智慧建筑行業(yè)研究報告

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智慧建筑行業(yè)研究報告范文第1篇

社會發(fā)展、人口增長、資源匱乏、環(huán)境污染等問題日益嚴(yán)峻，人類逐步面臨生存危機，因此生態(tài)環(huán)境保護(hù)成了人們?nèi)找嬷匾暤恼n題，低碳節(jié)能的觀念也日漸深入人心。而綠色、節(jié)能、環(huán)保的建筑材料的出現(xiàn)順應(yīng)了時代要求，是人與自然永續(xù)共存和諧發(fā)展的產(chǎn)物，是人類運用科技文明保護(hù)生存環(huán)境的必然手段。

節(jié)能環(huán)保建筑材料的發(fā)展現(xiàn)狀

1.國外節(jié)能環(huán)保建筑材料的發(fā)展現(xiàn)狀

節(jié)能環(huán)保觀念在一些發(fā)達(dá)國家的建筑設(shè)計中早已運用和體現(xiàn)，這種先遣性的發(fā)展現(xiàn)狀與西方高度工業(yè)化、城市化的發(fā)展形勢有密切關(guān)系。西方人向往人與自然平衡發(fā)展的生存模式，探究綠色環(huán)保的生活方式，減小工業(yè)化進(jìn)程帶來的生態(tài)隱患，各種原因促使了節(jié)能環(huán)保建筑材料的創(chuàng)新、研發(fā)、生產(chǎn)和使用。

2.我國現(xiàn)階段節(jié)能環(huán)保建筑材料的發(fā)展現(xiàn)狀

在我國，節(jié)能環(huán)保的建筑材料的發(fā)展尚處于起步擴(kuò)展的發(fā)展階段。據(jù)相關(guān)研究報告顯示，隨著綠色環(huán)保建筑的興起與發(fā)展，節(jié)能環(huán)保建筑材料的市場比重不斷提升，逐漸引領(lǐng)建筑設(shè)計行業(yè)、建筑材料行業(yè)的發(fā)展趨勢與方向。目前，我國現(xiàn)階段節(jié)能環(huán)保建筑材料產(chǎn)的業(yè)發(fā)展受到國家的大力支持，全國若干城市已經(jīng)開始建設(shè)新材料技術(shù)研發(fā)生產(chǎn)的產(chǎn)業(yè)基地，逐步向西方看齊，發(fā)展戰(zhàn)略性的專項經(jīng)濟(jì)規(guī)劃。

節(jié)能環(huán)保建材在世博會中的運用

1.上海世博會中國建筑的材料分析

2010上海世博會中國館是中國人的驕傲，是中國人智慧的結(jié)晶。展館整體設(shè)計以節(jié)能環(huán)保理念為出發(fā)點，引入了最先進(jìn)的科技成果和建筑材料，力求達(dá)到綠色環(huán)保的最終目的。首先，中國館外墻材料為無放射、無污染的綠色產(chǎn)品，隔熱保溫建筑材料與涂料的運用，在原有基礎(chǔ)上降低整個場館的資源能耗；其中所有的門窗都采用LOW-E玻璃，可以在一定程度上反射光能熱能，并將能量轉(zhuǎn)化為電能存儲利用，保持室內(nèi)溫度恒溫不變，并為建筑部分照明提供蓄能幫助，從而達(dá)到低碳環(huán)保的實際效果。中國館頂部的觀景臺引進(jìn)最先進(jìn)的太陽能薄膜，儲藏陽光并轉(zhuǎn)化為電能。其次，中國館地面鋪設(shè)選用的紅色木地板也是一種新型環(huán)保建材，這種材料不但在防水防腐性能方面效果突出，使用年限是普通材料的三到十倍，同時兼具塑料與木材兩種材料的性能優(yōu)勢，具有良好的裝飾效果與特性效果。不但綠色環(huán)保，而且不怕水浸蟲蛀，即使經(jīng)過十年、二十年也不會出現(xiàn)問題。

2.上海世博會國外展館的節(jié)能環(huán)保建材

世博會是全球最新理念、最新科技匯聚的舞臺。世博會離不開建筑，世博會建筑設(shè)計離不開節(jié)能環(huán)保的觀念方向，每屆世博會所展現(xiàn)的環(huán)保建材都在彰顯人類文明的進(jìn)步與發(fā)展。以日本為例，日本在節(jié)能環(huán)保材料的發(fā)展上一直處于領(lǐng)先地位。在上海世博會上，日本館從各個細(xì)節(jié)展現(xiàn)了他們對于節(jié)能環(huán)保的充分理解和具體詮釋?！澳そY(jié)構(gòu)”是這次日本館的設(shè)計亮點，建筑外觀是由兩層太陽能發(fā)電膜構(gòu)成的氣枕結(jié)構(gòu)外觀，充分顯示了日本人對于節(jié)能環(huán)保領(lǐng)域的創(chuàng)新理念。通過“膜結(jié)構(gòu)”可以將收集陽光，降低室內(nèi)照明能耗，同時可以進(jìn)行太陽能發(fā)電，滿足建筑外觀的夜間供電；另一方面，通過“膜結(jié)構(gòu)”可以進(jìn)行空氣置換，降低冷氣能耗，讓整個建筑成為一個可以自由呼吸的生命體。

