建筑給排水工程優(yōu)化設計的論文
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，由早期的房屋衛生設備設計階段到室內給排水階段，再到如今的建筑給排水階段，已經(jīng)形成了一個(gè)較為成熟的體系。在建筑業(yè)不斷發(fā)展的過(guò)程中，建筑給排水所容納的范圍愈來(lái)愈廣，涵蓋的系統也變得愈來(lái)愈多，這使得相關(guān)設計工作的復雜程度愈來(lái)愈高�；诖�，本文對建筑給排水工程進(jìn)行了綜合性闡述，并對工程優(yōu)化設計進(jìn)行了著(zhù)重分析，提出了相關(guān)觀(guān)點(diǎn)，以供參考。
關(guān)鍵詞：建筑；給排水工程；優(yōu)化設計
1建筑給排水工程設計概述
在建筑給排水工程構建過(guò)程中，需要以相關(guān)工程建設標準作為依據及參考，并保證實(shí)際施工按照標準進(jìn)行，以實(shí)現工程質(zhì)量品控。從建筑給排水工程設計標準來(lái)看，目前我國具有相關(guān)標準超過(guò)200種以上，分為四級兩類(lèi)。四級是指國家標準、行業(yè)標準、企業(yè)標準及地方標準，兩類(lèi)是指推薦性標準與強制性標準［1］。除此之外，還有工程建設標準協(xié)會(huì )標準、設計參考手冊等。在實(shí)際設計工作開(kāi)展過(guò)程中，由于設計標準繁多，易出現紊亂，使得相關(guān)設計人員難以把握。另外，在建筑給排水標準體系中內容重復現象較為嚴重，還存在內容交叉或矛盾的情況，給實(shí)際設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計，必須要對相關(guān)設計標準進(jìn)行整合優(yōu)化，以為設計工作提供良性基礎。由于建筑給排水工程是典型的系統性工程，所以在實(shí)際設計過(guò)程中要遵循一定的原則，如此才能保證設計質(zhì)量，具體如下［2］:(1)整體性原則。系統性原則是建筑給排水工程設計的核心原則，要求在設計過(guò)程中做到“先看整體，再看局部”，將微觀(guān)問(wèn)題上升至宏觀(guān)角度，并將部分與局部置于整體與全局之間進(jìn)行考察，以保證局部設計與整體目標相符;(2)目標性原則。給排水工程設計強調了目標的重要性，設計必須跟隨目標進(jìn)行，才能構建出具有預期效果的系統，并保證系統良性運轉;(3)適應性原則。給排水工程需要基于外界環(huán)境才能發(fā)揮作用，所以在設計期間，應保證工程系統能夠適應環(huán)境。即便外界環(huán)境發(fā)生變化時(shí)，給排水系統也能夠根據環(huán)境變化，進(jìn)行自我調控，以適應這種變化;(4)優(yōu)化性原則。工程設計無(wú)法一蹴而就，需要根據實(shí)際情況不斷優(yōu)化，才能得到最優(yōu)設計�？傊�，建筑給排水工程設計是一個(gè)綜合性的過(guò)程，需要從多個(gè)角度充分考慮，以保證設計質(zhì)量，從而為工程施工創(chuàng )造基礎。
2建筑給排水工程設計優(yōu)化整體流程分析
建筑給排水最優(yōu)設計是通過(guò)系統分析原理及最優(yōu)化技術(shù)設計出低能耗、高效率、低成本、高穩定性的給排水系統的綜合性過(guò)程。一方面，通過(guò)優(yōu)化設計能夠讓系統結構得到完善;另一方面，優(yōu)化設計保證了系統參數能夠達到相關(guān)要求［3］。從國內給排水系統優(yōu)化設計環(huán)境來(lái)看，目前已經(jīng)形成了大量系統性的優(yōu)化方法，并在前人研究的'基礎上獲取了大量經(jīng)驗性數據，極大程度上簡(jiǎn)化了設計過(guò)程，提升了設計效率。合理應用優(yōu)化設計，能夠得到更為滿(mǎn)意的參數、結構，促使整體效能達到最佳，并可讓系統實(shí)現自動(dòng)化運行及管理。另外，優(yōu)化設計是一個(gè)不斷發(fā)掘、尋找、獲取更優(yōu)良系統的過(guò)程，可促進(jìn)新系統形成。通常情況下，給排水工程優(yōu)化設計流程包括以下幾個(gè)環(huán)節:根據給排水系統要求確定問(wèn)題→篩選目標→尋找綜合性方案→構建分析模型→求解最優(yōu)值→決策與評價(jià)→落實(shí)設計。在優(yōu)化設計過(guò)程中，往往遇到的都是工程實(shí)際問(wèn)題，涵蓋了較多的復雜因素，導致無(wú)法完全確認結構及功能性是否能滿(mǎn)足要求。