建筑給水系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)比較分析的方案選擇

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摘要:建筑給水系統(tǒng)的種類眾多，對于工程設(shè)計而言，選擇給水系統(tǒng)的方案需要考慮的因素很多，原則上主要是系統(tǒng)壓力、建筑特征、供水可靠性和技術(shù)經(jīng)濟(jì)等。對于不同的系統(tǒng)設(shè)計方案，有時候會出現(xiàn)技術(shù)上看不出方案優(yōu)劣的情況，有必要借鑒價值工程的思想，對系統(tǒng)進(jìn)行經(jīng)濟(jì)比較分析來從中選出更優(yōu)的設(shè)計方案。以建筑生活給水系統(tǒng)、建筑消火栓給水系統(tǒng)、建筑自動噴水滅火給水系統(tǒng)方面的工程實例來進(jìn)行經(jīng)濟(jì)比較分析、選擇系統(tǒng)方案并作總結(jié)。

關(guān)鍵詞:建筑給水系統(tǒng);經(jīng)濟(jì)比較分析;價值工程;成本函數(shù);方案選擇

1建筑給水系統(tǒng)的分類與選擇原則

建筑給水系統(tǒng)主要包括建筑生活給水系統(tǒng)和建筑消防給水系統(tǒng)，其中后者主要包括消火栓給水系統(tǒng)和自動噴水滅火給水系統(tǒng)。建筑給水系統(tǒng)按照水平配水干管的敷設(shè)位置，可以分為下行上給式、上行下給式、中分式和環(huán)狀式4種系統(tǒng)。對于高層建筑給水系統(tǒng)，按照供水設(shè)備的選擇可分為增壓設(shè)備和高位水池（箱）聯(lián)合供水系統(tǒng)、變頻調(diào)速供水系統(tǒng)、疊壓供水系統(tǒng)和氣壓供水系統(tǒng)等。對于高層建筑，應(yīng)考慮豎向分區(qū)，建筑生活給水系統(tǒng)宜采用垂直分區(qū)并聯(lián)供水或分區(qū)減壓的給水系統(tǒng)，當(dāng)建筑高度超過100m時宜采用垂直串聯(lián)的給水系統(tǒng)；消火栓給水系統(tǒng)和自動噴水滅火給水系統(tǒng)可采用消防水泵并行或串聯(lián)、減壓水箱和減壓閥減壓的給水系統(tǒng)，當(dāng)系統(tǒng)的工作壓力大于2．40MPa時采用消防水泵串聯(lián)或減壓水箱分區(qū)的給水系統(tǒng)。建筑給水系統(tǒng)的種類眾多，對于工程設(shè)計而言，選擇給水系統(tǒng)的方案需要考慮的因素有很多，原則上主要是系統(tǒng)壓力、建筑特征、供水可靠性和技術(shù)經(jīng)濟(jì)等，具體考慮因素有建筑物用途、層數(shù)、業(yè)主使用要求及偏好、材料設(shè)備性能、維護(hù)管理需要、節(jié)水節(jié)能等。對設(shè)計方案進(jìn)行技術(shù)經(jīng)濟(jì)評價的方法可分為多指標(biāo)對比法和多指標(biāo)綜合評分法，原理通常都是對反映工程設(shè)計的功能和耗費(fèi)特點的若干技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)進(jìn)行計算、分析、比較和評價后擇優(yōu)選定方案，其中價值工程的方法不僅是技術(shù)經(jīng)濟(jì)評價的方法，還可以用來優(yōu)化工程設(shè)計方案。對于建筑給水系統(tǒng)工程設(shè)計方案，工程師實際工作當(dāng)中，更多的是考慮了系統(tǒng)壓力、建筑特征和供水可靠性等原則，對于技術(shù)經(jīng)濟(jì)方面則往往根據(jù)以往的工程經(jīng)驗來進(jìn)行簡單的分析判斷，缺乏實務(wù)性的技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析與比較，但是隨著技術(shù)的日趨成熟，對系統(tǒng)進(jìn)行方案比較時經(jīng)濟(jì)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(jīng)濟(jì)分析與比較

2．1建筑生活給水系統(tǒng)分層供水與分立管供水的系統(tǒng)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(tǒng)設(shè)計有兩個方案供選擇，其中方案一：系統(tǒng)分立管供水；方案二：系統(tǒng)分層供水。方案一系統(tǒng)見圖1a，其優(yōu)點是維修方便，管路較短；缺點是減壓閥數(shù)量較多，管路較長。方案二系統(tǒng)見圖1b，其優(yōu)點是可以分層控制，減壓閥數(shù)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(jìn)行經(jīng)濟(jì)分析比較后做出最終選擇。是第i種材料設(shè)備單價，yi是第i種材料設(shè)備數(shù)量，zi是第i種材料設(shè)備安裝費(fèi)用，ei是第i種材料設(shè)備擾動因素費(fèi)用。方案一、二的成本函數(shù)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(tǒng)成本函數(shù)比較結(jié)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(jīng)濟(jì)，系統(tǒng)選擇按方案一也就是按分立管供水系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計。當(dāng)方案一系統(tǒng)的分立管根數(shù)增多時，則其上的DN32減壓閥數(shù)量會相應(yīng)增大，從而成本函數(shù)會變大，而方案二系統(tǒng)的成本函數(shù)基本不變，則當(dāng)方案一系統(tǒng)的分立管根數(shù)增多到一定程度的時候，比較成本函數(shù)f1（xi，yi，zi，ei）－f2（xi，yi，zi，ei）的取值會由負(fù)數(shù)變?yōu)檎龜?shù)，此時方案二分層供水系統(tǒng)會變?yōu)楦鼉?yōu)。

