建筑给水系统经济比较分析的方案选择

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摘要:建筑给水系统的种类众多，对于工程设计而言，选择给水系统的方案需要考虑的因素很多，原则上主要是系统压力、建筑特征、供水可靠性和技术经济等。对于不同的系统设计方案，有时候会出现技术上看不出方案优劣的情况，有必要借鉴价值工程的思想，对系统进行经济比较分析来从中选出更优的设计方案。以建筑生活给水系统、建筑消火栓给水系统、建筑自动喷水灭火给水系统方面的工程实例来进行经济比较分析、选择系统方案并作总结。

关键词:建筑给水系统;经济比较分析;价值工程;成本函数;方案选择

1建筑给水系统的分类与选择原则

建筑给水系统主要包括建筑生活给水系统和建筑消防给水系统，其中后者主要包括消火栓给水系统和自动喷水灭火给水系统。建筑给水系统按照水平配水干管的敷设位置，可以分为下行上给式、上行下给式、中分式和环状式4种系统。对于高层建筑给水系统，按照供水设备的选择可分为增压设备和高位水池（箱）联合供水系统、变频调速供水系统、叠压供水系统和气压供水系统等。对于高层建筑，应考虑竖向分区，建筑生活给水系统宜采用垂直分区并联供水或分区减压的给水系统，当建筑高度超过100m时宜采用垂直串联的给水系统；消火栓给水系统和自动喷水灭火给水系统可采用消防水泵并行或串联、减压水箱和减压阀减压的给水系统，当系统的工作压力大于2．40MPa时采用消防水泵串联或减压水箱分区的给水系统。建筑给水系统的种类众多，对于工程设计而言，选择给水系统的方案需要考虑的因素有很多，原则上主要是系统压力、建筑特征、供水可靠性和技术经济等，具体考虑因素有建筑物用途、层数、业主使用要求及偏好、材料设备性能、维护管理需要、节水节能等。对设计方案进行技术经济评价的方法可分为多指标对比法和多指标综合评分法，原理通常都是对反映工程设计的功能和耗费特点的若干技术经济指标进行计算、分析、比较和评价后择优选定方案，其中价值工程的方法不仅是技术经济评价的方法，还可以用来优化工程设计方案。对于建筑给水系统工程设计方案，工程师实际工作当中，更多的是考虑了系统压力、建筑特征和供水可靠性等原则，对于技术经济方面则往往根据以往的工程经验来进行简单的分析判断，缺乏实务性的技术经济分析与比较，但是随着技术的日趋成熟，对系统进行方案比较时经济性的考虑越来越具有重要影响，甚至是决定性因素。

2工程实例经济分析与比较

2．1建筑生活给水系统分层供水与分立管供水的系统方案比较

工程实例一：江苏南京某公寓项目，24层，建筑面积约4万m2，建筑高度86．50m。该建筑生活给水系统设计有两个方案供选择，其中方案一：系统分立管供水；方案二：系统分层供水。方案一系统见图1a，其优点是维修方便，管路较短；缺点是减压阀数量较多，管路较长。方案二系统见图1b，其优点是可以分层控制，减压阀数量少；缺点是管路较长，吊顶维修不便。两个方案各有利弊，需要进行经济分析比较后做出最终选择。是第i种材料设备单价，yi是第i种材料设备数量，zi是第i种材料设备安装费用，ei是第i种材料设备扰动因素费用。方案一、二的成本函数分别为f1（xi，yi，zi，ei）和f2（xi，yi，zi，ei），其自变量取值见表1。计算得出f1（xi，yi，zi，ei）－f2（xi，yi，zi，ei）＝－12600元。由两个方案系统成本函数比较结果可以看出，两个方案的成本相差很小，相对而言方案一较为经济，系统选择按方案一也就是按分立管供水系统进行设计。当方案一系统的分立管根数增多时，则其上的DN32减压阀数量会相应增大，从而成本函数会变大，而方案二系统的成本函数基本不变，则当方案一系统的分立管根数增多到一定程度的时候，比较成本函数f1（xi，yi，zi，ei）－f2（xi，yi，zi，ei）的取值会由负数变为正数，此时方案二分层供水系统会变为更优。

