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化學(xué)灌漿材料又稱防水漿材,其與防水卷材、防水涂料、防水膩?zhàn)踊蚰z泥、橡塑止水帶或金屬止水帶等同屬防水建筑材料范圍.而所不同處則是化學(xué)灌漿材料具有如下特性:
①它是溶液,而且是真溶液.應(yīng)永不分層,無沉淀;
②粘度很低,有些漿材粘度甚至接近水;
③固化或膠凝時(shí)間可人為控制;
④可用泵灌入裂縫,充填裂隙,堵截滲漏水,具有原位修復(fù)止水結(jié)構(gòu)或單獨(dú)構(gòu)建防滲帷幕之功能,特別適用于地下隱蔽工程;
⑤固化或膠凝時(shí)體積收縮很小;
⑥固化物或膠凝體本身不滲水;
⑦固化物或膠凝體耐久性良好.上述特點(diǎn)和功能是我們通常熟習(xí)的防水建筑材料所不具備也無法替代的,正因如此,化學(xué)灌漿材料在防水工程上具有特殊的重要性,并以此成為防水建筑材料中不可或缺的重要成員
2.常用化灌漿材的分類
目前國內(nèi)常用的化學(xué)灌漿材料按其性能與用途大致分為兩大類,六大品種系列,上百種品牌.第一類是防滲止水型,這包括水玻璃、丙烯酸鹽、聚氨酯和木質(zhì)素漿材四大品種系列.第二類是補(bǔ)強(qiáng)加固型,這包括環(huán)氧樹脂與甲基丙烯酸甲酯漿材兩大品種系列.其中水玻璃漿材又可分堿性與酸性兩大品種,聚氨酯漿材又可分油溶性、水溶性與彈性三大品種,環(huán)氧樹脂漿材又可分為非活性稀釋劑、活性稀釋劑及呋喃樹脂三大品種.必須指出,在第一類型中的水玻璃漿材也能用于補(bǔ)強(qiáng)加固工程,只是強(qiáng)度較低;在第二類型中的環(huán)氧樹脂漿材也能用于防滲止水工程,只是單價(jià)偏高.現(xiàn)將國內(nèi)用量較大的環(huán)氧樹脂和聚氨酯漿材品牌及研發(fā)單位列于下表1和表2.
表1.國內(nèi)常用環(huán)氧漿材品牌及研發(fā)單位
漿材品牌SK-1JXHK中化-798CW
研發(fā)單位中國水科院天津基礎(chǔ)公司杭州華東院科研所廣州中科院化學(xué)所長江科學(xué)院
表2.國內(nèi)常用聚氨酯漿材品牌及研發(fā)單位
漿材品牌
PMLWHWTZS發(fā)單位天津大學(xué)華東院科研所華東院科研所上海隧道公司
3.主要用途及應(yīng)用部門
由于化灌漿材具有前述七大特性,故化學(xué)灌漿漿材和技術(shù)特別適用于工程建設(shè)中的堵漏止水、帷幕防滲、基礎(chǔ)加固和裂縫修補(bǔ)四個(gè)方面.從現(xiàn)在來看,化學(xué)灌漿的應(yīng)用領(lǐng)域主要在水電、建筑、采礦和交通四個(gè)行業(yè),具體應(yīng)用領(lǐng)域大體如下
①大壩、水庫、涵閘等基礎(chǔ)防滲帷幕和基礎(chǔ)加固;
②大堤、渠道、渡槽等的防滲堵漏及加固;
③核電站等的封閉止水防滲[1]和基礎(chǔ)加固;
④地下建筑物(如地鐵、人防、隧道等)的防滲、堵漏止水、基礎(chǔ)加固和裂縫的補(bǔ)強(qiáng)加固;
⑤礦山、工廠有毒廢渣、廢水和城市垃圾場等截滲工程的防滲帷幕;
⑥礦井建設(shè)中的涌水堵漏、流沙治理及對(duì)軟弱地層加固、穩(wěn)定的預(yù)灌漿;
⑦石油鉆井開采中的堵漏止水、鉆孔護(hù)壁加固和驅(qū)油;
⑧橋基加固及橋體裂縫補(bǔ)強(qiáng);
⑨機(jī)場跑道和停機(jī)坪、公路和鐵路特殊路段的軟弱地層加固、防滲和混凝土裂縫補(bǔ)強(qiáng)加固;
⑩江河海港港工建筑物(如碼頭、船閘、防波堤等)的基礎(chǔ)防滲和加固
4.國內(nèi)化灌漿材應(yīng)用概況
化學(xué)灌漿材料在防水材料中雖屬小品種,但隨我國基礎(chǔ)建設(shè)的發(fā)展應(yīng)用量在逐年增加,年用量己遠(yuǎn)超萬噸,現(xiàn)僅根據(jù)2004年沿海八城市12個(gè)企業(yè)或公司粗略統(tǒng)計(jì)的用量就有6635T,見表3.同時(shí),在各部門中化學(xué)灌漿材料的應(yīng)用也因工程要求不同而有所不同,有所選
表3.沿海八城市12家企業(yè)或公司2004年用漿量粗略統(tǒng)計(jì)
漿材種類水玻璃聚氨酯環(huán)氧丙烯酸鹽
用量(T)/年4000220042015
擇差別.如地下建筑業(yè)及地鐵建筑防水多選用聚氨酯漿材;采礦部門止水和交通部門修復(fù)路基多選用廉價(jià)的水玻璃漿材;水電部門修筑大壩多選用丙烯酸鹽做防滲帷幕和選用環(huán)氧漿材加固壩基;文物保護(hù)部門則選用甲基丙烯酸甲酯漿材來修復(fù)文物建筑等.化學(xué)灌漿材料在大型工程中應(yīng)用量是很大的.葛洲壩電站一期工程護(hù)坦止水系統(tǒng)滲漏事故的修復(fù),一次用彈性聚氨酯漿材20余噸;上海地鐵4號(hào)線塌方冒水事故僅止水一項(xiàng)用聚氨酯漿材就達(dá)102噸;三峽工程近幾年防滲堵漏和地基加固應(yīng)用各種化學(xué)灌漿材料570多噸,見表4;廣東一家化灌企業(yè)
