節(jié)能環(huán)保技術(shù)在建筑施工中的應(yīng)用

張靖邊，黃娜

（湖南交通工程學(xué)院，衡陽 421001）

1 前言

近年來，我國城市化進(jìn)程加速，每年新增建筑面積高達(dá)18 億-20 億平方米，大量建筑施工對資源和環(huán)境造成了巨大壓力。據(jù)數(shù)據(jù)顯示，建筑業(yè)的能源消費(fèi)占全社會(huì)總能源消費(fèi)的27.6%，其中建筑施工階段能耗達(dá)0.9億tce，占全國能源消費(fèi)總量的比重為1.9%。為推進(jìn)建筑行業(yè)的綠色發(fā)展，住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部辦公廳于2021 年發(fā)布了《綠色建造技術(shù)導(dǎo)則（試行）》，要求充分應(yīng)用綠色節(jié)能環(huán)保建造技術(shù)，推進(jìn)建筑行業(yè)的高質(zhì)量發(fā)展。在建筑工程施工過程中推廣應(yīng)用節(jié)能環(huán)保技術(shù)，實(shí)現(xiàn)資源節(jié)約和環(huán)境保護(hù)的可持續(xù)發(fā)展，具有重要意義。

2 建筑施工中應(yīng)用節(jié)能環(huán)保技術(shù)的意義

2.1 保護(hù)環(huán)境

保護(hù)環(huán)境已經(jīng)成為全社會(huì)的共識(shí)，現(xiàn)代化的建筑企業(yè)，需要樹立節(jié)能環(huán)保理念，應(yīng)用節(jié)能環(huán)保技術(shù)，充分發(fā)揮新材料、新工藝的價(jià)值，使建筑工程朝著綠色、節(jié)能環(huán)保的方向發(fā)展。應(yīng)用節(jié)能環(huán)保技術(shù)可以最大限度減少施工過程對環(huán)境的影響，具有節(jié)約資源、保護(hù)生態(tài)、減少污染等優(yōu)點(diǎn)[1]。它可以減少施工對周邊環(huán)境的破壞，降低施工噪音、廢氣、廢水對周邊環(huán)境的污染，保護(hù)生態(tài)平衡。

2.2 提高施工質(zhì)量和安全性

節(jié)能環(huán)保技術(shù)注重科技創(chuàng)新和規(guī)范管理，在確保施工質(zhì)量的同時(shí)，也可以提高施工過程的標(biāo)準(zhǔn)化、工藝化，從而顯著提高施工安全性。例如模架支撐技術(shù)的應(yīng)用，可以減少高處作業(yè)，降低安全隱患；精準(zhǔn)施工技術(shù)的應(yīng)用，可以減少人為誤差，提高質(zhì)量。

2.3 降低項(xiàng)目成本

節(jié)能環(huán)保技術(shù)的應(yīng)用可以有效降低工程造價(jià)，是實(shí)現(xiàn)項(xiàng)目的綠色化、集約化、信息化、產(chǎn)業(yè)化的重要手段之一。采用先進(jìn)節(jié)能技術(shù)和設(shè)備，可以減少施工過程中的能源消耗，降低后期運(yùn)行費(fèi)用；使用可再生、可循環(huán)利用材料，可以減少材料采購支出。合理安排施工計(jì)劃，可以提高生產(chǎn)效率，縮短工期，降低人力成本投入。

3 建筑施工中常見的節(jié)能環(huán)保技術(shù)

3.1 節(jié)能環(huán)保材料

建筑施工中，傳統(tǒng)建材的大量使用常帶來資源浪費(fèi)和環(huán)境污染等問題。應(yīng)用環(huán)保材料是實(shí)現(xiàn)綠色建筑施工的重要途徑之一。常見的節(jié)能環(huán)保建材包括混凝土外加劑、環(huán)保型混凝土、表面處理耐腐蝕涂料、玻璃鋼復(fù)合材料等。表1 為幾種新型環(huán)保材料的功能及環(huán)保效益。

