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)場進行合理規(guī)劃和嚴格控制會對周邊環(huán)境造成生態(tài)污染。文章對水利水電工程施工期能耗進行分析，闡述常規(guī)節(jié)能措施，最后結(jié)合工程實例對該工程施工期間產(chǎn)生的能耗進行計算，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綜合性較強且技術(shù)較為復(fù)雜的系統(tǒng)工程項目。水利工程修建的主要作用是對水資源進行合理開發(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目產(chǎn)生的能耗最大，以油耗為主；噴錨支護、灌漿和基礎(chǔ)處理項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)項目設(shè)備的能耗量；（2）按照一定類型對能耗進行分類和匯總；（3）對某項作業(yè)每種能源的單元能耗指標進行計算，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行計算；（5）對分年度各種能耗量進行匯總，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目進行施工設(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，依據(jù)施工作業(yè)人員數(shù)量、人均占地面積指標以及能耗指標等對分年度能耗量進行計算，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，在施工階段需加強對施工設(shè)備的管控。為保證其運行穩(wěn)定，需加強日常的養(yǎng)護，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)備類型和運作特征，通過管護發(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行合理布設(shè)。對于空心磚，不能鑿開，采用實心磚進行外砌，但需要按照預(yù)制順序進行。施工人員必須依據(jù)施工方案進行操作，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)濟和能耗兩個角度出發(fā)，選擇雙層玻璃。實際施工過程中，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，需要對屋面進行合理設(shè)計保證保溫效果。所以應(yīng)謹慎選擇施工材料，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，并對防水層進行有效防護。屋面施工中，屋面材料多通過正鋪設(shè)法進行作業(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行混合完成澆筑作業(yè)。

3.3 加強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、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、自卸汽車、推土機以及混凝土泵等。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、15t自卸汽車。混凝土澆筑采用溜槽入倉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。該工程石方明挖嚴格遵循自上而下的施工順序，進行淺孔梯段爆破（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)施工實際情況進行分級，采用氣腿鉆進行鉆孔，3m3挖掘機裝與15t自卸汽車配合運行將土方運送至渣場，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，灰漿攪拌機進行施工材料拌合，并通過TBW200/40灌漿泵進行灌漿。

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，便于混凝土材料運送，降低了運輸過程中產(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)進行統(tǒng)一集中布設(shè)，并建立配套的集中控制系統(tǒng)，實現(xiàn)對多個工作機組的控制工作。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，為實現(xiàn)節(jié)能環(huán)保目的，有效維護生態(tài)環(huán)境，促進水利工程生產(chǎn)的可持續(xù)發(fā)展，需要全面落實節(jié)能降耗措施。對施工信息進行采集和處理，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)濟效益。

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[2]王新岐，陳姣，王朝輝，等．瀝青混合料施工機械能耗量評價研究[J]．筑路機械與施工機械化，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)鋈耍拭C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。

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