表4.三峽工程化灌漿材應(yīng)用概況
漿材名稱CW環(huán)氧LW+HW聚氨酯丙烯酸鹽
主要用途地基加固止水堵漏防滲帷幕
漿材用量(T)32018070
去年僅在桂、粵、湘公路修復(fù)工程的路基加固防滲中就用了水玻璃漿材2000噸以上,由此可見一斑
5.國內(nèi)化灌漿材研究概況
我國化學(xué)灌漿事業(yè)是解放后開創(chuàng)的,經(jīng)50余年發(fā)展,成績斐然[2].這與一些產(chǎn)業(yè)部門和部份大專院校培養(yǎng)了一批從事化學(xué)灌漿技術(shù)的研究隊(duì)伍密切相關(guān).隨著我國基礎(chǔ)建設(shè)的發(fā)展,防水化灌漿材應(yīng)用量逐年上升,漿材開發(fā)與應(yīng)用的研究也在逐步增多.以近五年為例,在科技期刊雜志庫撿索中化學(xué)灌漿的研究論文約有323篇,其中漿材研究與應(yīng)用占240篇,見表5.由
表5.近五年國內(nèi)化灌漿材研究與應(yīng)用撿索概況
漿材環(huán)氧聚氨酯水玻璃丙烯酸鹽丙凝甲凝木質(zhì)素篇數(shù)1127327111052
%46.730.411.24.64.22.10.8
表5可見,從研究論文數(shù)量排序講,前三位是環(huán)氧樹脂漿材、聚氨酯漿材和水玻璃漿材,而
實(shí)際應(yīng)用中則正相反,水玻璃漿材多于聚氨酯漿材,而聚氨酯漿材又多于環(huán)氧樹脂漿材.從研究與應(yīng)用所獲成果水平來看也較高,世人矚目的三峽工程化學(xué)灌漿的成果就是例子.該工程在
①應(yīng)用國內(nèi)研制的無毒丙烯酸鹽漿材,替代有毒并有致癌可疑的丙凝漿材,首次建造大壩化學(xué)防滲帷幕[3];
②選用CW環(huán)氧漿材和水泥—化學(xué)復(fù)合灌漿技術(shù),加固軟弱泥化斷層破碎帶;和
③采用包括化學(xué)漿材在內(nèi)的五層防滲止水措施,處理好泄水閘迎水面多條混凝土活縫上[4]都達(dá)到了國際先進(jìn)水平.這其中三峽工程的高水頭混凝土活縫處理,一直是中外媒體關(guān)注的焦點(diǎn)
6.化灌漿材與環(huán)境保護(hù)
化學(xué)材料中常含少量有毒害的化合物,用于防水的化學(xué)灌漿材料也不例外,因此研究與應(yīng)用化灌漿材的人員一定要提高環(huán)保意識(shí),做好防止污染的工作.積多年從事研究與應(yīng)用防水化灌漿材工作的經(jīng)驗(yàn),特提出如下選擇與應(yīng)用化灌漿材,防止污染的四條原則[5]:
①能用水泥漿材解決工程防滲加固問題的絕不用化灌漿材;
②在滿足工程防水設(shè)計(jì)基本要求的前提下,選用化灌漿材應(yīng)首選無環(huán)境污染的水玻璃漿材;
③選用其它防水化灌漿材應(yīng)選用無公害產(chǎn)品,并注意不要任意擴(kuò)大應(yīng)用范圍及用量;
關(guān)鍵詞:近代;建筑形態(tài);建筑文化
Abstract:China has many characteristics of modern architecture, it inherited the one hand, traditional Chinese characteristics, while the other has been the impact of western architectural forms, but at that time under the China's semi-colonial, semi-historical conditions, the two architectural styles were not integrated and developed in theparticular kind of environment. This paper form only gives some brief analysis and reflection from the side of architectural Modeling in this historical period in which to reflect some of the features for the purpose of giving the inspiration to the developments of construction modernization.
