施工臨時生產給水節能和節水技術的應用

王亞清

我國是資源匱乏和能耗較高的國家,但國家發展離不開資源,為此我們在加強資源建設的同時,要最大限度地節約資源,大力降低能耗。建筑行業是資源使用和能耗較多的一個行業,因而有必要從各個環節進行節能降耗。

1 當前城市施工臨時生產給水的常規做法及存在問題

當前,城市施工臨時生產給水常規做法是:將市政自來水引入水箱,之后通過加壓水泵將水送入施工現場高區,主要設備包括低位水箱、水泵;施工現場低區由市政水直接引入。

存在的問題:考慮到施工生產用水時間不確定性,一旦進入高區結構和裝修施工時期,加壓泵就必須常開,用電能耗巨大;施工生產用水全部使用市政水。

2 節能和節水技術

1)常規做法基礎上增設氣壓罐對施工現場高區自動供水的技術。主要設備包括帶電接點壓力表的氣壓罐、低位水箱、水泵和控制電源箱。水泵將水加壓到管網和氣壓罐(一般采用隔膜型),當管網及氣壓罐壓力達到上限壓力值時,由氣壓罐上的電接點壓力表控制停泵,之后由氣壓罐給管網供水;當管網及氣壓罐壓力小于下限值時,由氣壓罐上的電接點壓力表控制起泵,向氣壓罐和管網供水,周而復始地自動進行。這種方法可以減少水泵的運行時間,節約用電,節能降耗。同時在結構施工期間,該表的壓力上、下限值可以隨著進度進行調整,一定程度上也能節能降耗。

2)當工程附近有更高建筑或更高的地形可以利用時,我們可以考慮采用高位水箱進行自動供水技術。主要設備包括帶液位控制器的高位水箱、低位水箱、水泵和控制電源箱。將帶液位控制器的高位水箱設于上述高位,通過常規做法的加壓系統自動控制把水供入高位水箱,然后再向高區供水。其原理主要是通過高位水箱內已設定水位的液位控制器控制水泵的自動啟停,當高位水箱水位達到低位時,通過液位控制器能接通電源,水泵運轉向高位水箱補水;當高位水箱水位達到高位時,通過液位控制器能斷開電源,水泵停止運轉。這種方法,同樣可以減少水泵的運行時間,節約用電,節能降耗,運行效果比氣壓罐技術好。

3)當工程附近有河流、池塘、深水井等且其水源可以用于施工時,我們可以采用以下技術。在非軟土地區施工時,我們可以采用氣壓罐自動供水的方式。主要設備有潛水泵或深井泵、帶電接點壓力表的氣壓罐和控制電源箱。其原理與1)所述是一樣的,也是通過電接點壓力表自動控制水泵啟停來節約水泵運行時間,節約用電,節能降耗。另外我們采用自然水而非市政自來水,節能降耗效果更明顯。

在軟土地區施工時,常常需要澆筑灌注樁。根據工藝,打樁時只要將水供至打樁處清水池里即可,而其他用水跟非軟土地區一樣,因此,我們可以在采用氣壓罐自動供水的方式上增加另一套系統,主要包括增加低揚程潛水泵、帶液位控制器的水箱和控制電源箱,臨時給水示意圖見圖1。其原理已在2)中敘述,其效果與采用氣壓罐自動供水一樣。

4)當工程因有地下室需要基坑降水時,一般情況下,降水所抽水被排至市政雨水管道中,白白浪費,此時我們可以考慮利用降水所抽水用于生產。基本做法是將所抽水從水箱高位常壓引入水箱,通過加壓泵將水壓入現場。

3 節能和節水技術應用效果分析

以一個工程為例:北京地區某建筑群工程高83 m,建筑面積28萬m2,工期2年。混凝土約240 000 m3,磚約25 000 m3,用磚約17 091千塊,抹灰面積約300 000 m2,上水管道約90 000 m,下水約21 000 m。施工用水費C水單=6.1元/t,施工用電費平均約為C電單=1元/度。為了分析方便,我們假定低區供水也由高區供給。根據工程情況,考慮臨時消防要求,水泵揚程為 H=110 m,流量Q=15 L/s=54 m3/h,功率P=30 kW。考慮到前期準備工作和節假日等,加壓泵運行時間約一年半。

1)工地施工生產用水量可按下式計算:

用水量:

其中,G為施工工程用水量,L;K1為未預計的施工用水系數,取1.15;K2為用水不均衡系數,取1.50;Q1為有效工作量(以實行計量單位表示);N1為施工用水定額,見表1。

表1 施工用水量(N1)定額 L

用水量 G=1.15×1.5×[(250+300+15)×240 000+25 000×250+17 091×250+300 000×30+90 000×98+21 000×1 130]/1 000=323 735.5 t。

最后計算出的總用水量還要增加10%,以補償不可避免的水管漏水損失。最終,用水量為 G1=356 109 000 kg。

2)采用市政水水費:C水=G1×C水單=356 109×6.1=2 172 265元。

3)各種節能和節水技術應用成本分析。

a.采用常規做法時。

初投資:18 m3水箱1座:10 000元,水泵 2臺:15 000×2=30 000元,由于給水泵房加壓系統附件基本相似(包括傳統配電箱),故統一不進行計算。故 C1初=10 000+30 000=40 000元。

運行費:C1運=P×T×C電單=30×24×540=388 800元。

總費用:C1總=C1初+C1運=40000+388 800=428 800 元。

b.采用常規做法基礎上增設氣壓罐的方式。

初投資:氣壓罐:30 000元,電源箱增加啟停控制元件:2 000元。故 C2初=C1初+30 000+2 000=72 000元。

運行費:1 J=0.10 204 kgf.m,1度電=3 600 000 J,水泵效率一般在 0.6左右,故 C2運=G1×H×C電單/(0.102 04×0.6×3 600 000)=356 109 000×110×1/(0.102 04×0.6×3 600 000)=177 726元。

總費用:C2總=C2初+C2運=72000+177 726=249 726 元。

節省率:(C2總-C1總)/C1總×100%=41.8%。

c.采用高低位水箱時。

初投資:18 m3高位水箱(含液位控制器、配套管線、保溫):45 000元,電源箱增加啟停控制元件:2 000元。故 C3初=C1初+45 000+2 000=87 000元。

運行費:C3運同b.。

總費用:C3總=C3初+C3運=87 000+177 726=264 726 元。

節省率:(C3總-C1總)/C1總×100%=38.3%。

d.有河流、池塘、深水井時,所采用的技術顯而易見費用低多了。與b.相比,初投資省了一座水箱,運行成本相同,另外節約水費。假定處于軟土地區,打樁用水量很大,顯而易見費用更省。

e.當有基坑降水利用時,若采用常規方法加壓,初投資和運行成本基本相同,但水費節約不少。若采用其他方式供水,很明顯費用節省更多。

通過上述分析可得,第2點1),2)技術均采用市政水,無節水,但在初投資和運行費上節能效果明顯;3),4)采用自然水,有明顯節水,且在初投資和運行費上節能效果明顯;節水所省費用比節能所省費用多很多。因此,上述節能和節水技術的應用效果是很好的,而且利用降水和自然水的技術效果更好。