表1 幾種新型節(jié)能環(huán)保材料的功能及環(huán)保效益

其中，混凝土外加劑是一種摻入混凝土中的化學(xué)品，可顯著提高混凝土的某些性能。例如，氟化學(xué)外加劑能顯著提高混凝土的抗?jié)B性和抗凍性，減少水泥用量達(dá)10%以上；高效減水劑能大幅降低混凝土的用水量，從而減少混凝土的收縮和乾縮裂縫；膨脹劑可通過在混凝土內(nèi)部產(chǎn)生微孔而減小混凝土的自收縮，提高抗?jié)B性。環(huán)保型混凝土是指在配制時(shí)考慮減少環(huán)境負(fù)荷的混凝土，例如高爐水泥混凝土、粉煤灰混凝土、廢棄物混凝土等。這些混凝土可利用工業(yè)廢棄物替代部分水泥原料，不僅具有一定的環(huán)保屬性，還可降低材料成本[2]。鋼材表面處理耐腐蝕涂料通過在鋼材表面涂覆耐腐蝕涂層，可顯著提高鋼材的抗腐蝕性能，延長使用壽命。常用的處理技術(shù)有熱浸鋅、耐候鋼、環(huán)氧涂料、聚氨酯涂料等。玻璃鋼是以玻璃纖維為增強(qiáng)材料的復(fù)合材料，具有高強(qiáng)度、輕質(zhì)、抗腐蝕等特點(diǎn)，在橋梁、管涵等建筑工程中使用玻璃鋼，可減少約30%的鋼材用量。

合理選用各類環(huán)保建材，可有效減少資源消耗，降低施工成本，推動(dòng)建筑工程綠色發(fā)展。建議在工程設(shè)計(jì)階段，根據(jù)項(xiàng)目實(shí)際需求選擇使用不同的環(huán)保建材，以發(fā)揮其最大環(huán)境效益。

3.2 節(jié)能技術(shù)

3.2.1 光伏發(fā)電技術(shù)

光伏發(fā)電技術(shù)是利用半導(dǎo)體材料的光電效應(yīng)，直接轉(zhuǎn)換太陽能為電能的技術(shù)。其原理是陽光照射到光伏電池板時(shí)，會(huì)激發(fā)電池板半導(dǎo)體材料中的電子，產(chǎn)生光生伏打電勢，形成光電流輸出。光伏電池板一般由硅材料制成，陽光照射硅材料時(shí)，硅原子會(huì)吸收光子的能量，電子躍遷到導(dǎo)帶，形成電子空穴對，在電場作用下形成光電流輸出。光伏發(fā)電系統(tǒng)的發(fā)電量P 計(jì)算公式為：

其中，P 表示光伏發(fā)電量，η 表示光伏板的轉(zhuǎn)換效率，A 表示光伏板的面積，I 表示太陽輻射強(qiáng)度，H 表示日照時(shí)間。該技術(shù)可廣泛應(yīng)用于建筑工程施工現(xiàn)場的臨時(shí)用電，為施工機(jī)械、臨時(shí)照明等設(shè)備供電，減少傳統(tǒng)能源消耗[3]。

3.2.2 地源熱泵技術(shù)

源熱泵系統(tǒng)通過與地下埋管形成的熱交換，利用地下相對恒定的低溫作為熱源與冷源，經(jīng)過熱泵循環(huán)將低品位熱能提升為高品位熱能，實(shí)現(xiàn)建筑環(huán)境的供暖與制冷。地源熱泵的工作原理遵循熱力學(xué)卡諾循環(huán)，通過蒸發(fā)、壓縮、凝結(jié)、膨脹四個(gè)過程完成熱量的傳遞與升溫。該技術(shù)可為施工現(xiàn)場的臨時(shí)建筑提供采暖與制冷，降低能源消耗，實(shí)現(xiàn)節(jié)能環(huán)保。

3.2.3 節(jié)水技術(shù)

建筑工程施工需大量用水，采用節(jié)水技術(shù)可減少水資源消耗。例如，收集施工污水經(jīng)處理后循環(huán)利用；混凝土養(yǎng)護(hù)時(shí)用薄膜覆蓋減少水分揮發(fā)；采用先進(jìn)管材、水龍頭等降低漏損；設(shè)置水表統(tǒng)計(jì)用水量，加強(qiáng)管理等措施，可顯著降低施工用水量，實(shí)現(xiàn)資源節(jié)約和環(huán)境保護(hù)。

3.3 廢棄物資源化技術(shù)

3.3.1 建筑垃圾回收再利用技術(shù)