Key words:modern; architectural form; architectural culture
1中西方古典建筑形式簡述
客觀存在的中西方文化的巨大差異,反映在近代建筑體型方面的差異是非常明顯的。中國的古典建筑和西方的古典建筑隸屬兩個(gè)不同的體系,這些差異可以歸結(jié)到當(dāng)?shù)刈匀粭l件、人文風(fēng)俗、思維模式以及技術(shù)條件等等多個(gè)原因。西方建筑的構(gòu)成邏輯是一個(gè)從原型到細(xì)節(jié)的過程,西方的哲學(xué)傳統(tǒng)認(rèn)為簡單幾何體是最為完美的形體,也是宇宙構(gòu)成的根本,這樣形而上學(xué)的精神貫徹到建筑當(dāng)中,就使得西方幾乎所有古典建筑都可以視為簡單幾何體的構(gòu)成。在研究的過程中,發(fā)現(xiàn)西方建筑都是用一些非常概括的體型拼接來做模型,這一發(fā)現(xiàn)就從最根本的角度展現(xiàn)出西方建筑的大致風(fēng)貌與普遍規(guī)律。如果說西方建筑有“神”的話,那么這種“神”就是曾被一些古希臘哲學(xué)家視為宇宙本源的幾何學(xué)。
1.1如果說中國建筑有“神”的話,那么這種“神”就是中國的以儒家思想為主流的多信仰、多神論的傳統(tǒng)文化。中國傳統(tǒng)建筑無論從宏觀還是從局部看都與西方建筑迥異。
從宏觀上看,用西方的基礎(chǔ)幾何形體無法很好地描述其形態(tài)。比如從北京的乾清宮和坤寧宮的對(duì)比中一眼就可以看出,中國文化核心——儒家倫理、陰陽八卦、五行生克和龍鳳圖騰無不蘊(yùn)含其中,那是西方任何高明的幾何學(xué)說所無法解釋的。
從局部看有兩點(diǎn)不同門窗等局部及其相互之間的比例所蘊(yùn)含的文化也不盡相同。如中國的門窗墻面有著無比豐富的中華文化的載體。墻上的雕花,無不是歲寒三友、二十四孝之類的內(nèi)容;而大門上有尉遲恭、秦叔寶的門神形象,這與中國道教屬于多神教,與漢民族信仰多神的宗教特點(diǎn)密不可分。西方建筑為了打破平面直墻的單調(diào),主要采用以幾何線條作為裝飾和點(diǎn)綴。
1.2組合形式與建筑體量不同。中國傳統(tǒng)建筑都由臺(tái)基、屋身和屋頂3部分組成,各部分之間有一定的比例。屋身由柱子和梁枋、門窗組成,如是樓閣,則設(shè)置上層的橫向平座(外廊)和平座欄桿。形象突出的曲線屋頂在單座建筑中占的比例很大,一般可達(dá)到立面高度的一半左右。古代木結(jié)構(gòu)的梁架組合形式,很自然地可以使坡頂形成曲線,不僅坡面是曲線,正脊和檐端也可以是曲線,在屋檐轉(zhuǎn)折的角上,還可以做出翹起的飛檐。巨大的體量和柔和的曲線,使屋頂成為中國建筑中最突出的形象。屋頂?shù)幕拘问诫m然很簡單,但卻可以有許多變化。由于屋頂巨大加之構(gòu)筑屋頂結(jié)構(gòu)構(gòu)件組合形式的多種多樣,從而形成了中國傳統(tǒng)建筑形式靈活多變,不拘一格。除了以上基本區(qū)別外,建筑體量也相差甚遠(yuǎn)。一般認(rèn)為,中國人沒有十分高大雄偉的紀(jì)念性建筑。建筑物以木梁柱結(jié)構(gòu),坡屋頂,其體量與高度受到了很大的限制。因此,像古代埃及那樣高達(dá)數(shù)百米的金字塔,或中世紀(jì)歐洲人花上百年時(shí)間建造的高敞雄偉的大教堂,在中國歷史上是沒有的。中國建筑追求體量適中,結(jié)構(gòu)上也不求宏大與久遠(yuǎn)。
2近代西方建筑文化對(duì)我國建筑形式的撞擊
