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(wèi)生設備設計階段到室內(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)設計工作的復雜程度愈來愈高�；诖耍疚膶ㄖo排水工程進行了綜合性闡述，并對工程優(yōu)化設計進行了著重分析，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)化設計
1建筑給排水工程設計概述
在建筑給排水工程構(gòu)建過程中，需要以相關(guān)工程建設標準作為依據(jù)及參考，并保證實際施工按照標準進行，以實現(xiàn)工程質(zhì)量品控。從建筑給排水工程設計標準來看，目前我國具有相關(guān)標準超過200種以上，分為四級兩類。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)會標準、設計參考手冊等。在實際設計工作開展過程中，由于設計標準繁多，易出現(xiàn)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(nèi)容重復現(xiàn)象較為嚴重，還存在內(nèi)容交叉或矛盾的情況，給實際設計工作造成了較大的影響。為進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(tǒng)性工程，所以在實際設計過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(tǒng)性原則是建筑給排水工程設計的核心原則，要求在設計過程中做到“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(diào)了目標的重要性，設計必須跟隨目標進行，才能構(gòu)建出具有預期效果的系統(tǒng)，并保證系統(tǒng)良性運轉(zhuǎn);(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(tǒng)能夠適應環(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，進行自我調(diào)控，以適應這種變化;(4)優(yōu)化性原則。工程設計無法一蹴而就，需要根據(jù)實際情況不斷優(yōu)化，才能得到最優(yōu)設計。總之，建筑給排水工程設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)設計是通過系統(tǒng)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(wěn)定性的給排水系統(tǒng)的綜合性過程。一方面，通過優(yōu)化設計能夠讓系統(tǒng)結(jié)構(gòu)得到完善;另一方面，優(yōu)化設計保證了系統(tǒng)參數(shù)能夠達到相關(guān)要求［3］。從國內(nèi)給排水系統(tǒng)優(yōu)化設計環(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'基礎上獲取了大量經(jīng)驗性數(shù)據(jù)，極大程度上簡化了設計過程，提升了設計效率。合理應用優(yōu)化設計，能夠得到更為滿意的參數(shù)、結(jié)構(gòu)，促使整體效能達到最佳，并可讓系統(tǒng)實現(xiàn)自動化運行及管理。另外，優(yōu)化設計是一個不斷發(fā)掘、尋找、獲取更優(yōu)良系統(tǒng)的過程，可促進新系統(tǒng)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環(huán)節(jié):根據(jù)給排水系統(tǒng)要求確定問題→篩選目標→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→落實設計。在優(yōu)化設計過程中，往往遇到的都是工程實際問題，涵蓋了較多的復雜因素，導致無法完全確認結(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和模擬優(yōu)化的切實可行的替代系統(tǒng)，是系統(tǒng)設計首要環(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，可確認各要素對系統(tǒng)功能目標的影響，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(jù)問題分析結(jié)果，確定實際目標，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函數(shù)的表達式，以獲取最優(yōu)設計方案，并結(jié)合以上分析結(jié)果進行建模。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)化設計進行有效評價，并對其中存在的瑕疵進行修正，讓優(yōu)化設計產(chǎn)生最佳效果，并嚴格按照設計方案實現(xiàn)產(chǎn)品。
3建筑給排水工程優(yōu)化設計具體環(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，在進行優(yōu)化設計時，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。當獲得設計方案后，需進行針對性的調(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)維護工作提供便捷。隨著建筑給排水工程優(yōu)化設計的不斷深入，產(chǎn)生了一些新的系統(tǒng)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(diào)速給水設備(帶氣壓罐)→用戶”模型具有較好適用性與經(jīng)濟性［5］。此模型中，變頻調(diào)速給水設備的加入讓系統(tǒng)具備了更好的節(jié)能性，并降低了系統(tǒng)復雜程度及二次污染，提升了系統(tǒng)運行效率。同時，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(wěn)定性。當然，構(gòu)建上述系統(tǒng)初期投入成本較高，但從長遠角度來看，其節(jié)能性較為理想，所節(jié)約的電能遠超過初期投資。
3．3排水系統(tǒng)設計優(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，要對通氣管進行合理設置。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選用柔性接口離心鑄造的鑄鐵管進行排水，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。
參考文獻:
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