建筑給水系統經濟比較分析優秀論文
摘要:建筑給水系統的種類眾多，對于工程設計而言，選擇給水系統的方案需要考慮的因素很多，原則上主要是系統壓力、建筑特征、供水可靠性和技術經濟等。對于不同的系統設計方案，有時候會出現技術上看不出方案優劣的情況，有必要借鑒價值工程的思想，對系統進行經濟比較分析來從中選出更優的設計方案。以建筑生活給水系統、建筑消火栓給水系統、建筑自動噴水滅火給水系統方面的工程實例來進行經濟比較分析、選擇系統方案并作總結。
關鍵詞:建筑給水系統;經濟比較分析;價值工程;成本函數;方案選擇
１建筑給水系統的分類與選擇原則
建筑給水系統主要包括建筑生活給水系統和建筑消防給水系統，其中后者主要包括消火栓給水系統和自動噴水滅火給水系統。建筑給水系統按照水平配水干管的敷設位置，可以分為下行上給式、上行下給式、中分式和環狀式４種系統。對于高層建筑給水系統，按照供水設備的選擇可分為增壓設備和高位水池（箱）聯合供水系統、變頻調速供水系統、疊壓供水系統和氣壓供水系統等。對于高層建筑，應考慮豎向分區，建筑生活給水系統宜采用垂直分區并聯供水或分區減壓的給水系統，當建筑高度超過１００ｍ時宜采用垂直串聯的給水系統；消火栓給水系統和自動噴水滅火給水系統可采用消防水泵并行或串聯、減壓水箱和減壓閥減壓的給水系統，當系統的工作壓力大于２．４０ＭＰａ時采用消防水泵串聯或減壓水箱分區的給水系統。建筑給水系統的種類眾多，對于工程設計而言，選擇給水系統的方案需要考慮的因素有很多，原則上主要是系統壓力、建筑特征、供水可靠性和技術經濟等，具體考慮因素有建筑物用途、層數、業主使用要求及偏好、材料設備性能、維護管理需要、節水節能等。對設計方案進行技術經濟評價的方法可分為多指標對比法和多指標綜合評分法，原理通常都是對反映工程設計的功能和耗費特點的若干技術經濟指標進行計算、分析、比較和評價后擇優選定方案，其中價值工程的方法不僅是技術經濟評價的方法，還可以用來優化工程設計方案。對于建筑給水系統工程設計方案，工程師實際工作當中，更多的是考慮了系統壓力、建筑特征和供水可靠性等原則，對于技術經濟方面則往往根據以往的工程經驗來進行簡單的分析判斷，缺乏實務性的技術經濟分析與比較，但是隨著技術的日趨成熟，對系統進行方案比較時經濟性的考慮越來越具有重要影響，甚至是決定性因素。
２工程實例經濟分析與比較
２．１建筑生活給水系統分層供水與分立管供水的系統方案比較
工程實例一：江蘇南京某公寓項目，２４層，建筑面積約４萬ｍ２，建筑高度８６．５０ｍ。該建筑生活給水系統設計有兩個方案供選擇，其中方案一：系統分立管供水；方案二：系統分層供水。方案一系統見圖１ａ，其優點是維修方便，管路較短；缺點是減壓閥數量較多，管路較長。方案二系統見圖１ｂ，其優點是可以分層控制，減壓閥數量少；缺點是管路較長，吊頂維修不便。兩個方案各有利弊，需要進行經濟分析比較后做出最終選擇。是第ｉ種材料設備單價，ｙｉ是第ｉ種材料設備數量，ｚｉ是第ｉ種材料設備安裝費用，ｅｉ是第ｉ種材料設備擾動因素費用。方案一、二的成本函數分別為ｆ１（ｘｉ，ｙｉ，ｚｉ，ｅｉ）和ｆ２（ｘｉ，ｙｉ，ｚｉ，ｅｉ），其自變量取值見表１。計算得出ｆ１（ｘｉ，ｙｉ，ｚｉ，ｅｉ）－ｆ２（ｘｉ，ｙｉ，ｚｉ，ｅｉ）＝－１２６００元。由兩個方案系統成本函數比較結果可以看出，兩個方案的成本相差很小，相對而言方案一較為經濟，系統選擇按方案一也就是按分立管供水系統進行設計。當方案一系統的分立管根數增多時，則其上的ＤＮ３２減壓閥數量會相應增大，從而成本函數會變大，而方案二系統的成本函數基本不變，則當方案一系統的分立管根數增多到一定程度的時候，比較成本函數ｆ１（ｘｉ，ｙｉ，ｚｉ，ｅｉ）－ｆ２（ｘｉ，ｙｉ，ｚｉ，ｅｉ）的取值會由負數變為正數，此時方案二分層供水系統會變為更優。
２．２建筑消火栓給水系統采用減壓閥分區和采用減壓穩壓消火栓的系統方案比較