節(jié)能環(huán)保建筑材料發(fā)展的未來之路

社會經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展為建筑發(fā)展帶來了多元化的發(fā)展模式，社會人群消費能力的提高對于建筑設(shè)計的要求的也相應(yīng)提升，面對機遇與挑戰(zhàn)，立足節(jié)能環(huán)保的綠色觀念，才是當(dāng)前建筑行業(yè)發(fā)展的根本出發(fā)點。

縱觀我國目前建筑材料的行業(yè)的發(fā)展現(xiàn)狀，品種多但質(zhì)量參差不齊，有環(huán)保觀念但技術(shù)相對不達(dá)標(biāo)；物質(zhì)利益催使下對自然環(huán)境資源過度開發(fā)，保護(hù)措施相對貧瘠；對生態(tài)平衡過度破壞，改善方式相對缺乏。物質(zhì)生活水平的不斷提高，人類環(huán)保意識的不斷深化促使建筑設(shè)計對建筑材料的要求日漸提高，與原有建材發(fā)展模式的對立矛盾逐漸突出。社會的永續(xù)平衡發(fā)展要求建筑材料必須向多元化、多功能；低能耗、低開發(fā)；可再生、可循環(huán)的方向發(fā)展，這種發(fā)展方式符合未來人類的生存需求，符合時代的發(fā)展潮流。

只有走節(jié)能環(huán)保之路，才能符合我國經(jīng)濟(jì)、民生、國情發(fā)展的根本需求，才是實現(xiàn)我國各方面永續(xù)發(fā)展的基本保障。現(xiàn)在的節(jié)能是為了未來的開拓，現(xiàn)在的環(huán)保是為了給未來續(xù)航。節(jié)能環(huán)保、綠色低碳，不僅僅是世博會所要傳達(dá)的主旨，而是以世博會作為媒介，喚起人類對自然生態(tài)的保護(hù)，探究人與自然和諧共存的有效方式，為未來的高速發(fā)展提供有力保障。

智慧建筑行業(yè)研究報告范文第2篇

關(guān)鍵詞：建筑工程 管理對策 造價管理

建筑工程造價管理是貫穿整個建設(shè)項目當(dāng)中，強化這一管理，能夠準(zhǔn)確編制投資估算，促進(jìn)設(shè)計優(yōu)化，節(jié)省建設(shè)資金，控制成本費用，使建設(shè)單位的投資能夠有效得到盡可能地保障。隨著現(xiàn)代社會經(jīng)濟(jì)的日益深入，及現(xiàn)代建筑領(lǐng)域的迅速發(fā)展，傳統(tǒng)建筑工程造價管理的模式同市場經(jīng)濟(jì)發(fā)展間的摩擦不斷增強，一些弊端隨之顯現(xiàn)出來。這一現(xiàn)實情況下，對建筑工程造價管理的對策，來尋求建筑工程造價管理的良性發(fā)展對策就顯得十分必要，對于我國建筑行業(yè)的長足、穩(wěn)定發(fā)展有著積極的現(xiàn)實意義。

1、建筑工程造價管理的內(nèi)涵概述

建筑工程造價管理指的是遵循工程造價運動的特點和客觀規(guī)律，運用經(jīng)濟(jì)、科學(xué)、技術(shù)原理、法律等管理手段，來就工程建設(shè)活動當(dāng)中經(jīng)營與管理、技術(shù)與經(jīng)濟(jì)、造價確定與控制等實際問題予以解決，力在做到對人力、財力、物力的合理使用，從而進(jìn)一步提高經(jīng)濟(jì)效益、投資效益的全部組織活動和業(yè)務(wù)行為。

2、傳統(tǒng)建筑工程造價管理模式中存在的弊端

客觀評價現(xiàn)行建筑工程造價管理模式，其弊端主要表現(xiàn)在以下幾個方面：①施工企業(yè)的利益受損嚴(yán)重，導(dǎo)致施工企業(yè)“計劃經(jīng)濟(jì)收入，市場經(jīng)濟(jì)支出”尷尬局面的出現(xiàn)，而如果業(yè)主為外資則更多的是“肥水外流”；②施工企業(yè)出于對利潤最大化的考慮，大幅降低管理費用，毫無疑問，工程管理在效用上大打折扣，進(jìn)而對建筑產(chǎn)品質(zhì)量造成直接影響；③施工企業(yè)同業(yè)主的地位存在不平等性，施工企業(yè)為了承攬工程，大量貸款，墊資施工，不但阻礙了企業(yè)發(fā)展的道路，且不良債務(wù)的存在對于金融業(yè)的影響亦十分突出；④招標(biāo)過程中，業(yè)主對于費用的片面追求，使得管理水平低下、資質(zhì)等級低的企業(yè)比管理水平高、資質(zhì)等級高的企業(yè)有著更高的中標(biāo)幾率，弱化了國有大、中型施工企業(yè)在裝備、技術(shù)、管理上的優(yōu)勢，挫傷了其積極性；⑤部分取費等級高的企業(yè)在攬下任務(wù)后，將工程面向取費等級、資質(zhì)等級較低的企業(yè)，自己則坐收管理費，這樣，不但促進(jìn)了腐敗的滋生，且因這些企業(yè)準(zhǔn)備、技術(shù)、管理水平的不足，導(dǎo)致工程事故屢見不鮮，損害業(yè)主利益的同時，對于社會也有著十分惡劣的影響；⑥承包商片面壓低價格來尋求中標(biāo)，而在中標(biāo)后，則通過增加現(xiàn)場簽證等手段來對損失進(jìn)行彌補，“三超”現(xiàn)象就難以避免，加大了國家在控制基本建設(shè)投資規(guī)模上的難度。目前，很多項目在項目建議書批準(zhǔn)以后，業(yè)主方都希望推動項目的建成，對可行性研究工作的理解和重視不夠，主要是從怎樣想方設(shè)法使項目得到順利審批作為可行性研究的目的。存進(jìn)行可行性研究時降低了可行性研究工作的質(zhì)量要求，縮短可行性研究時間，簡化研究內(nèi)容，有的甚至在編制可行性研究報告時明示或暗示研究單位多提有利條件，少寫不利條件。由于可行性研究工作質(zhì)量降低，對市場變化等風(fēng)險因素考慮不夠，必然影響投資估算的確定，最終不利于整個項目的科學(xué)決策和以后階段的造價管理。

