斯河流域管理局，新疆 石河子832000）

近年來(lái)， 隨著我國(guó)城市化進(jìn)程的迅猛發(fā)展使得我國(guó)建筑工程總量逐漸增大， 同時(shí)工程能耗逐漸增大的問(wèn)題非常明顯， 因此解決工程的能耗問(wèn)題可以很大程度地減少工程費(fèi)用。 大量學(xué)者研究了工程能耗問(wèn)題并且給出許多建設(shè)性的意見(jiàn)，吳小金［1］提出工程節(jié)能檢測(cè)方法可使用熱箱檢測(cè)、 紅外監(jiān)測(cè)及熱流計(jì)檢測(cè)；呂芳［2］發(fā)現(xiàn)統(tǒng)計(jì)回歸分析法可以在工程造價(jià)預(yù)算和控制中發(fā)揮巨大優(yōu)勢(shì)；朱學(xué)明［3］基于水利水電工程的團(tuán)隊(duì)建設(shè)、管理機(jī)制等方面，具體闡述了電氣節(jié)能的相關(guān)措施。 盡管前人［4-5］對(duì)工程能耗問(wèn)題進(jìn)行了大量探討， 但是基于實(shí)際工程具體能耗問(wèn)題做出的研究較少， 本文通過(guò)對(duì)瑪河流域灌區(qū)施工期和運(yùn)行期的具體能耗進(jìn)行分析， 對(duì)建設(shè)工程節(jié)能提出了一些建設(shè)性意見(jiàn)。

1 工程概況

瑪河流域灌區(qū)改造工程中東岸大渠， 長(zhǎng)約1.011km， 設(shè)計(jì)流量范圍為65～72m3/s， 渠系建筑物1座；新建西調(diào)渠節(jié)制退水閘1座，設(shè)計(jì)流量為35m3/s。其中，渠道工程規(guī)模較大，西調(diào)渠節(jié)制退水閘工程等級(jí)為3級(jí)。

2 工程能耗分析

2.1 施工期能源消耗種類及數(shù)量

在瑪河流域灌區(qū)，土石方施工、混凝土及瀝青混凝土施工、 施工輔助生產(chǎn)系統(tǒng)在施工期消耗的能源主要為柴油和汽油， 根據(jù)概算成果， 柴油消耗量5.76t，汽油消耗量1.84t。除此之外還有建設(shè)期運(yùn)送外來(lái)物資的場(chǎng)外運(yùn)輸能耗， 灌區(qū)改造對(duì)外交通運(yùn)輸總量99t，主要運(yùn)輸物及其運(yùn)輸量如表1，施工期能耗匯總?cè)绫?。

經(jīng)估算，主要消耗能源：柴油5.76t、汽油1.84t，折合標(biāo)準(zhǔn)煤11.10t。 由此可看出，新疆瑪河灌區(qū)建設(shè)和節(jié)水改造工程期間的當(dāng)?shù)啬茉垂?yīng)能力和總供應(yīng)量可滿足該項(xiàng)目需求。

表1 施工外來(lái)物資材料運(yùn)輸能耗指標(biāo)

表2 施工期能耗統(tǒng)計(jì)、分析匯總

瑪河灌區(qū)建設(shè)期間的建筑材料運(yùn)輸， 土方開(kāi)挖運(yùn)輸，混凝土加工和澆筑，金屬結(jié)構(gòu)加工和運(yùn)輸都使用大量的機(jī)械和設(shè)備，消耗大量的石油和電力，為此應(yīng)提高施工單位節(jié)能降耗意識(shí)， 加強(qiáng)對(duì)施工現(xiàn)場(chǎng)的管理，節(jié)能措施主要來(lái)自建材的生產(chǎn)和運(yùn)輸、機(jī)械設(shè)備的配置、建筑廠房，廢渣場(chǎng)的布置和辦公室和生活設(shè)施等方面。

瑪河灌區(qū)對(duì)外交通運(yùn)輸總量98.54t， 其中水泥0.52t，鋼材74.45t，木材15.98t，油料7.59t。單位土石方施工時(shí)， 雖然容積大的挖掘機(jī)生產(chǎn)效率比容積小的要高，且能耗較低，但容積大的挖掘機(jī)造價(jià)高，運(yùn)行和維護(hù)費(fèi)用較高， 使用于開(kāi)挖強(qiáng)度不高的部位經(jīng)濟(jì)性相對(duì)較差，因此工程挖方全部采用1m3挖掘機(jī)進(jìn)行生產(chǎn)，對(duì)于渠道及小的建筑物基坑施工是合適的；空壓機(jī)和攪拌機(jī)是混凝土生產(chǎn)系統(tǒng)的主要耗能設(shè)備，因此應(yīng)選擇效率高、能耗相對(duì)較低的活塞式空壓機(jī)，并且選擇傳輸效率較好的齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)， 可以減少攪拌機(jī)的能量損失。