工程實例二：江蘇鎮江某住宅小區多層商業項目，地上４層，建筑面積約４８００ｍ２，建筑高度２１．６０ｍ。該建筑消火栓給水系統設計有兩個方案供選擇，其中方案一采用進戶管上設置減壓閥分區和采用普通消火栓，方案二全部采用減壓穩壓消火栓滿足壓力使用要求。兩個方案都能滿足系統的功能要求，決定性的影響因素就是成本。從系統上看，兩個方案的系統價值功能相同，系統管材的成本也基本相同，成本差別主要集中在是否減壓閥和減壓穩壓消火栓上面。計算得出ｆ１（ｘｉ，ｙｉ，ｚｉ，ｅｉ）－ｆ２（ｘｉ，ｙｉ，ｚｉ，ｅｉ）＝７９００元。由兩個方案系統成本函數比較結果可以得出，方案二更為經濟，系統選擇按方案二采用減壓穩壓消火栓而不是減壓閥來滿足消火栓的壓力要求進行設計。顯然，比較成本函數ｆ１（ｘｉ，ｙｉ，ｚｉ，ｅｉ）－ｆ２（ｘｉ，ｙｉ，ｚｉ，ｅｉ）的取值和消火栓的數量有關，當系統的消火栓的數量增多到一定程度的時候，比較成本函數取值會由正數變為負數，此時方案一采用減壓閥分區系統會變為更優。
２．３建筑小區地下室自動噴水滅火給水系統報警閥集中設置和分散設置的系統方案比較
工程實例三：江蘇鎮江某住宅小區地下車庫，共２層，建筑面積約６萬ｍ２，停車約１１００輛。該建筑自動噴水滅火給水系統設計面臨著報警閥集中設置和分散設置的`兩個方案選擇，其中方案一報警閥可以集中管理但是報警閥后主供水管數量較多，方案二的優點是報警閥后主供水管路線最短但是不如方案一的做法易于管理。兩個方案都能滿足系統的功能要求，需要從系統的成本來進行比較從而作出系統選擇。地下一層自動噴水滅火給水系統參見圖３。經比較，兩個方案的系統價值功能相同，系統成本差別主要集中在供水管材的規格和數量上面。計算得出ｆ１（ｘｉ，ｙｉ，ｚｉ，ｅｉ）－ｆ２（ｘｉ，ｙｉ，ｚｉ，ｅｉ）＝１０６２５０元。由兩個方案系統成本函數比較結果可以得出，方案二更為經濟，系統選擇按方案二即報警閥分散設置來進行設計。從圖３系統可以看出，比較成本函數ｆ１（ｘｉ，ｙｉ，ｚｉ，ｅｉ）－ｆ２（ｘｉ，ｙｉ，ｚｉ，ｅｉ）的取值和報警閥的數量有關，當報警閥數量減少到一定程度的時候，ｆ１（ｘｉ，ｙｉ，ｚｉ，ｅｉ）－ｆ２（ｘｉ，ｙｉ，ｚｉ，ｅｉ）取值會出現由正值變為負值的情況，此種情況下方案一報警閥集中設置的系統更為經濟。
３小結
（１）工程設計上要求技術先進和經濟合理，經濟性無疑是設計水平體現的重要方面，但是對于工程設計，往往有時候會出現技術上看不出方案優劣的情況，需要通過對方案進行經濟性分析來最終選擇方案。此種情況下，經濟性分析對方案的選擇就會具有根本性和決定性的影響。（２）建筑給水系統在多種方案可以選擇的前提下，基本上都能滿足使用功能的要求，從價值工程的角度出發，當方案的功能評價系數相差無幾時，方案優劣比較的其實就是系統的工程成本，系統工程成本低則成本指數低，而價值系數等于功能評價系數與成本指數之比，因而此種情況下，以價值系數最大者為最優的原則來選擇方案進行系統設計，同時就是基于經濟性分析的以系統工程成本最低來進行系統設計。（３）方案選擇的經濟比較分析注意事項：斟選出影響系統成本的主要因素作為成本函數的自變量，不必考慮所有影響因素。系統方案比較時，重點是放在不同成本函數之間的比較上面，而不是成本函數自身，從而簡化計算分析實質。進行比較分析的同時，需要注意造成比較成本函數取值屬性產生突變的關鍵影響因素。另外，在工程設計實踐當中，需要進行方案選擇的情況經常出現，不僅僅局限于建筑給水系統，其他工程設計也可以借鑒價值工程的思想，通過經濟比較分析來進行方案選擇。
參考文獻
１ＧＢ５００１５—２００３（２００９年版）建筑給水排水設計規范
２全國造價工程師執業資格考試培訓教材編審委員會．工程造價計價與控制．北京：中國計劃出版社，２００９.
作者:王鍵 單位:江蘇中和建筑設計有限公司
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