3、建筑工程造價管理的對策以及分析

工程建設(shè)是一項周期長、投資大的工程，為降低和有效控制工程造價，要求施工單位在決策、設(shè)計、招投標(biāo)、施工、竣工結(jié)算五個環(huán)節(jié)中，采取多方面措施來實施嚴(yán)格管理，從而進(jìn)一步強化對工程造價的控制。施工企業(yè)應(yīng)當(dāng)用招標(biāo)的形式選用設(shè)計方案質(zhì)量良好的設(shè)計企業(yè)單位。邀請設(shè)計技術(shù)質(zhì)量水平高、業(yè)界有良好聲譽和設(shè)計產(chǎn)品造價相對較低的設(shè)計單位參加投標(biāo)，采取優(yōu)勝劣汰的選取方法；其次施工企業(yè)應(yīng)當(dāng)摒棄傳統(tǒng)的注重施工、忽視設(shè)計的觀點，應(yīng)當(dāng)積極主動地和設(shè)計單位交流設(shè)計意見，力求設(shè)計施工方案能夠優(yōu)質(zhì)優(yōu)價；最后施工企業(yè)應(yīng)當(dāng)積極參與設(shè)計階段的工程造價管理。督促設(shè)計單位在建筑項目設(shè)計之初、初步設(shè)計的擴(kuò)大、施工圖設(shè)計的最終確立三個設(shè)計階段的工作，同時也是工程造價不斷深化的過程。使得設(shè)計階段達(dá)到既科學(xué)有經(jīng)濟(jì)的目的。

3.1 決策階段的造價管理對策

相關(guān)資料表明，在整個項目建設(shè)當(dāng)中，對于工程造價有著最高影響的就是決策階段，可達(dá)到70%～80%。因此，在實際的造價管理當(dāng)中，應(yīng)該重視項目決策階段造價控制的基礎(chǔ)地位，尤其是在確定建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)水平、選擇建設(shè)地點、選用設(shè)備、選擇工藝等方面給予足夠的重視，以最大程度上保證各個建設(shè)階段工程造價控制的合理性、科學(xué)性。

3.2 設(shè)計階段的造價管理對策

在編制施工組織設(shè)計的過程當(dāng)中，并不能簡單憑借行政手段來進(jìn)行施工方案的選定，而是需要集合大家的智慧，通過認(rèn)真的討論比較，來從經(jīng)濟(jì)、技術(shù)兩個方面作出綜合性的評定。在全球一體化和我國綜合國力不斷強化的大形勢下，對于民用與工業(yè)建筑有著更高的要求，且建筑工程中大量節(jié)能環(huán)保新型材料的應(yīng)用，在為設(shè)計人員提供了更多選擇的同時，亦是對設(shè)計人員素質(zhì)的更高要求。因此，設(shè)計人員不但要進(jìn)行精心的設(shè)計，還要對各種材料性能、建材大致價格有所了解，多進(jìn)行造價分析、方案比較，從而設(shè)計出經(jīng)濟(jì)合理、技術(shù)先進(jìn)的工程。

3.3 招投標(biāo)階段的造價管理對策

在招投標(biāo)環(huán)節(jié)當(dāng)中，引入競爭機制，對項目投標(biāo)單位進(jìn)行嚴(yán)格的資格審查，投標(biāo)單位的信譽、施工經(jīng)驗、財務(wù)能力、履約能力等均應(yīng)成為考慮的內(nèi)容；在評標(biāo)過程中，如存在明顯低于計價表消耗量的投標(biāo)文件，則視為低于成本價投標(biāo)，定位廢標(biāo)；對利潤、管理費等可以各投標(biāo)單位綜合實力為依據(jù)來嘗試__競爭費率，且對國家強制費率不得競爭；材料、人工、機械等單價均應(yīng)考慮當(dāng)?shù)厥袌鰞r，并容易一定的風(fēng)險考慮；對各投標(biāo)單位建立檔案，且將履約情況不好、資信差的單位列入黑名單，將其今后在本行政區(qū)域的投資資格取消。