2.2 運(yùn)行期能耗

本工程運(yùn)行期間的能耗包括管理站內(nèi)的工程管理及職工生活能耗。

2.2.1 管理區(qū)

根據(jù)瑪河灌區(qū)改造需要，分別在豐產(chǎn)坪水庫(kù)、第二水利管理站、 第三水利管理站新建管理站房3座，建筑單體面積：298.66m2。 初步估計(jì)管理區(qū)每天消耗電能45kW·h，則每年耗電22579kW·h，折合標(biāo)準(zhǔn)煤2.78t。 運(yùn)行期能耗如表3。

表3 管理區(qū)運(yùn)行期能耗

根據(jù)對(duì)管理區(qū)及巡視檢修能耗的分析， 可以對(duì)工程總體能耗進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，如表4。

表4 運(yùn)行期能耗統(tǒng)計(jì)、分析

由以上計(jì)算可看出， 本工程運(yùn)行期間能源消耗主要用于閘門啟閉設(shè)備及管理區(qū)日常消耗， 主要消耗能源為電能，年運(yùn)行能耗2.10t 標(biāo)準(zhǔn)煤。

2.2.2 巡視、檢修用車

為了嚴(yán)格控制工程質(zhì)量管理， 保證工程的正常運(yùn)行，在工程運(yùn)行管理期間配備巡視車輛，對(duì)渠道工程全線每?jī)商爝M(jìn)行一次巡視，每次巡視距離2km。 巡視車輛年汽油油耗量0.04t，能耗為0.06t標(biāo)準(zhǔn)煤。

工程在運(yùn)行過(guò)程中，如發(fā)生突發(fā)事件，需用載重車輛運(yùn)送材料進(jìn)行搶修。 由于發(fā)生事故的不可預(yù)見(jiàn)性，保守估計(jì)應(yīng)急檢修用車車次為10次，檢修材料來(lái)自石河子市，估計(jì)年柴油油耗量為0.13t，能耗為0.19t標(biāo)準(zhǔn)煤。 運(yùn)行期巡視、檢修用車能耗如表5。

表5 運(yùn)行期巡視、檢修用車能耗

3 施工期節(jié)能措施

3.1 施工時(shí)序

由于施工期處于夏季時(shí)段， 因此保證施工程序和施工進(jìn)度的合理安排， 并盡可能降低溫度控制的能耗是工程能耗的重中之重。因此應(yīng)該盡量在6～8月以外時(shí)間進(jìn)行混凝土施工， 即便在高溫季節(jié)澆筑混凝土，也應(yīng)該選擇傍晚澆筑，避免高溫強(qiáng)曬；同時(shí)，要盡可能控制運(yùn)輸次數(shù)，時(shí)刻檢測(cè)倉(cāng)庫(kù)表面的溫度；考慮到預(yù)冷混凝土的溫升問(wèn)題， 嚴(yán)格控制運(yùn)輸混凝土的時(shí)間和澆筑前庫(kù)房表面的暴露時(shí)間則是很有必要的，在運(yùn)輸和庫(kù)房表面采取隔熱措施進(jìn)行預(yù)冷，并且保證混凝土的溫度恢復(fù)率不大于0.25。

3.2 施工設(shè)備配置

瑪河灌區(qū)工程土石方和混凝土的運(yùn)輸量較大，因此合理配置運(yùn)輸設(shè)備對(duì)節(jié)能降耗至關(guān)重要。 由于柴油車的運(yùn)輸節(jié)能效果比汽油車好很多， 因此可以考慮利用柴油車取代汽油車。 汽油車的熱效率較柴油車高，其最低比油耗為205～240g/（kW·h），汽油車油耗為280～310g/（kW·h），它們的平均熱效率分別相當(dāng)于38%和29%；再者柴油車的油耗低、功率大，1991年的數(shù)據(jù)顯示， 全國(guó)公路運(yùn)輸部門柴油車的平均油耗為4.6L/（100t·km），汽油車油耗6.9L/（100t·km）；同時(shí)，柴油車的運(yùn)輸能量利用率較汽油車高，運(yùn)輸能量利用率定義為運(yùn)輸有效載荷所做的功 （即有效能）與燃料消耗的能量之比。 柴油車的運(yùn)輸能量利用率6.0%，汽油車4.4%，所以采用柴油車可節(jié)約燃油約1/3。