近代的兩次使得帝國主義敲開了我國的大門,伴隨而來的是帝國主義的思想文化和社會(huì)意識(shí)的“野蠻移植”。在腐朽的晚清政府統(tǒng)制之下,為了維護(hù)自身的統(tǒng)治,還在竭力地抵觸外來文化的滲透,但是由于對(duì)帝國主義存在著懼怕的心理,只能放任其在特定的區(qū)域內(nèi)發(fā)展。而中國的先進(jìn)分子從中看到了我國與帝國主義國家之間存在很大差距,極力想通過所謂之向帝國主義學(xué)習(xí)來改變本國落后的狀況。因此,西方的思想文化和社會(huì)意識(shí)在特定的區(qū)域、特定的階層流傳起來了。在這時(shí)期內(nèi),我國的建筑文化受沖擊是比較大的,我國近代建筑體系從整體上說是對(duì)西方建筑體系包括技術(shù)、制度和思想多個(gè)層面的模仿與移植,在本國特有的政治、經(jīng)濟(jì)和文化傳統(tǒng)的反對(duì)、制約和鉗制下帶有鮮明的特征,從而產(chǎn)生了所謂的中國近現(xiàn)代建筑思潮,近現(xiàn)代建筑在我國積極發(fā)展起來了。
3近代中國建筑實(shí)例分析
中國近代建筑體系從整體上說是對(duì)西方建筑體系包括技術(shù)、制度和思想多個(gè)層面的摹仿與移植,在本國特有的政治、經(jīng)濟(jì)和文化傳統(tǒng)的反對(duì)、制約和鉗制下帶有鮮明的特征,從而產(chǎn)生了所謂的中國近現(xiàn)代建筑思潮。近代史上西方文化對(duì)中國的沖擊是巨大的,很多建筑都是很忠實(shí),也可以說是很生硬地模仿了原西方的形式和比例,也有極少一部分可以看到兩者風(fēng)格的有機(jī)共存。
3.1青島江蘇路基督教堂
這座建筑主體造型比較簡潔,基本是由一個(gè)長方體和一個(gè)三角錐體構(gòu)成的坡屋頂形式,鐘樓基本呈四方柱狀,內(nèi)外都刻意追求西方古典主義風(fēng)格。這種形式基本上符合中世紀(jì)羅馬基督教堂的特點(diǎn),同時(shí)在比例和細(xì)部中又可以看到一些德國式的風(fēng)格。這樣的房屋建筑在中華黃海之濱,與中華民族的建筑文化毫無共同之處,這可以看出,教堂的設(shè)計(jì)者為了突出基督教堂的特點(diǎn),在設(shè)計(jì)時(shí)是刻意求西。這座建筑也可以看成是西方建筑在中國的代表作。
1.1空調(diào)的計(jì)算冷熱負(fù)荷
在濰坊市氣候條件下,節(jié)能公共建筑單位建筑面積設(shè)計(jì)冷熱負(fù)荷相對(duì)穩(wěn)定,空調(diào)總冷負(fù)荷2640kW,空調(diào)總熱負(fù)荷1650kW,冷指標(biāo)為91W/m2,熱指標(biāo)為57W/m2,每年的空調(diào)負(fù)荷具有很強(qiáng)的規(guī)律性。
1.2既有建筑技術(shù)改造方案
1.2.1地埋管換熱器地下熱平衡分析地埋管全年吸熱量Q取熱=1473.69MWh,散熱量Q散熱=1872.8MWh。在考慮了機(jī)組的耗功量后地埋管換熱器的散熱量與取熱量的比值要明顯高于建筑物所需的冷負(fù)荷與熱負(fù)荷的比值。地埋管的年累計(jì)放熱量與取熱量不平衡率為21.3%,地埋管側(cè)的峰值排熱負(fù)荷為3201kW,峰值取熱負(fù)荷為1144kW,兩者相差較大,如果按照冷負(fù)荷設(shè)計(jì)鉆孔井?dāng)?shù),鉆孔費(fèi)用較大,綜合考慮冷熱負(fù)荷平衡及鉆孔費(fèi)用,可將一部分冷負(fù)荷采用原有模塊式空氣源熱泵機(jī)組承擔(dān),不僅可以減少鉆孔數(shù)目,還可以平衡冷熱負(fù)荷。由上述冷熱平衡知:總排放熱量為1872.8MWh,總吸取熱量為1473.69MWh,不平衡率為21.3%,如果全部采用地源熱泵工程滿足冷負(fù)荷,地下的溫度變化總體呈上升的的趨勢,不滿足地源熱泵工程設(shè)計(jì)規(guī)范要求。