3.4 施工階段的造價管理對策

施工階段必須對工程變更進(jìn)行嚴(yán)格的控制，不隨意對已批準(zhǔn)涉及圖紙進(jìn)行變化，不隨意增加項目和提高設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)；訂立合同時，全面審核合同的合理性、合法性、完整性、準(zhǔn)確性及嚴(yán)謹(jǐn)性，在競爭環(huán)境當(dāng)中來實現(xiàn)工程造價的合理確定，避免因疏漏而造成后續(xù)的賠償；嚴(yán)把變更關(guān)。杜絕通過變更設(shè)計的形式來擴(kuò)大建設(shè)規(guī)模、增加建設(shè)內(nèi)容、提高設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)等，宜將“分級控制、限額簽證”制度引入進(jìn)來；對材料用料進(jìn)行有效的控制，并保證其價格的合理確定。

3.5 竣工結(jié)算階段的造價管理對策

竣工決算必須以相關(guān)法律、法規(guī)、招投標(biāo)文件、施工合同等為依據(jù)來進(jìn)行最后審核，來確保審核結(jié)果是對工程實際造價的真正體現(xiàn)。此外，還需做好項目竣工總結(jié)，將各項細(xì)節(jié)、事宜給予交代，來為建筑工程造價管理劃上一個完整的句號，這不但是對項目的后評價，且對于項目管理經(jīng)驗的積累大有幫助。

4、結(jié)束語

建筑工程造價管理是一項集技術(shù)、管理、施工、質(zhì)量于一體的綜合性工作，正視其當(dāng)前模式下存在的不足，并借鑒上述對策，來促進(jìn)建筑工程造價管理應(yīng)有效用的發(fā)揮，從而使建筑領(lǐng)域更好地服務(wù)于我國現(xiàn)代化建設(shè)。

參考文獻(xiàn)：

[1]楊萍.談建筑工程造價的管理[J].華章，2011（5）：45-46.

智慧建筑行業(yè)研究報告范文第3篇

收稿日期：20130520

基金項目：湖南省科技重大專項資助項目（2010FJ1013）；國家國際科技合作資助項目（2010DFB63830）；湖南省住房和城鄉(xiāng)建設(shè)廳科技計劃資助項目（KY201111）

作者簡介：龔光彩（1965-），男，湖南澧縣人，湖南大學(xué)教授，博士

通訊聯(lián)系人，E-mail:

摘 要：建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)所需的建材從生產(chǎn)制造階段、運輸階段到現(xiàn)場施工建造階段都將消耗大量的能源，針對這3個階段，提出了圍護(hù)結(jié)構(gòu)建造過程能耗及火用耗的計算方法，并提出火用能比的概念用來評價建筑能源利用的可持續(xù)性.以湖南地區(qū)某研發(fā)中心為研究對象，對其圍護(hù)結(jié)構(gòu)建造過程能耗進(jìn)行定量分析，結(jié)果表明：圍護(hù)結(jié)構(gòu)建造過程能耗主要來自于建材生產(chǎn)階段，其中混凝土及其砌塊單位建筑面積生產(chǎn)能耗最大，約占整個生產(chǎn)階段能耗的44%，其次為鋼材，占比約41%；鋼材單位建筑面積生產(chǎn)火用耗最大，達(dá)到整個生產(chǎn)階段火用耗的48%左右，混凝土及其砌塊占比38%左右.從火用能比角度分析，鋼材最大，為0.92，水泥最小，為0.59.整個圍護(hù)結(jié)構(gòu)建造過程火用能比為0.79.結(jié)果可為研究“爛尾樓”能耗現(xiàn)狀提供參考.提出的火用分析評價方法可以應(yīng)用于其他類似建筑，并為圍護(hù)結(jié)構(gòu)可持續(xù)建造提供參考.

關(guān)鍵詞：建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)；能耗；火用；火用能比

中圖分類號：TU111；TK123文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

Exergy Assessment of the Energy Consumption

of Building Envelope Construction

GONG Guangcai1 , GONG Siyue1 , HAN Tianhe1 ,

GONG Ziche1 , LI Shuisheng2 , YANG Yong2

（College of Civil Engineering, Hunan Univ, Changsha, Hunan 410082, China;

2.China Construction Fifth Engineering Division Corp,Ltd, Changsha, Hunan 410004, China)

Abstract: The manufacturing stage, transport stage and onsite construction stage of building materials consume large amount of energy. Based on the three stages, the calculation method for energy and exergy consumption was presented, and the concept of exergyenergy ratio was proposed to evaluate the sustainability of building energy use. A case of a research and development center located in Hunan was analyzed. The results have shown that the energy consumption of building envelope construction mainly comes from the manufacturing stage of building materials. Unit building area energy consumed by concrete and steel accounted respectively for about 44% and 41% of the total energy consumption of building materials production. Unit building area exergy consumed by concrete and steel accounted respectively for about 38% and 48% of the total exergy consumption of building materials production. From the perspective of exergyenergy ratio, the maximum value is steel, 0.92; and the minimum is cement, 0.59. The exergyenergy ratio of building envelope construction is 0.79. The results can provide reference for the research of energy consumption resulting from “uncompleted building”. The exergy assessment method presentedcan be applied to other similar buildings, and can provide reference for sustainable building construction.