2．2建筑消火栓給水系統(tǒng)采用減壓閥分區(qū)和采用減壓穩(wěn)壓消火栓的系統(tǒng)方案比較

工程實例二：江蘇鎮(zhèn)江某住宅小區(qū)多層商業(yè)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(tǒng)設(shè)計有兩個方案供選擇，其中方案一采用進(jìn)戶管上設(shè)置減壓閥分區(qū)和采用普通消火栓，方案二全部采用減壓穩(wěn)壓消火栓滿足壓力使用要求。兩個方案都能滿足系統(tǒng)的功能要求，決定性的影響因素就是成本。從系統(tǒng)上看，兩個方案的系統(tǒng)價值功能相同，系統(tǒng)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(wěn)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(tǒng)成本函數(shù)比較結(jié)果可以得出，方案二更為經(jīng)濟(jì)，系統(tǒng)選擇按方案二采用減壓穩(wěn)壓消火栓而不是減壓閥來滿足消火栓的壓力要求進(jìn)行設(shè)計。顯然，比較成本函數(shù)f1（xi，yi，zi，ei）－f2（xi，yi，zi，ei）的取值和消火栓的數(shù)量有關(guān)，當(dāng)系統(tǒng)的消火栓的數(shù)量增多到一定程度的時候，比較成本函數(shù)取值會由正數(shù)變?yōu)樨?fù)數(shù)，此時方案一采用減壓閥分區(qū)系統(tǒng)會變?yōu)楦鼉?yōu)。

2．3建筑小區(qū)地下室自動噴水滅火給水系統(tǒng)報警閥集中設(shè)置和分散設(shè)置的系統(tǒng)方案比較

工程實例三：江蘇鎮(zhèn)江某住宅小區(qū)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(tǒng)設(shè)計面臨著報警閥集中設(shè)置和分散設(shè)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(shù)量較多，方案二的優(yōu)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(tǒng)的功能要求，需要從系統(tǒng)的成本來進(jìn)行比較從而作出系統(tǒng)選擇。地下一層自動噴水滅火給水系統(tǒng)參見圖3。經(jīng)比較，兩個方案的系統(tǒng)價值功能相同，系統(tǒng)成本差別主要集中在供水管材的規(guī)格和數(shù)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(tǒng)成本函數(shù)比較結(jié)果可以得出，方案二更為經(jīng)濟(jì)，系統(tǒng)選擇按方案二即報警閥分散設(shè)置來進(jìn)行設(shè)計。從圖3系統(tǒng)可以看出，比較成本函數(shù)f1（xi，yi，zi，ei）－f2（xi，yi，zi，ei）的取值和報警閥的數(shù)量有關(guān)，當(dāng)報警閥數(shù)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(xiàn)由正值變?yōu)樨?fù)值的情況，此種情況下方案一報警閥集中設(shè)置的系統(tǒng)更為經(jīng)濟(jì)。

3小結(jié)

（1）工程設(shè)計上要求技術(shù)先進(jìn)和經(jīng)濟(jì)合理，經(jīng)濟(jì)性無疑是設(shè)計水平體現(xiàn)的重要方面，但是對于工程設(shè)計，往往有時候會出現(xiàn)技術(shù)上看不出方案優(yōu)劣的情況，需要通過對方案進(jìn)行經(jīng)濟(jì)性分析來最終選擇方案。此種情況下，經(jīng)濟(jì)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(tǒng)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(fā)，當(dāng)方案的功能評價系數(shù)相差無幾時，方案優(yōu)劣比較的其實就是系統(tǒng)的工程成本，系統(tǒng)工程成本低則成本指數(shù)低，而價值系數(shù)等于功能評價系數(shù)與成本指數(shù)之比，因而此種情況下，以價值系數(shù)最大者為最優(yōu)的原則來選擇方案進(jìn)行系統(tǒng)設(shè)計，同時就是基于經(jīng)濟(jì)性分析的以系統(tǒng)工程成本最低來進(jìn)行系統(tǒng)設(shè)計。（3）方案選擇的經(jīng)濟(jì)比較分析注意事項：斟選出影響系統(tǒng)成本的主要因素作為成本函數(shù)的自變量，不必考慮所有影響因素。系統(tǒng)方案比較時，重點是放在不同成本函數(shù)之間的比較上面，而不是成本函數(shù)自身，從而簡化計算分析實質(zhì)。進(jìn)行比較分析的同時，需要注意造成比較成本函數(shù)取值屬性產(chǎn)生突變的關(guān)鍵影響因素。另外，在工程設(shè)計實踐當(dāng)中，需要進(jìn)行方案選擇的情況經(jīng)常出現(xiàn)，不僅僅局限于建筑給水系統(tǒng)，其他工程設(shè)計也可以借鑒價值工程的思想，通過經(jīng)濟(jì)比較分析來進(jìn)行方案選擇。

參考文獻(xiàn)

1GB50015—2003（2009年版）建筑給水排水設(shè)計規(guī)范

2全國造價工程師執(zhí)業(yè)資格考試培訓(xùn)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(shè)計有限公司