施工临时生产给水节能和节水技术的应用

王亚清

我国是资源匮乏和能耗较高的国家,但国家发展离不开资源,为此我们在加强资源建设的同时,要最大限度地节约资源,大力降低能耗。建筑行业是资源使用和能耗较多的一个行业,因而有必要从各个环节进行节能降耗。

1 当前城市施工临时生产给水的常规做法及存在问题

当前,城市施工临时生产给水常规做法是:将市政自来水引入水箱,之后通过加压水泵将水送入施工现场高区,主要设备包括低位水箱、水泵;施工现场低区由市政水直接引入。

存在的问题:考虑到施工生产用水时间不确定性,一旦进入高区结构和装修施工时期,加压泵就必须常开,用电能耗巨大;施工生产用水全部使用市政水。

2 节能和节水技术

1)常规做法基础上增设气压罐对施工现场高区自动供水的技术。主要设备包括带电接点压力表的气压罐、低位水箱、水泵和控制电源箱。水泵将水加压到管网和气压罐(一般采用隔膜型),当管网及气压罐压力达到上限压力值时,由气压罐上的电接点压力表控制停泵,之后由气压罐给管网供水;当管网及气压罐压力小于下限值时,由气压罐上的电接点压力表控制起泵,向气压罐和管网供水,周而复始地自动进行。这种方法可以减少水泵的运行时间,节约用电,节能降耗。同时在结构施工期间,该表的压力上、下限值可以随着进度进行调整,一定程度上也能节能降耗。

2)当工程附近有更高建筑或更高的地形可以利用时,我们可以考虑采用高位水箱进行自动供水技术。主要设备包括带液位控制器的高位水箱、低位水箱、水泵和控制电源箱。将带液位控制器的高位水箱设于上述高位,通过常规做法的加压系统自动控制把水供入高位水箱,然后再向高区供水。其原理主要是通过高位水箱内已设定水位的液位控制器控制水泵的自动启停,当高位水箱水位达到低位时,通过液位控制器能接通电源,水泵运转向高位水箱补水;当高位水箱水位达到高位时,通过液位控制器能断开电源,水泵停止运转。这种方法,同样可以减少水泵的运行时间,节约用电,节能降耗,运行效果比气压罐技术好。

3)当工程附近有河流、池塘、深水井等且其水源可以用于施工时,我们可以采用以下技术。在非软土地区施工时,我们可以采用气压罐自动供水的方式。主要设备有潜水泵或深井泵、带电接点压力表的气压罐和控制电源箱。其原理与1)所述是一样的,也是通过电接点压力表自动控制水泵启停来节约水泵运行时间,节约用电,节能降耗。另外我们采用自然水而非市政自来水,节能降耗效果更明显。

在软土地区施工时,常常需要浇筑灌注桩。根据工艺,打桩时只要将水供至打桩处清水池里即可,而其他用水跟非软土地区一样,因此,我们可以在采用气压罐自动供水的方式上增加另一套系统,主要包括增加低扬程潜水泵、带液位控制器的水箱和控制电源箱,临时给水示意图见图1。其原理已在2)中叙述,其效果与采用气压罐自动供水一样。

4)当工程因有地下室需要基坑降水时,一般情况下,降水所抽水被排至市政雨水管道中,白白浪费,此时我们可以考虑利用降水所抽水用于生产。基本做法是将所抽水从水箱高位常压引入水箱,通过加压泵将水压入现场。

3 节能和节水技术应用效果分析

以一个工程为例:北京地区某建筑群工程高83 m,建筑面积28万m2,工期2年。混凝土约240 000 m3,砖约25 000 m3,用砖约17 091千块,抹灰面积约300 000 m2,上水管道约90 000 m,下水约21 000 m。施工用水费C水单=6.1元/t,施工用电费平均约为C电单=1元/度。为了分析方便,我们假定低区供水也由高区供给。根据工程情况,考虑临时消防要求,水泵扬程为 H=110 m,流量Q=15 L/s=54 m3/h,功率P=30 kW。考虑到前期准备工作和节假日等,加压泵运行时间约一年半。

1)工地施工生产用水量可按下式计算:

用水量:

其中,G为施工工程用水量,L;K1为未预计的施工用水系数,取1.15;K2为用水不均衡系数,取1.50;Q1为有效工作量(以实行计量单位表示);N1为施工用水定额,见表1。

表1 施工用水量(N1)定额 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。

最后计算出的总用水量还要增加10%,以补偿不可避免的水管漏水损失。最终,用水量为 G1=356 109 000 kg。

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

3)各种节能和节水技术应用成本分析。

a.采用常规做法时。

初投资:18 m3水箱1座:10 000元,水泵 2台:15 000×2=30 000元,由于给水泵房加压系统附件基本相似(包括传统配电箱),故统一不进行计算。故 C1初=10 000+30 000=40 000元。

运行费:C1运=P×T×C电单=30×24×540=388 800元。

总费用:C1总=C1初+C1运=40000+388 800=428 800 元。

b.采用常规做法基础上增设气压罐的方式。

初投资:气压罐:30 000元,电源箱增加启停控制元件:2 000元。故 C2初=C1初+30 000+2 000=72 000元。

运行费:1 J=0.10 204 kgf.m,1度电=3 600 000 J,水泵效率一般在 0.6左右,故 C2运=G1×H×C电单/(0.102 04×0.6×3 600 000)=356 109 000×110×1/(0.102 04×0.6×3 600 000)=177 726元。

总费用:C2总=C2初+C2运=72000+177 726=249 726 元。

节省率:(C2总-C1总)/C1总×100%=41.8%。

c.采用高低位水箱时。

初投资:18 m3高位水箱(含液位控制器、配套管线、保温):45 000元,电源箱增加启停控制元件:2 000元。故 C3初=C1初+45 000+2 000=87 000元。

运行费:C3运同b.。

总费用:C3总=C3初+C3运=87 000+177 726=264 726 元。

节省率:(C3总-C1总)/C1总×100%=38.3%。

d.有河流、池塘、深水井时,所采用的技术显而易见费用低多了。与b.相比,初投资省了一座水箱,运行成本相同,另外节约水费。假定处于软土地区,打桩用水量很大,显而易见费用更省。

e.当有基坑降水利用时,若采用常规方法加压,初投资和运行成本基本相同,但水费节约不少。若采用其他方式供水,很明显费用节省更多。

通过上述分析可得,第2点1),2)技术均采用市政水,无节水,但在初投资和运行费上节能效果明显;3),4)采用自然水,有明显节水,且在初投资和运行费上节能效果明显;节水所省费用比节能所省费用多很多。因此,上述节能和节水技术的应用效果是很好的,而且利用降水和自然水的技术效果更好。