1.2.2初步設(shè)計(jì)方案根據(jù)調(diào)研數(shù)據(jù)的顯示,系統(tǒng)原有40臺(tái)模塊式空氣源熱泵機(jī)組,單臺(tái)供冷量為60kW,為了最大程度地滿足冷熱負(fù)荷的平衡,同時(shí)避免鉆孔數(shù)目的過多,減少水泵能耗,該技術(shù)改造方案定為1臺(tái)螺桿式熱泵機(jī)組+19臺(tái)原有模塊式空氣源熱泵機(jī)組,原有模塊式空氣源熱泵機(jī)組保持原有位置不再變動(dòng),既節(jié)省了設(shè)備遷移費(fèi)用,又節(jié)約了總機(jī)房面積,熱泵機(jī)組及鉆孔數(shù)目根據(jù)冬季負(fù)荷確定。冬季熱泵機(jī)組提供全部采暖負(fù)荷,為保證地源側(cè)冷熱負(fù)荷平衡,夏季供冷以地源熱泵機(jī)組為主,模塊式空氣源熱泵機(jī)組只在部分月份、部分時(shí)間段開啟,可通過控制冷水機(jī)組的運(yùn)行時(shí)間完全滿足地源側(cè)冷熱負(fù)荷平衡。
1)巖土熱物性參數(shù)測算。根據(jù)工程所處的地質(zhì)狀況以及以往工程經(jīng)驗(yàn),巖土的導(dǎo)熱系數(shù)預(yù)估為1.66W/(m•℃),體積比熱1.993×106J/(m3•℃)。在方案確定后,應(yīng)進(jìn)行現(xiàn)場測試,即在不同位置選定2~3個(gè)測試孔,進(jìn)行熱響應(yīng)測試實(shí)驗(yàn),然后利用參數(shù)估計(jì)法計(jì)算當(dāng)?shù)氐牡叵聨r土導(dǎo)熱系數(shù)及比熱。
2)地埋管換熱器設(shè)計(jì)參數(shù)的選取。采用地?zé)釗Q熱器設(shè)計(jì)模擬軟件—地?zé)嶂荊eoStar(V3.0)對(duì)該工程建筑進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)計(jì)算。選取垂直雙U型埋管,因鉆孔較深,土壤取散熱能力較淺層大,換熱能力強(qiáng),通常是土壤淺層的5倍以上,并且所需占地面積較小[2-3]。由于該地的地質(zhì)構(gòu)成主要為泥沙與巖石,鉆孔難度適中,每米鉆孔費(fèi)用相對(duì)較高,每個(gè)鉆孔內(nèi)設(shè)置雙U型管在一定程度上降低系統(tǒng)的初投資。同時(shí)根據(jù)該工程周邊可利用的鉆孔空地面積有限,采用雙U型管,可大大減少鉆孔的占地面積。工程設(shè)計(jì)的基本參數(shù)為:鉆孔回填材料采用的高性能回填材料,導(dǎo)熱系數(shù)為1.82W/(m•K);進(jìn)入熱泵循環(huán)液的最高/最低溫度分別是:33℃/4℃;De32的雙U型管,鉆孔直徑為150mm;系統(tǒng)運(yùn)行壽命設(shè)計(jì)為20a;巖土平均導(dǎo)熱系數(shù)為1.66W/(m•℃),容積比熱容約為1.993×106J/(m3•℃),巖土的初始溫度為15.2℃。
3)地埋管換熱器的長度設(shè)計(jì)計(jì)算。根據(jù)工程設(shè)計(jì)的基本參數(shù),采用設(shè)計(jì)計(jì)算軟件對(duì)建筑進(jìn)行地埋管長度的設(shè)計(jì)計(jì)算。經(jīng)過計(jì)算,所需的總地埋管換熱器的鉆孔長度約為33000m,每個(gè)鉆孔深度為100m,共需330個(gè)鉆孔,鉆孔行列間距均為5m,所需鉆孔面積為8250m2,建筑周邊條件能滿足鉆孔面積的要求。