Key words:building envelope; energy consumption; exergy; exergyenergy ratio

目前，能源已成為制約中國經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要因素.2010年，中國建筑總能耗(不含生物質(zhì)能)為6.77 億t, 占全國總能耗的20.9% \[1\]，建筑節(jié)能的研究顯得尤為迫切.影響建筑能耗的主要因素有氣候、圍護(hù)結(jié)構(gòu)、建筑的運行與維護(hù)，以及室內(nèi)熱源等.從圍護(hù)結(jié)構(gòu)的角度，許多學(xué)者大多致力于研究體形系數(shù)，窗墻比，保溫措施，遮陽等對圍護(hù)結(jié)構(gòu)空調(diào)負(fù)荷的影響，沒有將圍護(hù)結(jié)構(gòu)各部分作為整體考慮，更沒有考慮建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)建造過程能耗.況且，在中國建筑業(yè)飛速發(fā)展的過程中，出現(xiàn)了大量的“爛尾樓”，這些建筑浪費了大量的能源、資源，造成了非常嚴(yán)重的社會影響.研究建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)建造過程能耗水平，對從宏觀上把握這些建筑的能源浪費情況，具有非常積極的意義.

本文提出的圍護(hù)結(jié)構(gòu)建造過程包括3部分：圍護(hù)結(jié)構(gòu)所需建材的生產(chǎn)制造階段、建材及構(gòu)件從出廠到施工現(xiàn)場的運輸階段以及現(xiàn)場施工階段.目前，中國建材生產(chǎn)過程中消耗的能源約占全社會總能耗的16.7%\[2\]，且在發(fā)展中國家，建材生產(chǎn)能耗占圍護(hù)結(jié)構(gòu)建造過程能耗的90%以上\[3\].文獻(xiàn)\[3-7\]對圍護(hù)結(jié)構(gòu)建造過程能耗、溫室氣體排放水平都作了相關(guān)研究.然而，這些研究均采用的是能分析方法，沒有考慮能量“質(zhì)”的差別.

湖南大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版)2014年

第4期龔光彩等：建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)建造過程能源消耗火用分析評價

基于熱力學(xué)第二定律的火用分析法能將各種不同“質(zhì)”和“量”的能量區(qū)別開來，能真實地反映能量的“量”和“質(zhì)”的轉(zhuǎn)化和損失情況，有效地揭示出用能薄弱環(huán)節(jié).在優(yōu)化建筑能量系統(tǒng)方面，是一種非?？茖W(xué)可行的方法，并被許多研究者\[8-11\]廣泛應(yīng)用.將火用分析法應(yīng)用于圍護(hù)結(jié)構(gòu)建造過程，定量計算比較單位建筑面積能耗，火用耗，并通過火用能比來評價建筑能源利用的可持續(xù)性，建立相關(guān)數(shù)據(jù)庫，對了解“爛尾樓”能耗現(xiàn)狀具有積極意義，也可為圍護(hù)結(jié)構(gòu)可持續(xù)建造提供參考.

1 研究方法

建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)的建造過程會對環(huán)境產(chǎn)生非常重要的影響，圍護(hù)結(jié)構(gòu)所需建材的生產(chǎn)制造，運輸以及現(xiàn)場組裝或施工建造都將消耗大量的能源和排放大量的溫室氣體.在中國主要建材使用環(huán)境影響中，近70%來源于化石能源消耗，30%左右來源于化石能源消耗伴隨的污染物排放環(huán)境影響，資源消耗的環(huán)境影響相對較小\[12\].考慮到相關(guān)數(shù)據(jù)的可獲得性以及研究目的，本文主要研究建材生產(chǎn)制造、運輸和現(xiàn)場施工過程一次能源消耗情況，并運用火用方法進(jìn)行分析評價.

1.1 火用與燃料火用

在周圍環(huán)境條件下任一形式的能量中理論上能夠轉(zhuǎn)變?yōu)橛杏霉Φ哪遣糠帜芰糠Q為該能量的火用或有效能\[13\].火用值的計算離不開參考環(huán)境的選取，本文選取標(biāo)準(zhǔn)大氣壓，25 ℃作為參考環(huán)境狀態(tài).忽略物理火用的影響，則燃料的化學(xué)火用可按下式估算\[14\]：

εf=γfHf. (1)

式中：εf為燃料的化學(xué)火用值；Hf為燃料的高位發(fā)熱量；γf為燃料的含火用系數(shù).當(dāng)環(huán)境狀態(tài)偏離標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)時，一般情況下，壓力變化很小，對燃料火用的影響可忽略\[13\].

從公式(1)可以看出，含火用系數(shù)可以表示為燃料所含火用值與其能量值之比，即

γf=εfHf. (2)

燃料的含火用系數(shù)說明了燃料所含的能量中有效能所占的比例，對于固體燃料可取1，對氣體燃料取0.95，對液體燃料取0.975\[13\].

1.2 火用能比

既然燃料的含火用系數(shù)表征了燃料所含的能量中有效能(火用)所占的比例，那么是否可以用一個相似的系數(shù)來表征圍護(hù)結(jié)構(gòu)建造過程各階段以及建材生產(chǎn)制造階段所消耗能源的能量值與其所含火用值的關(guān)系，以此來反映建筑對優(yōu)質(zhì)能源的利用程度，評價建筑能源利用是否可持續(xù).針對這一問題，提出了火用能比的概念.所謂火用能比是指圍護(hù)結(jié)構(gòu)建造過程各階段或者某種建材生產(chǎn)制造階段火用耗(Ex)與其能耗(Q)之比，用EQR表示，即

EQR=ExQ.(3)

火用能比越小，說明建造過程各階段有效能(火用)的消耗越小，在建材生產(chǎn)制造所消耗能源結(jié)構(gòu)中，高品質(zhì)能源的消耗越小.

