5.3　施工生产过程耗能项目及能耗计算

5.3.1　施工生产过程耗能项目分析

施工生产过程能耗分析应依据枢纽布置、施工总布置规划、主体建筑物以及临建工程量及其施工方法、施工机械化水平、施工工期等与施工生产过程能耗分析相关的技术成果进行分析。因此，在进行施工生产过程耗能项目分析时，需要概况性地介绍工程总体枢纽布置情况，施工总布置的分区规划以及主要的分项工程工程量、工程施工总进度安排情况，这些既是施工生产过程耗能项目分析的需要，也是施工生产过程耗能计算的基础性资料。

水电工程施工生产过程中根据枢纽布置的特点，一般会涉及以下分项工程：土石方开挖（含覆盖层开挖）、土石方填筑、混凝土浇筑、灌浆、锚杆、锚索。在每个分项工程施工时，都会由于施工项目的不同，而选用不同的机械设备，不同施工期、不同施工项目其耗能设备所消耗的能源也有所不同。水电工程生产过程主要消耗燃油及电能两大能源。

经对多个水电工程的耗能设备的研究，水电工程施工主要能耗设备及消能耗源种类有以下几方面。

（1）土石方施工机械能耗。主要有挖掘机、装载机、推土机等挖掘机械，液压凿岩机、潜孔钻、手风钻等钻孔机械以及振动碾等碾压机械，主要能耗为燃油及电能等。

（2）起重运输机械能耗。主要有缆式起重机、门塔式起重机等起重设备，带式输送机、混凝土运输车、自卸汽车、载重汽车等运输设备，主要能耗为燃油及电能。

（3）混凝土生产施工机械能耗。砂石料加工机械、混凝土拌和机械、混凝土入仓机械、混凝土浇筑（碾压）振捣机械等，主要能耗为电能，其次为燃油。

每个水电工程规模大小不同，施工设备配置也有较大差异，但是设备配置的总类别万变不离其宗，这些均便于我们对水电工程施工过程的施工能耗分析进行归类，使其具有一定的普遍适应性。

下面将以一个具体的水电工程案例来分析说明施工生产过程在每个分项工程中都有哪些耗电、耗油设备。

案例1：某西部大型水电工程枢纽建筑物主要由混凝土双曲拱坝、泄洪消能建筑物、引水发电系统等主要建筑物组成。该工程施工设施布置主要分为枢纽建设区内和枢纽建设区外两部分。该工程主体及临建工程主要工程量汇总见表5.1。

由表5.1工程量可知，工程具有枢纽布置集中，规模宏大，土石方开挖及混凝土浇筑（衬砌）等土建工程量巨大等特点。在编制施工总进度时采用国内平均先进指标，参考国内巨型水电工程的工期安排的经验，同时还采用了国内外先进的施工技术和施工机械，以机械化作业为主。根据施工总进度安排，该工程施工总工期为12年，首批机组发电工期为10年。

该工程施工方法在施工机械设备选型和配套设计时，根据各单项工程的施工方案、施工强度和施工难度，工程区地形和地质条件以及设备本身能耗、维修和运行等因素，择优选用了能耗低、生产效率高、排放污染物少的机械设备。经对各分项工程的施工设备的统计及分析，对耗电、耗油设备进行了分列。临建及主体工程工程建设主要耗能设备见表5.2。

从表5.2可以看出，临建及主体工程施工机械设备主要以油耗设备和电耗设备为主。其中，土石方开挖和填筑项目以油耗设备为主，喷锚支护、灌浆及基础处理等项目以电耗设备为主，混凝土浇筑项目既有油耗设备又有电耗设备。

5.3.2　施工生产过程能耗计算方法研究

在分析和统计施工生产过程中设备能耗总量和能源利用效率指标时，由于施工生产过程中所涉及的施工项目繁多，施工设备的种类随施工项目、施工方法的不同会有较大的变化，因此要较为准确地计算各种设备的能耗量，是一件较为繁杂的工作。现行的《水电建筑工程概算定额》（2007）及《水电工程施工机械台时费定额》（2004）一则资料权威，二则定额基本涵盖了水电各主要施工项目的概算定额和台时定额，为计算提供了可操作性。因此，以定额为基础数据，结合各单项工程的施工方法、机械设备配套产品选型以及施工总布置情况计算确定施工生产过程中的设备能耗量成为可能。

能耗计算的具体方法如下。

（1）按工程量项目列出所需的各种施工设备。

（2）单位工程量能耗指标按《水电建筑工程概算定额》查出各种设备的单位台时数，按《水电工程施工机械台时费定额》查出各种设备的单位台时能耗量。

（3）计算公式：

为了方便了解某一单项工程的具体能耗计算方法，我们仍以案例1为背景材料，进行土方开挖时设备的耗能量计算。该工程土方开挖时所用机械均为耗油设备。

表5.3计算的是案例1所述分项工程土方开挖的设备能耗量。按同样的方法，可以计算出案例1中所述工程的各分项工程的能耗量，计算结果见表5.4。

由于土方开挖分年度的工程量不同，因此每个年度的能耗量也不同。如何将设备能耗量分配至每一年，这需要结合施工总进度的安排。若该工程的土方施工分年度工程量已知，则分年度的能耗量可以用式（5.6）计算：

土方开挖分年度能耗量计算结果见表5.5。

按土方开挖同样的计算方法，可以计算出案例1中各分项工程的分年度能耗量，计算结果见表5.6。

表5.6列出了各分项工程分年度的能耗量，为了使表中数据分布看起来更加直观，将表中的各年度数据按耗油量及耗电量分别作柱状图，如图5.1和图5.2所示。

由图5.1和图5.2可以很直观地看出，案例1施工生产过程中各类设备耗油高峰年发生在第2年，对应施工总进度，可以方便地看到该工程第2年是土石方施工高峰期，主要耗能设备为钻孔设备、运输设备、挖装设备等；案例1施工生产过程中各类设备耗电高峰年发生在第8年，对应施工总进度，可以方便地看到该工程第8年为混凝土浇筑高峰期，主要耗能设备为混凝土运输设备、混凝土浇筑时的起重设备及钻孔、灌浆设备等。