建筑給排水工程優(yōu)化設(shè)計的論文
摘要：我國建筑給排水工程已經(jīng)經(jīng)歷了將近30年的發(fā)展，由早期的房屋衛(wèi)生設(shè)備設(shè)計階段到室內(nèi)給排水階段，再到如今的建筑給排水階段，已經(jīng)形成了一個較為成熟的體系。在建筑業(yè)不斷發(fā)展的過程中，建筑給排水所容納的范圍愈來愈廣，涵蓋的系統(tǒng)也變得愈來愈多，這使得相關(guān)設(shè)計工作的復(fù)雜程度愈來愈高�；诖耍疚膶ㄖo排水工程進(jìn)行了綜合性闡述，并對工程優(yōu)化設(shè)計進(jìn)行了著重分析，提出了相關(guān)觀點，以供參考。
關(guān)鍵詞：建筑；給排水工程；優(yōu)化設(shè)計
1建筑給排水工程設(shè)計概述
在建筑給排水工程構(gòu)建過程中，需要以相關(guān)工程建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)作為依據(jù)及參考，并保證實際施工按照標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行，以實現(xiàn)工程質(zhì)量品控。從建筑給排水工程設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)來看，目前我國具有相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)超過200種以上，分為四級兩類。四級是指國家標(biāo)準(zhǔn)、行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)、企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)及地方標(biāo)準(zhǔn)，兩類是指推薦性標(biāo)準(zhǔn)與強(qiáng)制性標(biāo)準(zhǔn)［1］。除此之外，還有工程建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)協(xié)會標(biāo)準(zhǔn)、設(shè)計參考手冊等。在實際設(shè)計工作開展過程中，由于設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)繁多，易出現(xiàn)紊亂，使得相關(guān)設(shè)計人員難以把握。另外，在建筑給排水標(biāo)準(zhǔn)體系中內(nèi)容重復(fù)現(xiàn)象較為嚴(yán)重，還存在內(nèi)容交叉或矛盾的情況，給實際設(shè)計工作造成了較大的影響。為進(jìn)一步完善建筑給排水工程設(shè)計，必須要對相關(guān)設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行整合優(yōu)化，以為設(shè)計工作提供良性基礎(chǔ)。由于建筑給排水工程是典型的系統(tǒng)性工程，所以在實際設(shè)計過程中要遵循一定的原則，如此才能保證設(shè)計質(zhì)量，具體如下［2］:(1)整體性原則。系統(tǒng)性原則是建筑給排水工程設(shè)計的核心原則，要求在設(shè)計過程中做到“先看整體，再看局部”，將微觀問題上升至宏觀角度，并將部分與局部置于整體與全局之間進(jìn)行考察，以保證局部設(shè)計與整體目標(biāo)相符;(2)目標(biāo)性原則。給排水工程設(shè)計強(qiáng)調(diào)了目標(biāo)的重要性，設(shè)計必須跟隨目標(biāo)進(jìn)行，才能構(gòu)建出具有預(yù)期效果的系統(tǒng)，并保證系統(tǒng)良性運(yùn)轉(zhuǎn);(3)適應(yīng)性原則。給排水工程需要基于外界環(huán)境才能發(fā)揮作用，所以在設(shè)計期間，應(yīng)保證工程系統(tǒng)能夠適應(yīng)環(huán)境。即便外界環(huán)境發(fā)生變化時，給排水系統(tǒng)也能夠根據(jù)環(huán)境變化，進(jìn)行自我調(diào)控，以適應(yīng)這種變化;(4)優(yōu)化性原則。工程設(shè)計無法一蹴而就，需要根據(jù)實際情況不斷優(yōu)化，才能得到最優(yōu)設(shè)計�？傊ㄖo排水工程設(shè)計是一個綜合性的過程，需要從多個角度充分考慮，以保證設(shè)計質(zhì)量，從而為工程施工創(chuàng)造基礎(chǔ)。