2．2建筑消火栓给水系统采用减压阀分区和采用减压稳压消火栓的系统方案比较

工程实例二：江苏镇江某住宅小区多层商业项目，地上4层，建筑面积约4800m2，建筑高度21．60m。该建筑消火栓给水系统设计有两个方案供选择，其中方案一采用进户管上设置减压阀分区和采用普通消火栓，方案二全部采用减压稳压消火栓满足压力使用要求。两个方案都能满足系统的功能要求，决定性的影响因素就是成本。从系统上看，两个方案的系统价值功能相同，系统管材的成本也基本相同，成本差别主要集中在是否减压阀和减压稳压消火栓上面。计算得出f1（xi，yi，zi，ei）－f2（xi，yi，zi，ei）＝7900元。由两个方案系统成本函数比较结果可以得出，方案二更为经济，系统选择按方案二采用减压稳压消火栓而不是减压阀来满足消火栓的压力要求进行设计。显然，比较成本函数f1（xi，yi，zi，ei）－f2（xi，yi，zi，ei）的取值和消火栓的数量有关，当系统的消火栓的数量增多到一定程度的时候，比较成本函数取值会由正数变为负数，此时方案一采用减压阀分区系统会变为更优。

2．3建筑小区地下室自动喷水灭火给水系统报警阀集中设置和分散设置的系统方案比较

工程实例三：江苏镇江某住宅小区地下车库，共2层，建筑面积约6万m2，停车约1100辆。该建筑自动喷水灭火给水系统设计面临着报警阀集中设置和分散设置的两个方案选择，其中方案一报警阀可以集中管理但是报警阀后主供水管数量较多，方案二的优点是报警阀后主供水管路线最短但是不如方案一的做法易于管理。两个方案都能满足系统的功能要求，需要从系统的成本来进行比较从而作出系统选择。地下一层自动喷水灭火给水系统参见图3。经比较，两个方案的系统价值功能相同，系统成本差别主要集中在供水管材的规格和数量上面。计算得出f1（xi，yi，zi，ei）－f2（xi，yi，zi，ei）＝106250元。由两个方案系统成本函数比较结果可以得出，方案二更为经济，系统选择按方案二即报警阀分散设置来进行设计。从图3系统可以看出，比较成本函数f1（xi，yi，zi，ei）－f2（xi，yi，zi，ei）的取值和报警阀的数量有关，当报警阀数量减少到一定程度的时候，f1（xi，yi，zi，ei）－f2（xi，yi，zi，ei）取值会出现由正值变为负值的情况，此种情况下方案一报警阀集中设置的系统更为经济。

3小结

（1）工程设计上要求技术先进和经济合理，经济性无疑是设计水平体现的重要方面，但是对于工程设计，往往有时候会出现技术上看不出方案优劣的情况，需要通过对方案进行经济性分析来最终选择方案。此种情况下，经济性分析对方案的选择就会具有根本性和决定性的影响。（2）建筑给水系统在多种方案可以选择的前提下，基本上都能满足使用功能的要求，从价值工程的角度出发，当方案的功能评价系数相差无几时，方案优劣比较的其实就是系统的工程成本，系统工程成本低则成本指数低，而价值系数等于功能评价系数与成本指数之比，因而此种情况下，以价值系数最大者为最优的原则来选择方案进行系统设计，同时就是基于经济性分析的以系统工程成本最低来进行系统设计。（3）方案选择的经济比较分析注意事项：斟选出影响系统成本的主要因素作为成本函数的自变量，不必考虑所有影响因素。系统方案比较时，重点是放在不同成本函数之间的比较上面，而不是成本函数自身，从而简化计算分析实质。进行比较分析的同时，需要注意造成比较成本函数取值属性产生突变的关键影响因素。另外，在工程设计实践当中，需要进行方案选择的情况经常出现，不仅仅局限于建筑给水系统，其他工程设计也可以借鉴价值工程的思想，通过经济比较分析来进行方案选择。

参考文献

1GB50015—2003（2009年版）建筑给水排水设计规范

2全国造价工程师执业资格考试培训教材编审委员会．工程造价计价与控制．北京：中国计划出版社，2009.

作者:王键 单位:江苏中和建筑设计有限公司