建筑施工過程中節能技術的應用
——以3D打印建筑為例

封永梅

(成都職業技術學院，成都 610000)

1 節能技術

節能技術是指在建筑施工過程中應用先進的技術來達到節約能源、保護環境的目的，可以理解為在建筑施工過程中，利用技術手段，將不必要的能耗降至最低。比如，可以將建筑的高度、長度、寬度以及建筑布局進行合理規劃，具體劃分是根據所需節約能源類型而劃分。目前，已經得到應用的節能技術有如下幾個，如節電技術、節煤技術、節油技術、節水技術、節氣技術、工藝改造節能技術。節能技術體現在建筑施工的各個方面，如：以節能環保理念設計建筑施工方案；對建筑施工的材料進行選擇，始終落實節能環保的要求；對地面鋪設時體現環保觀念；落實建筑工程時減少對資源的浪費，并減少資源輸入。

2 房屋建筑施工中節能施工技術原則

建筑施工過程中節能技術的應用，以兩大原則為準，以此來確保人們居住環境的舒適度、建筑材料的節能性以及房屋建筑的經濟適用性。

A.選材以綠色節能為主。房屋在建造過程中會產生大量粉塵，如果不選用節能環保的材料，將會對環境產生很大威脅，也將污染空氣，給人類生存造成極大危害。如果設計不合理，也會過多使用資源，這將是對資源的最大浪費，后續也會產生一系列不良影響。

B.施工以綠色節能為主。現實生活中，資源浪費現象非常普遍，建筑施工也不例外。比如，建筑材料沒有充分利用，隨意丟棄，導致建筑材料不能很好地物盡其用。

3 房屋建筑工程節能施工技術現狀

房屋建筑工程節能施工技術是現代新興技術，其具有復雜性和系統性特點，因此實施起來具有較大困難。同時考慮到建筑選材的節能環保型以及建筑施工過程中施工技術的高標準要求，其實施起來更加不易。盡管我國已經出臺了建筑節能施工的相關政策，但是因為以上局限，節能施工技術現狀仍不容樂觀，這就需要政府相關部門大力做好宣傳工作，加強人們對房屋建筑節能技術的認可，使得房屋建筑節能技術更容易被人們接受。

4 建筑工程施工節能技術—3D打印

4.1 3D打印建筑概念

快速成型技術有很多，3D打印技術屬于其中的一種。3D打印又可以稱之為增材制造。3D打印以數字模型為依托，具體應用各種黏合材料，比如粉末狀金屬或者塑料等可黏合材料，通過逐層打印，層層黏合的方法來建造物體。3D打印建筑技術也屬于打印技術的一種，與其他技術相比，3D打印建筑技術應用的打印機占地面積更大，具體的大小取決于建筑面積的大小。常用的建筑打印機有應用大型3D打印機和專用打印油墨一體機，運用以上打印機可以完成建筑一體化打印。在整個操作過程，打印機根據計算機設置的數字模型，將窗戶、預埋件、水、電、氣、暖等預占空間留出，方便后續安裝。同時，內墻、外墻、地面的粉刷工作也會同時進行。隨著打印機將屋頂封頂工作進行完畢，一座完整的建筑就會出現在你的眼前。應用該項技術，不僅可以減少人工勞動力的輸入，大大提高工作效率，同時打印過程中，幾乎不會浪費任何建筑施工材料，大大節約了能源，降低了成本。資料記載，一座200m2的建筑應用3D打印技術，可以在短短幾個小時內完成。

圖1 3D打印四合院Fig.1 3D print quadrangle dwellings

4.2 3D打印建筑技術原理

傳統打印機有兩種，一種是激光打印，一種是油墨打印，以上兩種打印機打印的是二維布局，而3D打印機用的是建筑原材料，打印的是三維立體。3D打印建筑技術應用多種先進技術，將電子制圖技術、掃描技術、數據傳輸技術、材料熔化技術等融合在一起。打印機打印原理可以通俗理解為：計算機建模，將打印機與計算機連接，將打印材料裝入打印機，通過計算機控制進行打印，最終將打印的三維立體模型黏合在一起，就變成了建筑實物。

4.3 3D打印過程

三維設計。進行三個維度的設計，這個過程利用計算機建模軟件進行。設計完成后，再將建成的三維模型按照功能區進行逐層截面，如圖2所示。

圖2 計算機建模軟件建模Fig.2 Modeling of computer software modeling

切片處理。將建成的三維模型按照功能區進行逐層截面，此步操作稱為切片。將打印機與計算機相連，數據傳輸到打印機并設置參數，打印機讀取文件中的橫截面信息，并將該指示傳輸給打印機，打印機接收到信號后，將截面逐層打印出來。

完成打印。打印機根據黏合的指示進行逐層黏合，從而制造出一個實體。這種技術部幾乎可以打印出人類需要的任何物品。3D打印機的分辨率是足夠的，對于大多數物品，曲面部分可能有些粗糙，如果想獲得更高分辨率的物品，可以通過以下方法：用3D打印機打印大一點的物品，然后將表面磨光滑，即可得到高分辨率物品。 打印技術路線圖，即3D打印包括三維設計、切片處理、完成打印3個過程。

4.4 3D打印的環保性

傳統施工無疑會用到鋼筋混凝土等建筑原材料，而3D打印技術改變了這一模式，不僅可以減少原材料的浪費，更避免了產生污染的建筑施工環節。傳統建筑施工過程需經過混凝土攪拌、打地基、和水泥等，同時施工過程中會造成許多資源浪費，對環境造成嚴重威脅。而3D打印技術的應用，在建筑施工過程中不會產出新的建筑垃圾，同時使用環保建材，替代磚、鋼筋、水泥等材料，可減少廢氣產生，降低對環境的污染，利于環保。

圖3 3D打印技術路線圖Fig.3 3D print technology roadmap