2建筑給排水工程設(shè)計優(yōu)化整體流程分析
建筑給排水最優(yōu)設(shè)計是通過系統(tǒng)分析原理及最優(yōu)化技術(shù)設(shè)計出低能耗、高效率、低成本、高穩(wěn)定性的給排水系統(tǒng)的綜合性過程。一方面，通過優(yōu)化設(shè)計能夠讓系統(tǒng)結(jié)構(gòu)得到完善;另一方面，優(yōu)化設(shè)計保證了系統(tǒng)參數(shù)能夠達(dá)到相關(guān)要求［3］。從國內(nèi)給排水系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計環(huán)境來看，目前已經(jīng)形成了大量系統(tǒng)性的優(yōu)化方法，并在前人研究的'基礎(chǔ)上獲取了大量經(jīng)驗性數(shù)據(jù)，極大程度上簡化了設(shè)計過程，提升了設(shè)計效率。合理應(yīng)用優(yōu)化設(shè)計，能夠得到更為滿意的參數(shù)、結(jié)構(gòu)，促使整體效能達(dá)到最佳，并可讓系統(tǒng)實現(xiàn)自動化運(yùn)行及管理。另外，優(yōu)化設(shè)計是一個不斷發(fā)掘、尋找、獲取更優(yōu)良系統(tǒng)的過程，可促進(jìn)新系統(tǒng)形成。通常情況下，給排水工程優(yōu)化設(shè)計流程包括以下幾個環(huán)節(jié):根據(jù)給排水系統(tǒng)要求確定問題→篩選目標(biāo)→尋找綜合性方案→構(gòu)建分析模型→求解最優(yōu)值→決策與評價→落實設(shè)計。在優(yōu)化設(shè)計過程中，往往遇到的都是工程實際問題，涵蓋了較多的復(fù)雜因素，導(dǎo)致無法完全確認(rèn)結(jié)構(gòu)及功能性是否能滿足要求。將給排水工程項目由一個工程簡化成一個能實現(xiàn)功能需求、能反映主要問題并可定量表達(dá)和模擬優(yōu)化的切實可行的替代系統(tǒng)，是系統(tǒng)設(shè)計首要環(huán)節(jié)，也是最為關(guān)鍵的環(huán)節(jié)，它會對最終的優(yōu)化結(jié)果產(chǎn)生直接影響。通過上述系統(tǒng)化處理，可確認(rèn)各要素對系統(tǒng)功能目標(biāo)的影響，并可根據(jù)分析結(jié)果，確定主要影響因子及次要影響因子，讓優(yōu)化設(shè)計能做到“有的放矢”，這與上文中所提到的目標(biāo)性原則也是相契合的。然后，再根據(jù)問題分析結(jié)果，確定實際目標(biāo)，主要涉及內(nèi)容包括水量、水壓、水質(zhì)、供水安全性及供水經(jīng)濟(jì)性。在建筑供水管網(wǎng)方案確定后，以其中某一項內(nèi)容作為目標(biāo)函數(shù)，其他內(nèi)容則視為約束條件，構(gòu)建出約束條件與目標(biāo)函數(shù)的表達(dá)式，以獲取最優(yōu)設(shè)計方案，并結(jié)合以上分析結(jié)果進(jìn)行建模。建模時要扣住主要影響因子，盡可能保證模型簡潔化，以便于分析計算。同時，要求所設(shè)計的模型能夠與其他模型有效銜接。再通過模型優(yōu)化求解及檢驗，獲取模型的最優(yōu)值，讓系統(tǒng)能夠保持最理想的工作狀態(tài)。最后對優(yōu)化設(shè)計進(jìn)行有效評價，并對其中存在的瑕疵進(jìn)行修正，讓優(yōu)化設(shè)計產(chǎn)生最佳效果，并嚴(yán)格按照設(shè)計方案實現(xiàn)產(chǎn)品。
