航道改线工程中的能耗分析

航道改线工程中的能耗分析

根据国外的相关研究，在施工期间（包括施工期和施工期），建筑物的材料、运输和施工能耗可以为建筑的总生命周期（包括建设期和运营期）中的10%30%。1施工过程能耗护岸工程在建设过程中需要消耗大量的建筑材料,而建筑材料在制造运输和组装的过程中都需要消耗大量能源,使用大量施工和运输机械(如卡车、吊车、搅拌机等),借鉴生命周期的概念,将护岸工程建设期分为生产环节、运输环节和施工环节。总能耗E式中:E式中:n为建筑物施工所用建筑材料的种类总数;QE式中:n为建筑物施工所用建筑材料的种类总数;QE式中:m为建筑物的施工过程总数;n为建筑物施工所用建筑材料和施工机械的种类总数;Q2实例分析2.1航道护岸类型京杭运河常州市区段改线工程全长45.589km,航道按Ⅲ级航道标准建设,主要采用的护岸类型分为:1)重力式混凝土灌砌块石护岸;2)衡重式砌石部分花岗岩贴面护岸;3)钢筋混凝土悬臂式护岸;4)悬臂式护岸+(绿化)护坡。2.2能耗清单1工程材料核算常州航道改线工程护岸工程中各类型护岸的主要消耗材料及数量见表1。因为后期能耗计算时缺乏相应数据,将碎石、块石、条石统一归为石料。工程建筑材料统计中,木材、黄砂、石料数据为体积单位,在能耗计算中将其换算为质量单位,据《建筑施工手册》:黄砂密度取1.5t/m材料的内含能量由于地域以及技术的影响,不同的国家数据有很大的差别。有关国内建筑材料能耗的文献比较有参考价值的是ChauC.K.运用式(2),经计算得表2。2运输能耗及护岸形式本项目的主要建筑材料为钢筋、水泥、木材、石料、黄砂。块石材料购于溧阳或浙江湖州采石场,其他材料均可在当地材料市场购买。本项目钢筋、水泥、木材、石料、黄砂市区内的运输距离L根据常州市交通2008年统计年鉴,常州市公路运输的耗油量q运用(4)式,经计算得表3。每延米运输能耗为28096.90GJ/28228m=100GJ/m。其他3种护岸形式计算同上。衡重式砌石部分花岗岩贴面护岸:每延米运输能耗为5635.47GJ/6293m=0.90GJ/m。悬臂式护岸:每延米运输能耗为4258.47GJ/9948m=0.44GJ/km。悬臂式护岸+(绿化)护坡:每延米运输能耗为196.44GJ/562m=0.35GJ/m。3护岸施工环节能耗计算施工能耗主要体现在其混凝土盖帽、墙身、底板、挡浪板、镶面以及封底的施工工序中的机械的柴油及电的消耗情况,根据不同的护岸类型,具体的工序略有差别。在此未一一列出各类型护岸施工环节具体每个环节相应的机械耗油及耗电量,只列出总耗油及电情况。按式(5)计算得表4。根据《综合能耗计算通则》,单位质量柴油能耗为42.65GJ/t,单位电能耗等价值按2008年取为2.02GJ/(kW·h)。见表5。4综合评价2.3护岸能耗分析1)从生产环节的能耗分析中可以看出,各类型护岸中,每延米材料耗能最少的为悬臂式驳岸+(绿化)护坡护岸,耗能最多的为悬臂式护岸。以重力式混凝土灌砌块石护岸每延米耗能情况作为基准,衡重式护岸是其84.2%,悬臂式护岸是其107.3%,悬臂式驳岸+(绿化)护坡的形式仅为其67.0%。总体上,材料的内含能量高低由沙、石料等初级材料到水泥、钢铁等精细材料成倍增长。而其中各不同类型护岸的差异则主要体现在水泥和钢筋上。其中以悬臂式护岸钢材能耗比例最大为23%,然后依次是悬臂式护岸+护坡、衡重式砌石部分花岗岩贴面护岸,重力式混凝土灌砌块石护岸最小仅为4%。水泥能耗比例最大的重力式护岸为65%,然后依次是衡重式砌石部分花岗岩贴面护岸、悬臂式护岸+护坡,悬臂式护岸最小为51%。2)从运输环节的能耗分析中可以看出,护岸工程的运输能耗取决于材料的用量多少,材料的采购地点以及运输方式。在常州航道改线项目中,每延米运输能耗从大到小依次为重力式混凝土灌砌块石护岸、衡重式驳岸、悬臂式驳岸、悬臂式驳岸+护坡。3)从施工环节的能耗分析可以看出,电能耗与柴油能耗相比基本可以忽略不计,各类型护岸的施工能耗最高为悬臂式驳岸,重力式混凝土灌砌块石护岸与悬臂式驳岸+护坡相当,最低为衡重式驳岸。4)综合评价中可以看出,各类型护岸总能耗由高到低为悬臂式驳岸、重力式混凝土灌砌块石护岸、衡重式驳岸、悬臂式驳岸+护坡。其中材料的生产能耗占到了整体工程建设期能耗的96%,所以要做好护岸工程的节能,很大程度上就是通过合理的设计减少建筑材料的用量或选用能耗相对较低的建筑材料;当然与高内含能量相对的是较少的维护要求、高回收率和高循环利用率。环保型使用模式相对节省了能耗和物质材料。此外,护岸的类型选择,除了要考虑其能耗影响,也应结合其经济造价的影响。通过分析重力式混凝土灌砌块石护岸的造价及能耗均高于其他类型护岸,而悬臂式护岸+护坡作为生态式护岸的类型,造价低、能耗少,生态效果也较好,优于其他方案。3影响员工能耗的因素本研究从大型工程建设期的全寿命周期考虑,分别给出了护岸工程生产阶段、运输阶段及施工阶段能耗分析的数学统计模型。通过对常州市区段航道改线项目中的4种主要护岸类型具体计算,发现该工程中重力式混凝土灌砌块石护岸的能耗和造价均偏高,而悬臂式+护坡的生态型护岸造价和能耗都低于其他3种护岸类型。并且在整个建设期的总能耗中,生产环节的材料能耗占到主要的地位,而目前我国资源储量和消费量统计数据匮乏,因此完善资源统计工作是使得后期大型工程资源耗竭定量评价的相关研究更加准确的基础。本研究中,没有考虑不同材料的替换周期系数,即没有考虑不同类型护岸的后期维护所带来的材料以及施工能耗。且通过分析,护岸工程中施工环节的能耗较低,分析其原因很大一部分是因为护岸施工中,需要消耗大