將給排水工程項目由一個(gè)工程簡(jiǎn)化成一個(gè)能實(shí)現功能需求、能反映主要問(wèn)題并可定量表達和模擬優(yōu)化的切實(shí)可行的替代系統，是系統設計首要環(huán)節，也是最為關(guān)鍵的環(huán)節，它會(huì )對最終的優(yōu)化結果產(chǎn)生直接影響。通過(guò)上述系統化處理，可確認各要素對系統功能目標的影響，并可根據分析結果，確定主要影響因子及次要影響因子，讓優(yōu)化設計能做到“有的放矢”，這與上文中所提到的目標性原則也是相契合的。然后，再根據問(wèn)題分析結果，確定實(shí)際目標，主要涉及內容包括水量、水壓、水質(zhì)、供水安全性及供水經(jīng)濟性。在建筑供水管網(wǎng)方案確定后，以其中某一項內容作為目標函數，其他內容則視為約束條件，構建出約束條件與目標函數的表達式，以獲取最優(yōu)設計方案，并結合以上分析結果進(jìn)行建模。建模時(shí)要扣住主要影響因子，盡可能保證模型簡(jiǎn)潔化，以便于分析計算。同時(shí)，要求所設計的模型能夠與其他模型有效銜接。再通過(guò)模型優(yōu)化求解及檢驗，獲取模型的最優(yōu)值，讓系統能夠保持最理想的工作狀態(tài)。最后對優(yōu)化設計進(jìn)行有效評價(jià)，并對其中存在的瑕疵進(jìn)行修正，讓優(yōu)化設計產(chǎn)生最佳效果，并嚴格按照設計方案實(shí)現產(chǎn)品。
3建筑給排水工程優(yōu)化設計具體環(huán)節分析
3．1給排水系統整體構建
由上文可知，給排水工程是一個(gè)系統化的工程，在進(jìn)行優(yōu)化設計時(shí)，也需要將其視為一個(gè)系統。為保證系統具有健全的功能，就必須保證系統功能模塊之間的平衡性。給排水系統構建方法較多，最常見(jiàn)的包括以下幾種［4］:(1)論證法。該方法適用于系統發(fā)展較為成熟，但存在新系統或方法或多種方案可以采用的情況;(2)規范化方法。該方法適用于一些較為成熟的系統，以前人經(jīng)驗為基礎構建模型，并加入實(shí)際數據信息，便可獲取系整體結構，該方法適用性較好且較為便捷;(3)試探法。對于一些較為復雜或新型的系統，可采取試探法構建。這種方法顧名思義，設計人員只能通過(guò)自身經(jīng)驗及創(chuàng )造力摸索系統構建方法，對相關(guān)人員具有較高要求，屬于典型的創(chuàng )新性方法。當獲得設計方案后，需進(jìn)行針對性的調研及論證，以保證方案的可行性。
3．2給水系統設計優(yōu)化
給水系統的主要作用是為用戶(hù)提供可靠、穩定的生活、生產(chǎn)或消防用水點(diǎn)。通過(guò)優(yōu)化設計，可讓給水系統具備更好的節水、節能性能，并為相關(guān)維護工作提供便捷。隨著(zhù)建筑給排水工程優(yōu)化設計的不斷深入，產(chǎn)生了一些新的系統優(yōu)化模型，其中“市政水源→二次供水前置設備→全流量高效變頻調速給水設備(帶氣壓罐)→用戶(hù)”模型具有較好適用性與經(jīng)濟性［5］。此模型中，變頻調速給水設備的加入讓系統具備了更好的節能性，并降低了系統復雜程度及二次污染，提升了系統運行效率。同時(shí)，利用二次供水前置設備科充分利用市政管網(wǎng)余壓，保證供水的穩定性。當然，構建上述系統初期投入成本較高，但從長(cháng)遠角度來(lái)看，其節能性較為理想，所節約的電能遠超過(guò)初期投資。
3．3排水系統設計優(yōu)化
排水系統優(yōu)化方法較多，但需要注意兩處關(guān)鍵點(diǎn)。首先，要對通氣管進(jìn)行合理設置。根據實(shí)際要求，采取有效的通氣技術(shù)促使排水氣體散逸，避免排水系統出現水封的負壓虹吸及正壓噴濺現象，使管道內空氣保持良性循環(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選用柔性接口離心鑄造的鑄鐵管進(jìn)行排水，以滿(mǎn)足實(shí)際要求。雨水排放系統也是排水系統的重要構成部分，在篩選雨水排放系統時(shí)，要優(yōu)先選擇安全、經(jīng)濟性的雨水系統，以保證地面不會(huì )出現冒水，屋面不會(huì )出現溢水，且管道能滿(mǎn)足正負壓要求，不會(huì )出現漏水。
4結語(yǔ)
建筑給排水工程優(yōu)化設計是一項系統化的工作，需要從多個(gè)角度并結合實(shí)際需求進(jìn)行全面性分析，通過(guò)分析建模、最優(yōu)值求解等一系列措施，獲取最佳方案，讓給排水系統質(zhì)量得以保證。
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