電的火用值等于其熱量值.但電力來自于不同的發(fā)電類型，電力綜合能源火用值，應(yīng)該根據(jù)各發(fā)電能源類型綜合考慮.中國電力主要有火電，水電，核電和風(fēng)電等.2009年，中國發(fā)電量為35 874 億kWh，其中水電4 961 億kWh，火電29 901 億kWh，其余為核電、風(fēng)電和其他發(fā)電\[15\].由此可知，2009年水電占比13.8%，火電(主要為原煤發(fā)電)占比83.4%，核電、風(fēng)電和其他發(fā)電占比2.8%.其中核電的能源火用值取電力熱量值，水電火用值取水電熱量值，其他可再生能源電力火用值取電力熱量值，中國電力發(fā)熱量為3 600 kJ/kWh，能源供應(yīng)火用效率原煤為0.321，水電、核電以及可再生能源發(fā)電為100%\[12\].則2009年火力發(fā)電，水力發(fā)電，核電、風(fēng)電等能源火用值分別為11 215，3 600，3 600 kJ/kWh.電力綜合能源火用值即為各發(fā)電能源火用值加權(quán)值9 951 kJ/kWh.

1.3 火用耗計算

1.3.1 建材生產(chǎn)階段火用耗

建材作為圍護(hù)結(jié)構(gòu)建造的基本原料包括水泥、鋼材、玻璃、混凝土及其砌塊等.在滿足建筑業(yè)及人類生產(chǎn)生活物質(zhì)保障的同時，建材及其構(gòu)件的生產(chǎn)制造都會消耗大量的能源.例如，1 kg鋼的能源消耗清單如表1所示.單位某種建材生產(chǎn)階段火用耗可用下式計算：

Exm,p=∑i(εf,i×mi).(4)

式中：Exm,p為單位某種建材生產(chǎn)火用耗；εf,i為某種建材生產(chǎn)所消耗的能源結(jié)構(gòu)中第i種燃料的燃料火用；mi為單位某種建材生產(chǎn)階段第i中燃料的消耗量.

表1 1 kg鋼的能源消耗清單\[16\]

Tab.1 Energy consumption list for producing 1 kg steel

煉焦煤

/kg

動力煤

/kg

電

/KWh

燃料油

/kg

天然氣

/m3

0.446 4

0.312 9

0.555 1

0.000 1

0.003 2

1.3.2 運輸過程火用耗

本文中建材運輸火用耗僅考慮建材及構(gòu)件從出廠到施工現(xiàn)場的運輸過程火用耗.在中國，建材主要通過公路和鐵路2種運輸方式，鐵路一般用于長距離運送，而建筑材料的運輸一般是就近原則，采取公路運輸?shù)姆绞捷^多\[17\].文獻(xiàn)\[18\]表明公路貨運車輛使用的燃料97.5%為柴油,根據(jù)田建華\[19\]對中國機動車單位能源消耗量的研究，道路貨物運輸中柴油車的單位能源消耗量為6.3 L/(100 t•km).假設(shè)所有建筑材料均使用以柴油為燃料的公路運輸，且假設(shè)相關(guān)運輸距離為50 km，則某種建材運輸火用耗等于燃油的用量與其燃料火用的乘積，按下式計算：

mf,j=Rρmj(1+L)×d. (5)

Exm,t=mf,jεf,f.(6)

式中：mf,j為運輸過程燃油的用量，kg；R為運輸能耗強度，L/(100 t•km)；ρ為燃油的密度，kg/L；mj為某種建材的用量，100 t；L為運輸過程中建材j的損耗率，%；d為運輸距離，km； Exm,t為某種建材運輸火用耗，kJ； εf,f為燃油內(nèi)含火用值，kJ/kg.

1.3.3 施工過程火用耗

施工過程是建筑生命周期能源消耗的重要環(huán)節(jié).本文從常用施工機械設(shè)備的燃料動力用量及燃料動力內(nèi)含火用的角度，分析施工階段火用耗.文獻(xiàn)\[20\]給出了常用施工機械的臺班單價，人工及燃料動力用量，其中每臺班機械的柴油、汽油、電、煤等的消耗見表2.本文以其中每臺班機械耗能及該能源內(nèi)含火用為依據(jù)，結(jié)合施工方提供的工程量清單計算施工火用耗.某種施工機械每臺班火用耗按下式計算：

Exm,c=mtεf,c.(7)

式中：Exm,c為某種施工機械每臺班火用耗，kJ；mt為某種施工機械每臺班的燃料動力用量，kg或kWh；εf,c為所消耗燃料動力的內(nèi)含火用，kJ/kg或kJ/kWh.