根據(jù)所運(yùn)輸貨物的噸位， 汽車的噸位組成可適當(dāng)調(diào)整。中型車輛被用作貨運(yùn)車輛，運(yùn)輸大噸位貨物時(shí)車輛可能動(dòng)力不足或者效率低下， 運(yùn)送小貨物時(shí)又會(huì)出現(xiàn)“大材小用”的現(xiàn)象。 例如，總重量超過(guò)20t的大型卡車的油耗僅為中型車輛的30%。 因此，合理調(diào)整汽車的噸位結(jié)構(gòu)可達(dá)降低油耗的目的。

3.3 施工區(qū)交通能耗

施工區(qū)公路等級(jí)較低會(huì)產(chǎn)生兩方面不良后果：①大噸位車輛行駛受限， 合理調(diào)整汽車噸位組成會(huì)受到影響；②汽車的平均速度很低，增加了油耗。 因此，在施工期間，必須加強(qiáng)施工區(qū)交通網(wǎng)絡(luò)的維護(hù)，確保行車道路路面的工程質(zhì)量，并及時(shí)清理道路，修復(fù)受損道路。

4 運(yùn)行期節(jié)能措施

4.1 金屬結(jié)構(gòu)及機(jī)電設(shè)備

在金屬結(jié)構(gòu)和機(jī)電設(shè)備方面，選擇能耗低、效率高、技術(shù)先進(jìn)的閘閥和閥門開(kāi)合機(jī)械；合理分配和使用開(kāi)合機(jī)械，以減少和避免機(jī)械空轉(zhuǎn)或過(guò)度運(yùn)行；加強(qiáng)開(kāi)合機(jī)械的維護(hù)，使其保持良好的工作狀態(tài)。

4.2 電器設(shè)備及照明

在電器設(shè)備和照明方面， 工程設(shè)計(jì)應(yīng)通過(guò)對(duì)技術(shù)、經(jīng)濟(jì)、能源和環(huán)境條件的綜合分析和比較，堅(jiān)決貫徹節(jié)能降耗的設(shè)計(jì)思想。充分考慮項(xiàng)目特點(diǎn)，樹(shù)立節(jié)能目標(biāo)，分析耗能指標(biāo)，調(diào)整節(jié)能措施，通過(guò)綜合比較，擇優(yōu)選取最佳設(shè)計(jì)方案；同時(shí)采用節(jié)能新技術(shù)和新工藝，對(duì)高耗能落后產(chǎn)品和設(shè)備實(shí)行淘汰制度。

4.3 措施建議

（1）以“創(chuàng)建節(jié)約型社會(huì)”為指導(dǎo)，提高全員節(jié)能的觀念，增強(qiáng)職工的節(jié)能意識(shí)。 做到“環(huán)境保護(hù)”“自愿節(jié)能”，轉(zhuǎn)變傳統(tǒng)的粗放管理模式，向集約型節(jié)能發(fā)展，完善與市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)競(jìng)爭(zhēng)所匹配的節(jié)能管理運(yùn)行機(jī)制。

（2）增強(qiáng)能耗運(yùn)行管理，控制技術(shù)、經(jīng)濟(jì)、環(huán)境保護(hù)的合理性與可實(shí)施性， 以減少運(yùn)行過(guò)程中各個(gè)環(huán)節(jié)的損失和浪費(fèi)， 更加合理有效地利用能源。 加強(qiáng)技術(shù)管理，對(duì)運(yùn)行維護(hù)中產(chǎn)生的問(wèn)題進(jìn)行及時(shí)、有效的研究，提出有效對(duì)策。 分析事故，研究和改進(jìn)維修的方法，充分完善監(jiān)控系統(tǒng)的技術(shù)指標(biāo)，使設(shè)備達(dá)到良好運(yùn)行。

（3）制定具體的節(jié)能措施和節(jié)能目標(biāo)，逐層分解實(shí)施。制定節(jié)能獎(jiǎng)懲制度，對(duì)節(jié)約能源的人和單位予以獎(jiǎng)勵(lì)， 對(duì)浪費(fèi)能源或達(dá)不到節(jié)能目標(biāo)的人或單位進(jìn)行處罰，形成獎(jiǎng)勵(lì)節(jié)能和懲罰浪費(fèi)的約束機(jī)制。

5 結(jié)語(yǔ)

綠色環(huán)保節(jié)能理念在工程施工和工程管理過(guò)程中應(yīng)當(dāng)被充分重視，施工過(guò)程中的施工時(shí)序問(wèn)題、設(shè)備配置及交通能耗，運(yùn)行期的機(jī)電設(shè)備、電器照明問(wèn)題的合理安排不僅能夠減少工程成本， 還能促進(jìn)建筑行業(yè)向綠色建筑方向發(fā)展。