4)地埋管布置形式設(shè)計(jì)。對(duì)于地源熱泵空調(diào)工程,豎直地埋管換熱器宜分組連接,且每組不超過換熱器總數(shù)的10%。因此根據(jù)鉆孔設(shè)計(jì)布置情況,以6個(gè)鉆孔或4個(gè)鉆孔組成一個(gè)水平環(huán)路就近通過鋼塑轉(zhuǎn)換接頭與分集水器連接,室外分集水器之間由水平主干管連接,水平主干管采用同程式連接方式。地埋側(cè)水平管路采用地埋敷設(shè)方式,水平支管敷設(shè)深度為2.0m,水平干管敷設(shè)深度為1.5m。鉆孔間的設(shè)計(jì)間距為5m,鉆孔的直徑為150mm。地源熱泵系統(tǒng)模擬在設(shè)定好以上參數(shù)的條件下,對(duì)整個(gè)地源熱泵系統(tǒng)的運(yùn)行進(jìn)行了10a的模擬計(jì)算,得到的溫度曲線不僅為該系統(tǒng)的可行性提供了熱平衡依據(jù),而且對(duì)工程設(shè)計(jì)及運(yùn)行管理也有一定的指導(dǎo)性作用。地源熱泵系統(tǒng)運(yùn)行10a期間的循環(huán)液進(jìn)出熱泵的月平均溫度變化曲。以看出,在運(yùn)行1個(gè)采暖與空調(diào)周期后地下巖土溫度變化幅度很小,但由于地埋管的年取熱量略微小于年釋熱量,所以地下的溫度變化總體上呈緩慢上升的趨勢。該項(xiàng)目可采用如下措施:適當(dāng)增加冬季空調(diào)運(yùn)行時(shí)間;可適當(dāng)?shù)卦黾拥芈窆芨縻@孔之間的間距,降低埋管間的熱干擾,增大蓄熱體,有利于地埋管向周圍巖土中釋放熱量;間歇運(yùn)行,有利于地溫的恢復(fù)在夏季氣溫較低時(shí),可以間歇性地運(yùn)行或停止部分熱泵機(jī)組,使地下巖土蓄熱體有較長地溫恢復(fù)時(shí)間,提高換熱溫差,延長系統(tǒng)在高效率點(diǎn)的運(yùn)行時(shí)間??照{(diào)冷熱源機(jī)房位于原有機(jī)房內(nèi)。
2經(jīng)濟(jì)性分析對(duì)既有建筑的地源熱泵系統(tǒng)與原有的空調(diào)系統(tǒng)
進(jìn)行了經(jīng)濟(jì)性對(duì)比如表8所示。計(jì)算結(jié)果表明:地源熱泵系統(tǒng)增加的初投資大約為567.5萬元;系統(tǒng)運(yùn)行按20a計(jì),地源熱泵系統(tǒng)可比模塊式空氣源熱泵機(jī)組加集中供熱系統(tǒng)節(jié)省運(yùn)行費(fèi)用1336萬元,系統(tǒng)投資回收年限為8.5a。
3系統(tǒng)能效分析及節(jié)能量計(jì)算
每個(gè)月相對(duì)于原有的集中供熱+模塊式空氣源熱泵機(jī)組空調(diào)系統(tǒng)。年可節(jié)約319.78噸標(biāo)準(zhǔn)煤。現(xiàn)有系統(tǒng)全年耗能量為1949.6MWh,改造后系統(tǒng)全年耗能預(yù)計(jì)為918MWh。與原有空調(diào)形式相比,采用地源熱泵+模塊式空氣源熱泵機(jī)組改造方案后,5結(jié)語地源熱泵系統(tǒng)改造項(xiàng)目的總投資為567.5萬元,地源熱泵系統(tǒng)運(yùn)行后將帶來顯著的環(huán)境效益。改造項(xiàng)目采用新方案每年節(jié)能量為319.78噸標(biāo)準(zhǔn)煤,相當(dāng)于每年減少CO2排放量797.2t,減少SO2排放量2.4t,減少NOx排放量1.24t,減少碳粉塵217.5t。節(jié)能改造項(xiàng)目并不是一味地追求節(jié)能,而不考慮投資成本,該項(xiàng)目在確定方案時(shí),綜合考慮了現(xiàn)有的周邊能源情況及既有建筑物內(nèi)冷熱源情況,最終方案確定為地源熱泵機(jī)組與原有模塊式空氣源熱泵機(jī)組結(jié)合使用,該方案具有以下優(yōu)勢:
1)可以減少原有設(shè)備的拆遷、遷移費(fèi)用;
2)在平衡地埋管側(cè)冷熱負(fù)荷的同時(shí),可以降低鉆孔費(fèi)用;
【關(guān)鍵詞】防排煙系統(tǒng);自然排煙;正壓送風(fēng);機(jī)械排煙
1.高層防排煙系統(tǒng)可能出現(xiàn)的問題
1.1自然排煙設(shè)施不能達(dá)到排煙要求