表2 常用施工機械每臺班能耗\[20\]

Tab.2 Energy consumption of each machineteam

for major construction machinery

機械名稱

型號

燃料動力用量

柴油/kg

電量/kWh

履帶式推土機

功率：75 kW

53.99

-

履帶式起重機

提升質(zhì)量：15 t

32.25

-

載貨汽車

裝載質(zhì)量：6 t

33.24

-

灰漿攪拌機

拌筒容量：200 L

-

8.61

木工圓鋸機

直徑：500 mm

-

24

混凝土震搗器

平板式

-

4

混凝土震搗器

插入式

-

4

直流電焊機

功率：14 kW

-

50.68

1.4 能耗計算

1.4.1 建材生產(chǎn)階段能耗

建筑建造過程消耗大量的建材，計算建材生產(chǎn)能耗主要是確定建材的種類及用量，以及生產(chǎn)單位建材過程中能源的種類和用量.單位建材的能耗可以用單位含能來表示，所謂含能 \[21\],是指生產(chǎn)建筑材料全過程中所消耗能量的總和.表3給出了主要單位建材產(chǎn)品的內(nèi)含能，某種建材生產(chǎn)階段能耗可按下式計算：

Em,p=mj(1+L)Ee,j．(8)

式中：Em,p為某種建材生產(chǎn)能耗，kJ；mj為某種建材的用量，m3或kg等；L為運輸過程建材的損耗率，%；Ee,j為建材的單位含能，kJ/單位.

表3 主要建材生產(chǎn)階段單位能耗數(shù)據(jù)表\[22-24\]

Tab.3 The unit energy consumption data of main

building materials production

序號

主要建材

單位

單位能耗/(kJ•單位-1)

1

實心粘土磚

千塊

6 857 604

2

空心粘土磚

千塊

5 685 364

3

混凝土

m3

2 499 801.8

4

鋼材

kg

28 086

5

石灰

kg

6 212.9

6

水泥

kg

7 848.1

7

平板玻璃

kg

24 480

8

加氣混凝土砌塊

m3

2 889 571.6

1.4.2 運輸過程能耗

建材運輸能耗考慮建材及構(gòu)件從出廠到施工現(xiàn)場的運輸過程消耗的能源，相關(guān)假設(shè)同建材運輸火用耗.某種建材運輸過程能耗可按下式計算：

Em,t=mfEe,k．(9)

式中：Em,t為某種建材運輸過程能耗，kJ；mf為運輸過程燃油的用量，kg；Ee,k為所消耗燃油內(nèi)含能，kJ/kg.

1.4.3 施工過程能耗

施工過程能源消耗主要來自于各種機械設(shè)備，如混凝土攪拌機、起重機等的運行能耗.根據(jù)文獻(xiàn)\[20\]給出的常用施工機械每臺班機械的柴油、汽油、電、煤等的消耗，從燃料動力內(nèi)含能的角度，分析施工階段能耗，施工機械臺班數(shù)從施工方提供的工程量清單獲取，施工過程能耗可按下式計算：

Em,c=∑imt,iEe,iTb． (10)

式中：Em,c為施工過程能耗，kJ；mt,i為第i種施工機械每臺班的燃料動力量，kg或kWh；Ee,i為該施工機械所耗燃料動力的內(nèi)含能，kJ/kg或kJ/kWh；Tb為施工工程量清單中記載的臺班數(shù).

2 案例應(yīng)用

湖南某研發(fā)中心總建筑面積5 644 m2.建筑結(jié)構(gòu)形式為框架結(jié)構(gòu)，部分護(hù)結(jié)構(gòu)為玻璃幕墻，設(shè)計使用年限為50年.根據(jù)施工方提供的人工、主要材料、機械匯總表，并結(jié)合《全國統(tǒng)一建筑工程基礎(chǔ)定額》，該建筑主要建材消耗量如表4所示.

表4 主要建材消耗量

Tab.4 The main building materials consumption

list of the R&D center

建材

單位

用量

單位面積指標(biāo)

/(單位•m-2)

實心粘土磚

千塊

104.8

0.02

空心粘土磚

千塊

400.2

0.07

混凝土

m3

5174.4

0.92

鋼材

kg

449 884.1

79.71

石灰

kg

40 899.3

7.25

水泥

kg

63 876.8

11.32

平板玻璃

kg

43 455.6

7.70

加氣混凝土砌塊

m3

211.0

0.04

3 結(jié)果與討論

1)建材生產(chǎn)制造階段單位面積能耗與火用耗及所占比例如圖1所示.由圖1可知，各類建材生產(chǎn)階段單位面積能耗均大于火用耗．混凝土及其砌塊生產(chǎn)所需單位面積能耗最大，占整個建材生產(chǎn)階段能耗的44%，鋼材生產(chǎn)單位面積能耗次之，占比為41%，第3為土石質(zhì)類建材(包括空心粘土磚、實心粘土磚以及石灰)占比10%，平板玻璃占比3%，水泥占比2%.建材生產(chǎn)單位面積火用耗鋼材最大，占整個建材生產(chǎn)階段火用耗的48%，混凝土及其砌塊次之，占比38%，土石質(zhì)類建材占比10%，平板玻璃占比3%，水泥占比1%.從整體來看，鋼材和混凝土及其砌塊能耗和火用耗占比都最大，這與該研發(fā)中心這兩類建材的大量使用有關(guān).比較能耗和火用耗占比可知，鋼材火用耗占比同其能耗占比相比較有所增加，而混凝土及其砌塊火用耗占比同其能耗占比相比較有明顯下降，這與各建材生產(chǎn)所需能源結(jié)構(gòu)不同有關(guān).