建筑垃圾主要包括混凝土塊、磚塊、瓦片、鋼筋等。這些廢棄物經(jīng)過破碎機(jī)粉碎，然后篩分處理，可以獲得不同粒徑的再生骨料。這種骨料符合相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)要求，可用于混凝土基礎(chǔ)、地面層的配制，也可用于砌體堆砌和路基回填。相比自然砂石，再生骨料的抗壓強(qiáng)度更高，耐久性更好。這種技術(shù)不僅減少了采礦骨料的需求，而且充分利用了建筑廢棄物，實(shí)現(xiàn)了資源循環(huán)利用，對環(huán)境保護(hù)具有重要意義[4]。

3.3.2 污水處理再利用技術(shù)

在施工過程中產(chǎn)生大量污水，主要包括沖洗污水、人員生活污水等。這些污水可采用沉淀、過濾、中和、生物處理等方法，去除污染物，達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)?，F(xiàn)行污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)中，pH 值應(yīng)在6-9 范圍內(nèi)，懸浮物濃度不超過70mg/L，處理達(dá)標(biāo)后可用于場地灑水、車輛沖洗等。相比直接排放，這種技術(shù)可減少50%以上清水用量，并減少對周邊水體的污染。污水處理系統(tǒng)采用模塊化設(shè)計(jì)，占地面積小、投資成本低、操作簡易。

3.4 防治污染技術(shù)

建筑施工過程中，建筑垃圾、棄土棄渣以及廢氣、揚(yáng)塵等污染問題較為突出，直接影響周邊環(huán)境質(zhì)量。為有效防治各類污染，可采取如下幾種技術(shù)：（1）揚(yáng)塵污染防治技術(shù)?？稍谑┕がF(xiàn)場周圍設(shè)置隔離設(shè)施，減少揚(yáng)塵擴(kuò)散范圍；對裸露地表進(jìn)行抑塵劑噴灑；對料場和運(yùn)輸車輛進(jìn)行灑水抑塵等[5]，現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)要求揚(yáng)塵污染達(dá)標(biāo)排放濃度應(yīng)控制在0.3mg/m3以下。（2）噪聲污染控制技術(shù)。采用低噪聲施工機(jī)械和合理布置噪聲設(shè)備，設(shè)置隔聲屏障，并控制夜間施工時(shí)間，我國規(guī)定晝間施工場界噪聲控制在70 分貝以下，夜間不超過55 分貝。

4 案例分析

4.1 工程概況

本工程位于A 省B 市，為一座總建筑面積20 萬平方米的大型商業(yè)綜合體。地上建筑為地上三層，局部四層，地下一層，建筑主體采用鋼結(jié)構(gòu)，局部采用混凝土結(jié)構(gòu)。該工程于2019 年3 月開工建設(shè)，2021 年6 月已竣工投入使用。

4.2 節(jié)能環(huán)保施工措施

4.2.1 節(jié)能環(huán)保材料

該項(xiàng)目在節(jié)能環(huán)保材料方面采取了以下措施：使用保溫材料，工程采用50mm 厚的外保溫EPS 保溫板，其熱傳導(dǎo)系數(shù)僅為0.04W/m·K，明顯優(yōu)于普通保溫材料的0.06 W/m·K，能夠減少建筑物的能量損失；采用環(huán)保的輕質(zhì)砌塊，工程外墻選用240mm 厚的蒸壓加氣混凝土（AAC）砌塊，其主要原料為粉煤灰、水泥、石灰和氣化劑等，無放射性，屬于節(jié)能環(huán)保材料，AAC 砌塊相比紅磚能減少30%的水泥用量，45%的砂石用量；采用再生材料，部分混凝土采用粉煤灰替代部分水泥，利用這種工業(yè)副產(chǎn)物，減少水泥的使用量，降低建筑碳排放，粉煤灰置換率可達(dá)20%；使用低揮發(fā)性的環(huán)保涂料，內(nèi)外墻涂料選用低VOC 和無甲醛的環(huán)保涂料，減少有機(jī)揮發(fā)物的釋放。通過使用上述節(jié)能環(huán)保材料，該項(xiàng)目實(shí)現(xiàn)了資源節(jié)約和環(huán)境保護(hù)的目標(biāo)。

