建筑給水管生命周期能耗分析方法及應(yīng)用探討

摘? ? 要：選擇合適的建筑給水管材能夠使建筑更加節(jié)能環(huán)保，在傳統(tǒng)的給水系統(tǒng)中，一般是以成本和實(shí)用性作為選擇給水管材的依據(jù)，忽視了生命周期能耗的重要性，造成了一定的損失。因此，本文對建筑給水管生命周期能耗分析方法及應(yīng)用進(jìn)行探討，希望能給相關(guān)從業(yè)者提供參考依據(jù)。

關(guān)鍵詞：建筑給水管;生命周期能耗;應(yīng)用

1? 引言

隨著城市化進(jìn)程的加快，在建筑中應(yīng)用了大量能夠滿足現(xiàn)代化生產(chǎn)需求的給水管材。一直以來，設(shè)計人員在選擇建筑給水管材時主要選擇低成本、實(shí)用性強(qiáng)的，忽視了對管材生命周期的具體分析。在選擇建筑給水管材時，除了經(jīng)濟(jì)性、可持續(xù)性、對環(huán)境的影響外，還要考慮其節(jié)能性。生命周期評價是一種全新的環(huán)境影響理論工具，能夠?yàn)樵O(shè)計人員提供管材在全生命周期內(nèi)的資源消耗、排放物等信息，并給出合理化建議，也是實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的重要工具。本文以硬聚氯乙烯管和鍍鋅鋼管為例，對二者進(jìn)行生命周期能耗分析。

2? 目標(biāo)和范圍

2.1? 比較的前提

為了使不同類型的給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，明確建筑給水系統(tǒng)中的不同類型管材的數(shù)量，并分別分析其生命周期能耗。對產(chǎn)品進(jìn)行生命周期評價，包括了各個結(jié)構(gòu)的生命階段，囊括了原材料的采集、原材料的加工、制造、運(yùn)輸、銷售、廢物處置等過程，包含了能耗清代分析與材料消耗分析。

2.2? 功能單位

在LCA中，功能單位能夠準(zhǔn)確反應(yīng)出產(chǎn)品系統(tǒng)的輸出功能。其主要功能是在開展LCA時，能夠確立一個統(tǒng)一基準(zhǔn)。而且功能單位要具備計量單位，還必須是可測量的，這樣確保LCA結(jié)果分析的有效性。本文中涉及的功能定位是kgce/t與tce/t。

2.3? 生命周期的界定

對于建筑管道中的生命周期來說，包括了從生產(chǎn)、運(yùn)輸、安裝到拆除的全過程。在生產(chǎn)管道時不可避免的會出現(xiàn)材料消耗，但為了計算方便，可忽略不計。建筑的使用周期大約分為三個階段，分別是在30～50年，50～80年與150年不等。但值得注意的是，一些建筑在使用期間會出現(xiàn)翻新或是改造等，本文中，建筑給水管生命周期按50年計算。

2.4? 待定方案

以某職工宿舍樓為例，此宿舍樓有兩個單元，一棟8層，每層兩戶，層高3米，均為三室兩廳。在設(shè)計給水系統(tǒng)時，為了確保輸水能力相同，擬用硬聚氯乙烯管和鍍鋅鋼管，并對二者進(jìn)行生命周期能耗分析。

3? 清單數(shù)據(jù)分析

3.1? 材料消耗對比分析

此建筑使用的是水箱聯(lián)合給水方式，系統(tǒng)中有兩個引入管通到兩個單元。其中，有一根引入管接入了四根給水管，為廚房與衛(wèi)生間供水。根據(jù)實(shí)際情況，可通過計算出管段數(shù)量來確定秒流量，之后對流速與流量進(jìn)行優(yōu)化，便可確定管段路徑。數(shù)據(jù)如下：

硬聚氯乙烯管管徑為20mm，管長為182.4m，單位質(zhì)量為0.17kg/m，質(zhì)量為31kg;鍍鋅鋼管管徑為20mm，管長為164.8m，單位質(zhì)量為1.63kg/m，質(zhì)量為268.624kg。

3.2? 材料生產(chǎn)及施工階段的能耗分析

硬聚氯乙烯管的原材料為氯乙烯，一般使用電石乙炔法、氯化法、平衡氧氯化法等進(jìn)行生產(chǎn)。其中，平衡氧氯化法因能耗少，所以在國際上使用較為廣泛，生產(chǎn)1噸氯乙烯材料需要消耗0.492噸的乙烯，氯、乙烯的單位能耗值為0.788tce/t與1.935tce/t。

鍍鋅鋼管的原材料為鋼，鋼的煉制則是由造渣劑、廢鋼、鐵水等完成的。一般使用熔融還原法、直接還原法等進(jìn)行煉鋼。以高爐法為例，生產(chǎn)1噸鐵需要消耗1.812噸的混合礦、0.5噸的焦炭與0.075噸的煤粉，燒結(jié)工序與煉鐵工序的單位能耗值為0.06tce/t與0.41tce/t。

根據(jù)用量，能夠計算出生產(chǎn)原材料的用量，通過原材料的綜合耗能能夠計算出管材的原材料消耗與綜合耗能。硬聚氯乙烯管的用量為85.712kg，單位材料消耗1.41t，總原料消耗0.098t，總原材料能耗145.88kgce，總綜合能耗173.31kgce;鍍鋅管材的用量為824.496kg，單位材料消耗2.387t，總原料消耗1.968t，總原材料能耗939.93kgce，總綜合能耗1169.14kgce。

3.3? 運(yùn)行階段能耗對比

此建筑屬于二類建筑，用水定額為130L/人～300L/人，日常用水量大約為24.1m3/天，日最大用量為2.56m3/h。城市供水管網(wǎng)難以匹配用水電壓，因此需要加裝壓力設(shè)備。水泵的日運(yùn)行為1.93h，一天的電耗大約在7.71kWh左右，所以在生命周期內(nèi)，給水系統(tǒng)的能耗為150870kWh。

3.4? 總能耗分析

通過上文分析我們可知，建筑給水管生命周期能耗主要來源自運(yùn)行階段，1噸硬聚氯乙烯管從生產(chǎn)到運(yùn)輸需要消耗1.708tce的能耗，而鍍鋅鋼管為1.165tce。因此可知，鍍鋅鋼管的能耗要遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過硬聚氯乙烯管。

4? 結(jié)束語

綜上所述，設(shè)計人員可從運(yùn)行能耗入手，對建筑給水管生命周期能耗進(jìn)行優(yōu)化，所以從節(jié)能的角度來說，在選擇建筑給水管材時，盡量選擇硬聚氯乙烯管，在構(gòu)建節(jié)能城市、降低能源消耗等方面都有積極的現(xiàn)實(shí)意義。

作者簡介：

劉壯（1986—），性別：男，民族：漢，籍貫：遼寧省遼陽市，學(xué)位：本科學(xué)士，研究方向：給水排水。