相關(guān)建材生產(chǎn)制造階段所消耗能源的火用值與能值之比如表5所示.由表5可知，鋼材的火用能比最大，說明生產(chǎn)過程消耗的能源中火用值占比很大，生產(chǎn)所需能源結(jié)構(gòu)中高品質(zhì)能(電能)用量很多，這一點也可以從表1中鋼材能源消耗清單得出.

2)建材運輸階段單位面積能耗與火用耗如圖2所示.由圖2可知，混凝土及其砌塊運輸能耗與火用耗均最大，平板玻璃運輸能耗與火用耗次之，這與該研發(fā)中心使用框架結(jié)構(gòu)和玻璃幕墻導(dǎo)致混凝土和玻璃的大量運輸有關(guān).土石質(zhì)類、鋼材、平板玻璃、混凝土及其砌塊運輸階段單位面積能耗與火用耗占比一致，分別為2%,3%,9%和86%，這與文中所假設(shè)的各類建材運輸距離相同，采用的運輸方式相同有關(guān).

圖1 主要建材生產(chǎn)階段單位面積能耗與火用耗

Fig.1 Energy and exergy consumption of unit building

area in building materials production phase

表5 生產(chǎn)各類建材的火用能比

Tab.5 Exergyenergy ratio of various kinds of building

materials in production stage

土石質(zhì)類

水泥

混凝土及其砌塊

鋼材

平板玻璃

火用能比

0.73

0.59

0.68

0.92

0.62

3)由于該研發(fā)中心施工過程各建材使用機械臺班數(shù)是統(tǒng)計在一起的，無法分開計算，故只能計算該研發(fā)中心施工過程單位面積能耗，火用耗的平均水平.施工過程單位面積能耗和火用耗分別為133.9 和112.1 MJ/m2.

圖2 主要建材運輸階段單位面積能耗與火用耗

Fig.2 Energy and exergy consumption of unit building

area in building materials transportation phase

4)該研發(fā)中心圍護(hù)結(jié)構(gòu)建造過程總能耗，火用耗如表6所示.由表6可知，該建造過程單位面積總能耗為5 943.7 MJ/m2，總火用耗為4 699.1 MJ/m2.建材生產(chǎn)階段無論是能耗，火用耗其比重均達(dá)到90%以上，可見建材生產(chǎn)階段節(jié)能迫在眉睫.建材運輸與施工過程火用耗占比大于能耗占比，這兩部分的節(jié)能潛力不容忽視.整個圍護(hù)結(jié)構(gòu)建造過程火用能比為0.79，運輸過程火用能比高達(dá)0.97，節(jié)能、節(jié)火用刻不容緩.

表6 圍護(hù)結(jié)構(gòu)建造過程單位面積總能耗，火用耗，火用能比

Tab.6 The total energy and exergy consumption and

exergyenergy ratio in building envelop construction

能耗/

(MJ•m-2)

比例/

%

火用耗/

(MJ•m-2)

比例/

%

火用能

比

建材生產(chǎn)階段

5 491.4

92.4

4 276.6

91.0

0.78

建材運輸過程

318.4

5.4

310.4

6.6

0.97

現(xiàn)場施工過程

133.9

2.2

112.1

2.4

0.84

總計

5 943.7

100

4 699.1

100

0.79

4 結(jié) 論

本文通過建立圍護(hù)結(jié)構(gòu)建造過程能耗與火用耗的計算方法，定量計算分析了某研發(fā)中心圍護(hù)結(jié)構(gòu)建造過程能耗與火用耗水平，以及火用能比狀況，得出如下結(jié)論：

1)圍護(hù)結(jié)構(gòu)建造過程單位面積總能耗和總火用耗分別為5 943.7和4 699.1 MJ/m2，整個圍護(hù)結(jié)構(gòu)建造過程火用能比為0.79.

2)圍護(hù)結(jié)構(gòu)建造過程能耗主要來自于建材生產(chǎn)階段，建材生產(chǎn)制造階段火用能比為0.78，幾乎與整個圍護(hù)結(jié)構(gòu)建造過程火用能比相當(dāng).其中鋼材，混凝土及其砌塊，土石質(zhì)類建材生產(chǎn)制造火用能比較大，分別為0.92,0.68,0.73.優(yōu)化建材生產(chǎn)能源結(jié)構(gòu)，降低生產(chǎn)過程中高品質(zhì)能源的用量，是降低建材生產(chǎn)制造能耗的關(guān)鍵.

3)混凝土及其砌塊，土石質(zhì)類建材，鋼材以及平板玻璃的運輸能耗是該研發(fā)中心圍護(hù)結(jié)構(gòu)建造過程運輸能耗的主要來源.運輸過程火用能比高達(dá)0.97，節(jié)能、節(jié)火用刻不容緩.對建筑工程來說，可以在施工現(xiàn)場建立混凝土攪拌站，對于離生產(chǎn)廠家較遠(yuǎn)的建材，應(yīng)就地就近取材，以降低運輸能耗.

4)結(jié)果可為研究“爛尾樓”能耗現(xiàn)狀提供數(shù)據(jù)參考，同時本文提出的火用分析評價計算方法可以應(yīng)用于類似建筑，為圍護(hù)結(jié)構(gòu)可持續(xù)建造提供參考.

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