3建筑給排水工程優(yōu)化設(shè)計具體環(huán)節(jié)分析
3．1給排水系統(tǒng)整體構(gòu)建
由上文可知，給排水工程是一個系統(tǒng)化的工程，在進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計時，也需要將其視為一個系統(tǒng)。為保證系統(tǒng)具有健全的功能，就必須保證系統(tǒng)功能模塊之間的平衡性。給排水系統(tǒng)構(gòu)建方法較多，最常見的包括以下幾種［4］:(1)論證法。該方法適用于系統(tǒng)發(fā)展較為成熟，但存在新系統(tǒng)或方法或多種方案可以采用的情況;(2)規(guī)范化方法。該方法適用于一些較為成熟的系統(tǒng)，以前人經(jīng)驗為基礎(chǔ)構(gòu)建模型，并加入實際數(shù)據(jù)信息，便可獲取系整體結(jié)構(gòu)，該方法適用性較好且較為便捷;(3)試探法。對于一些較為復(fù)雜或新型的系統(tǒng)，可采取試探法構(gòu)建。這種方法顧名思義，設(shè)計人員只能通過自身經(jīng)驗及創(chuàng)造力摸索系統(tǒng)構(gòu)建方法，對相關(guān)人員具有較高要求，屬于典型的創(chuàng)新性方法。當(dāng)獲得設(shè)計方案后，需進(jìn)行針對性的調(diào)研及論證，以保證方案的可行性。
3．2給水系統(tǒng)設(shè)計優(yōu)化
給水系統(tǒng)的主要作用是為用戶提供可靠、穩(wěn)定的生活、生產(chǎn)或消防用水點。通過優(yōu)化設(shè)計，可讓給水系統(tǒng)具備更好的節(jié)水、節(jié)能性能，并為相關(guān)維護(hù)工作提供便捷。隨著建筑給排水工程優(yōu)化設(shè)計的不斷深入，產(chǎn)生了一些新的系統(tǒng)優(yōu)化模型，其中“市政水源→二次供水前置設(shè)備→全流量高效變頻調(diào)速給水設(shè)備(帶氣壓罐)→用戶”模型具有較好適用性與經(jīng)濟(jì)性［5］。此模型中，變頻調(diào)速給水設(shè)備的加入讓系統(tǒng)具備了更好的節(jié)能性，并降低了系統(tǒng)復(fù)雜程度及二次污染，提升了系統(tǒng)運(yùn)行效率。同時，利用二次供水前置設(shè)備科充分利用市政管網(wǎng)余壓，保證供水的穩(wěn)定性。當(dāng)然，構(gòu)建上述系統(tǒng)初期投入成本較高，但從長遠(yuǎn)角度來看，其節(jié)能性較為理想，所節(jié)約的電能遠(yuǎn)超過初期投資。
3．3排水系統(tǒng)設(shè)計優(yōu)化
排水系統(tǒng)優(yōu)化方法較多，但需要注意兩處關(guān)鍵點。首先，要對通氣管進(jìn)行合理設(shè)置。根據(jù)實際要求，采取有效的通氣技術(shù)促使排水氣體散逸，避免排水系統(tǒng)出現(xiàn)水封的負(fù)壓虹吸及正壓噴濺現(xiàn)象，使管道內(nèi)空氣保持良性循環(huán)。其次，要合理篩選排水管材。目前，大多數(shù)排水管均采用塑料管(塑料管具有成本低、重量輕、安裝方便、水流阻力低的特征)但水流噪聲較大，且容易老化。因此，在對噪聲要求較高的地方應(yīng)選用柔性接口離心鑄造的鑄鐵管進(jìn)行排水，以滿足實際要求。雨水排放系統(tǒng)也是排水系統(tǒng)的重要構(gòu)成部分，在篩選雨水排放系統(tǒng)時，要優(yōu)先選擇安全、經(jīng)濟(jì)性的雨水系統(tǒng)，以保證地面不會出現(xiàn)冒水，屋面不會出現(xiàn)溢水，且管道能滿足正負(fù)壓要求，不會出現(xiàn)漏水。
4結(jié)語
建筑給排水工程優(yōu)化設(shè)計是一項系統(tǒng)化的工作，需要從多個角度并結(jié)合實際需求進(jìn)行全面性分析，通過分析建模、最優(yōu)值求解等一系列措施，獲取最佳方案，讓給排水系統(tǒng)質(zhì)量得以保證。
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