按照《高層民用建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范》中的要求,對(duì)于建筑高度不超過50m的一類公共建筑和建筑高度不超過l00m的民宅,最好設(shè)置自然排煙系統(tǒng)。自然排煙是一種建造經(jīng)濟(jì)、設(shè)置簡單、容易操作、維護(hù)也十分方便的排煙系統(tǒng)。但是,一些使用自然排煙系統(tǒng)的工程在設(shè)計(jì)、施工過程中不能按規(guī)范進(jìn)行,導(dǎo)致了工程完工之后,所設(shè)置的自然排煙設(shè)施并不能達(dá)到要求或根本不具備排煙作用,具體來說,問題主要表現(xiàn)在如下幾個(gè)方面:
1.1.1自然排煙窗的位置設(shè)置不當(dāng)
從排煙的效果方面考慮,排煙窗應(yīng)該設(shè)置在盡量靠近屋墻上部的位置。但是,現(xiàn)在相當(dāng)數(shù)量的工程中,可能是出于外墻美觀,甚至僅僅為了工程建設(shè)的方便,自然排煙窗并不是設(shè)置在墻上部的,而設(shè)置在了中部甚至下部,距頂板的距離較大,非常不利于自然排煙。
1.1.2自然排煙窗的開窗面積不符合規(guī)范
《高層民用建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范》對(duì)采用自然排煙部位的開窗面積均有明確的規(guī)定,但由于部分設(shè)計(jì)人員未按規(guī)范要求進(jìn)行認(rèn)真計(jì)算,或?qū)⒐潭ù暗拿娣e計(jì)算在排煙窗面積之內(nèi),導(dǎo)致部分工程排煙窗面積達(dá)不到規(guī)范要求,直接影響排煙效果。
1.2機(jī)械防煙設(shè)施的設(shè)置問題
在機(jī)械防煙設(shè)施方面,設(shè)計(jì)和建造時(shí)容易出現(xiàn)送風(fēng)道截面尺寸過小,送風(fēng)口尺寸、正壓送風(fēng)系統(tǒng)余壓值達(dá)不到規(guī)范要求的現(xiàn)象,這些現(xiàn)象會(huì)直接導(dǎo)致送風(fēng)口實(shí)際送風(fēng)量嚴(yán)重不足,開啟門洞處風(fēng)速近似于零的情況,造成這個(gè)問題的原因相對(duì)復(fù)雜,下面進(jìn)行具體分析:
1.2.1風(fēng)機(jī)選型不當(dāng)
按規(guī)范要求,防煙樓梯間及前室、消防電梯前室及合用前室的機(jī)械加壓送風(fēng)量應(yīng)由計(jì)算確定,當(dāng)計(jì)算值和規(guī)范規(guī)定的值不一致時(shí),應(yīng)取兩者中較大值。有少數(shù)設(shè)計(jì)者因忽略這一點(diǎn)而直接按規(guī)范給定的值確定送風(fēng)量,就有可能會(huì)導(dǎo)致所選用的風(fēng)機(jī)風(fēng)量偏小,不能滿足要求。
1.2.2送風(fēng)道設(shè)計(jì)阻力大導(dǎo)致風(fēng)壓損失
在實(shí)際工程驗(yàn)收時(shí),有時(shí)會(huì)發(fā)現(xiàn)送風(fēng)口尺寸以及所選用的風(fēng)機(jī)風(fēng)量和風(fēng)壓均能滿足設(shè)計(jì)規(guī)定,但送風(fēng)口實(shí)測風(fēng)速卻很小,或是離風(fēng)機(jī)較近的風(fēng)速很大,但稍遠(yuǎn)一些的風(fēng)口卻沒有風(fēng)現(xiàn)象,這種情況顯然是難以滿足設(shè)計(jì)要求的。究其原因,一般都是由于送風(fēng)豎井的施工達(dá)不到標(biāo)準(zhǔn),漏風(fēng)嚴(yán)重所導(dǎo)致的。出現(xiàn)這些問題的工程,有相當(dāng)多的一部分送風(fēng)道的尺寸偏小,磚、混凝土風(fēng)道內(nèi)壁粗糙未用水泥砂漿抹平整,管道連接不嚴(yán)實(shí),常閉風(fēng)口關(guān)閉不嚴(yán)密,漏風(fēng)十分嚴(yán)重,導(dǎo)致送風(fēng)口的風(fēng)速、風(fēng)量達(dá)不到規(guī)范要求。