4.2.2 施工廢棄物資源化利用

項(xiàng)目施工過程中產(chǎn)生的廢棄物主要有混凝土棄渣、鋼筋屑、磚塊碎屑、建筑垃圾以及生活垃圾等。其中，混凝土棄渣約為520 噸，鋼筋屑約為208 噸，磚塊碎屑約為110 噸。針對這些廢棄物，項(xiàng)目部采取了資源化利用的措施：（1）對混凝土棄渣進(jìn)行回收再利用，經(jīng)過對棄渣中的鋼筋、水泥砂進(jìn)行篩分，可再制作成水泥砂漿，替代部分砂漿，減少建筑材料的消耗；（2）鋼筋屑和碎石經(jīng)過篩分后，可作為混凝土配料中的骨料再利用，替代部分天然骨料，節(jié)約資源；（3）磚塊碎屑經(jīng)過篩分處理后，可用于施工場地的夯實(shí)、林蔭道鋪設(shè)等，避免浪費(fèi)。通過對廢棄物的分類回收和資源化再利用，該項(xiàng)目最大限度地實(shí)現(xiàn)了建筑材料的節(jié)約再生，減少了施工過程對環(huán)境的影響，實(shí)現(xiàn)了節(jié)能環(huán)保的施工要求。

4.2.3 降噪施工

對于該項(xiàng)目的施工噪聲控制，主要采取了以下幾點(diǎn)措施：（1）合理安排施工時(shí)間，避開居民休息時(shí)間。白天施工時(shí)間控制在8：00-18：00，晚上和早上采取間歇性低噪聲施工，進(jìn)一步調(diào)整作業(yè)順序和工期，將高噪聲作業(yè)集中在同一時(shí)段完成。（2）對于距離居民區(qū)較近的施工區(qū)域，設(shè)置臨時(shí)聲屏障隔離噪聲傳播，聲屏為三層復(fù)合板材，總厚度25cm，理論隔聲量≥25dB。（3）采用低噪聲施工設(shè)備?；炷翑嚢枵究拷用駞^(qū)一側(cè)使用全封閉馬達(dá)，理論減噪5-10dB；挖掘機(jī)、裝載機(jī)選用低噪聲產(chǎn)品，噪聲按《建筑施工場界環(huán)境噪聲排放標(biāo)準(zhǔn)》執(zhí)行。（4）對于高噪聲設(shè)備如破碎機(jī)等，設(shè)置全封閉隔聲棚，做到設(shè)備全封閉。隔聲棚采用雙層鋼板，中間設(shè)置50mm 厚隔聲棉，理論隔聲量≥30dB。（5）監(jiān)測和記錄施工噪聲，并定期公布監(jiān)測結(jié)果，如噪聲超標(biāo)則停止相關(guān)作業(yè)整改。

4.2.4 封閉施工

為減少施工揚(yáng)塵污染，該項(xiàng)目對臨街施工面實(shí)行封閉管理。在施工現(xiàn)場四周搭設(shè)高達(dá)4 米的網(wǎng)狀圍擋，圍擋采用金屬支撐桿和塑料遮擋網(wǎng)，共使用金屬支撐桿2000 根，塑料遮擋網(wǎng)面積達(dá)到5000 平方米，圍擋嚴(yán)密性檢查合格后方可施工作業(yè)。對于高層建筑，每15 層設(shè)置1 層封閉施工保護(hù)層，在該層搭設(shè)圍蔽通道。施工落料過程中，還在高層施工作業(yè)外側(cè)搭設(shè)總長300 米的封閉式垂直運(yùn)輸管道，實(shí)現(xiàn)封閉輸送，防止建筑垃圾隨意拋灑。采取上述封閉施工措施，有效抑制了揚(yáng)塵污染，保護(hù)了周邊環(huán)境。

5 結(jié)論

綜上所述，通過應(yīng)用節(jié)能環(huán)保技術(shù)，可以有效降低建筑工程施工過程對環(huán)境的污染，實(shí)現(xiàn)資源節(jié)約和再利用，減少施工對生態(tài)環(huán)境的破壞，提高施工效率和質(zhì)量。我國應(yīng)進(jìn)一步加大對節(jié)能環(huán)保技術(shù)的研發(fā)與應(yīng)用力度，編制綠色施工目錄，指導(dǎo)工程單位及施工企業(yè)廣泛采用節(jié)能、環(huán)保的施工技術(shù)，不斷提升工程施工的可持續(xù)發(fā)展能力。