建筑给水管生命周期能耗分析方法及应用探讨

摘    要：选择合适的建筑给水管材能够使建筑更加节能环保，在传统的给水系统中，一般是以成本和实用性作为选择给水管材的依据，忽视了生命周期能耗的重要性，造成了一定的损失。因此，本文对建筑给水管生命周期能耗分析方法及应用进行探讨，希望能给相关从业者提供参考依据。

关键词：建筑给水管;生命周期能耗;应用

1  引言

随着城市化进程的加快，在建筑中应用了大量能够满足现代化生产需求的给水管材。一直以来，设计人员在选择建筑给水管材时主要选择低成本、实用性强的，忽视了对管材生命周期的具体分析。在选择建筑给水管材时，除了经济性、可持续性、对环境的影响外，还要考虑其节能性。生命周期评价是一种全新的环境影响理论工具，能够为设计人员提供管材在全生命周期内的资源消耗、排放物等信息，并给出合理化建议，也是实現可持续发展战略的重要工具。本文以硬聚氯乙烯管和镀锌钢管为例，对二者进行生命周期能耗分析。

2  目标和范围

2.1  比较的前提

为了使不同类型的给水管材在生命周期能耗方面有可比性，要求在供水功能相同的前提下，明确建筑给水系统中的不同类型管材的数量，并分别分析其生命周期能耗。对产品进行生命周期评价，包括了各个结构的生命阶段，囊括了原材料的采集、原材料的加工、制造、运输、销售、废物处置等过程，包含了能耗清代分析与材料消耗分析。

2.2  功能单位

在LCA中，功能单位能够准确反应出产品系统的输出功能。其主要功能是在开展LCA时，能够确立一个统一基准。而且功能单位要具备计量单位，还必须是可测量的，这样确保LCA结果分析的有效性。本文中涉及的功能定位是kgce/t与tce/t。

2.3  生命周期的界定

对于建筑管道中的生命周期来说，包括了从生产、运输、安装到拆除的全过程。在生产管道时不可避免的会出现材料消耗，但为了计算方便，可忽略不计。建筑的使用周期大约分为三个阶段，分别是在30～50年，50～80年与150年不等。但值得注意的是，一些建筑在使用期间会出现翻新或是改造等，本文中，建筑给水管生命周期按50年计算。

2.4  待定方案

以某职工宿舍楼为例，此宿舍楼有两个单元，一栋8层，每层两户，层高3米，均为三室两厅。在设计给水系统时，为了确保输水能力相同，拟用硬聚氯乙烯管和镀锌钢管，并对二者进行生命周期能耗分析。

3  清单数据分析

3.1  材料消耗对比分析

此建筑使用的是水箱联合给水方式，系统中有两个引入管通到两个单元。其中，有一根引入管接入了四根给水管，为厨房与卫生间供水。根据实际情况，可通过计算出管段数量来确定秒流量，之后对流速与流量进行优化，便可确定管段路径。数据如下：

硬聚氯乙烯管管径为20mm，管长为182.4m，单位质量为0.17kg/m，质量为31kg;镀锌钢管管径为20mm，管长为164.8m，单位质量为1.63kg/m，质量为268.624kg。

3.2  材料生产及施工阶段的能耗分析

硬聚氯乙烯管的原材料为氯乙烯，一般使用电石乙炔法、氯化法、平衡氧氯化法等进行生产。其中，平衡氧氯化法因能耗少，所以在国际上使用较为广泛，生产1吨氯乙烯材料需要消耗0.492吨的乙烯，氯、乙烯的单位能耗值为0.788tce/t与1.935tce/t。

镀锌钢管的原材料为钢，钢的炼制则是由造渣剂、废钢、铁水等完成的。一般使用熔融还原法、直接还原法等进行炼钢。以高炉法为例，生产1吨铁需要消耗1.812吨的混合矿、0.5吨的焦炭与0.075吨的煤粉，烧结工序与炼铁工序的单位能耗值为0.06tce/t与0.41tce/t。

根据用量，能够计算出生产原材料的用量，通过原材料的综合耗能能够计算出管材的原材料消耗与综合耗能。硬聚氯乙烯管的用量为85.712kg，单位材料消耗1.41t，总原料消耗0.098t，总原材料能耗145.88kgce，总综合能耗173.31kgce;镀锌管材的用量为824.496kg，单位材料消耗2.387t，总原料消耗1.968t，总原材料能耗939.93kgce，总综合能耗1169.14kgce。

3.3  运行阶段能耗对比

此建筑属于二类建筑，用水定额为130L/人～300L/人，日常用水量大约为24.1m3/天，日最大用量为2.56m3/h。城市供水管网难以匹配用水电压，因此需要加装压力设备。水泵的日运行为1.93h，一天的电耗大约在7.71kWh左右，所以在生命周期内，给水系统的能耗为150870kWh。

3.4  总能耗分析

通过上文分析我们可知，建筑给水管生命周期能耗主要来源自运行阶段，1吨硬聚氯乙烯管从生产到运输需要消耗1.708tce的能耗，而镀锌钢管为1.165tce。因此可知，镀锌钢管的能耗要远远超过硬聚氯乙烯管。

4  结束语

综上所述，设计人员可从运行能耗入手，对建筑给水管生命周期能耗进行优化，所以从节能的角度来说，在选择建筑给水管材时，尽量选择硬聚氯乙烯管，在构建节能城市、降低能源消耗等方面都有积极的现实意义。

作者简介：

刘壮（1986—），性别：男，民族：汉，籍贯：辽宁省辽阳市，学位：本科学士，研究方向：给水排水。