1.2.3重復(fù)設(shè)置自然排煙系統(tǒng)與正壓送風(fēng)系統(tǒng)
對(duì)于建筑高度超過50m的一類公共建筑和建筑高度超過l00m的居住建筑,按《高規(guī)》要求,應(yīng)設(shè)置機(jī)械加壓送風(fēng)系統(tǒng),有的工程在上述部位同時(shí)又采用了自然排煙,導(dǎo)致火災(zāi)情況下,機(jī)械加壓送風(fēng)系統(tǒng)與自然排煙窗同時(shí)開啟時(shí),防煙樓梯間難以形成正壓,達(dá)不到防煙效果。
2.防排煙風(fēng)機(jī)的配電不符合規(guī)范要求
2.1風(fēng)機(jī)的供配電達(dá)不到高層民用建筑負(fù)荷級(jí)別要求
防排煙風(fēng)機(jī)屬于消防設(shè)備,其供電應(yīng)為一、二級(jí)用電負(fù)荷。但實(shí)際工程中有的供電線路不是接自消防電源,而是引自普通配電箱,有的設(shè)計(jì)采用單回路配電線路,有的設(shè)計(jì)未設(shè)末端電源自動(dòng)切換裝置,上述供配電均達(dá)不到一、二級(jí)用電負(fù)荷要求的專用雙電源回路且設(shè)末端自動(dòng)切換裝置的規(guī)定。
2.2配電線路的敷設(shè)安裝不符合要求
按規(guī)定,排煙風(fēng)機(jī)、正壓送風(fēng)機(jī)的配電線路應(yīng)采用耐火或阻燃電纜、導(dǎo)線在封閉式防火電纜橋架及封閉式防火金屬線槽內(nèi)或穿焊接鋼管敷設(shè),暗敷時(shí)應(yīng)敷設(shè)在混凝土內(nèi)且保護(hù)層厚度不小于30mm,明敷時(shí)金屬線槽、金屬管均應(yīng)涂防火涂料保護(hù)。但檢查中發(fā)現(xiàn)有的施工班組因交底不到位,隨意地將防排煙風(fēng)機(jī)配電線路穿PVC塑料管,或在吊頂內(nèi)敷設(shè)時(shí)雖然穿金屬管但未涂刷防火涂料,并存在用普通電纜線取代耐火、阻燃電纜線現(xiàn)象,難以滿足線路的防火性能和應(yīng)急用電的需求。
2.3防排煙系統(tǒng)失效
一般說來,防排煙系統(tǒng)僅是火災(zāi)時(shí)使用,平時(shí)除了例行的定期檢查外,系統(tǒng)基本上是不運(yùn)行的。參照達(dá)爾文“用進(jìn)廢退”理論,合格的系統(tǒng)如果長期閑置,也有可能由于人為因素:如產(chǎn)品制造局限,防排煙閥門易熔片脫落;維護(hù)管理不當(dāng),傳動(dòng)機(jī)構(gòu)銹蝕,控制系統(tǒng)失靈無法響應(yīng)動(dòng)作等等。平時(shí)未被發(fā)現(xiàn)的隱患,在火災(zāi)發(fā)生的關(guān)健時(shí)刻往往引起運(yùn)行故障,使得系統(tǒng)不僅不能起到控制煙氣、幫助撲救和人員疏散的作用,反而使系統(tǒng)的風(fēng)道成為煙火蔓延的“走廊”。
3.解決上述問題的對(duì)策
3.1從職能部門監(jiān)督管理方面抓落實(shí)
首先,消防監(jiān)督部門加強(qiáng)防排煙系統(tǒng)工程的設(shè)計(jì)審核與竣工驗(yàn)收監(jiān)督工作。其次,明確建筑工程項(xiàng)目中的防排煙系統(tǒng),必須由具有消防工程施工資質(zhì)的工程公司來安裝施工。
3.2從功能劃分上,強(qiáng)調(diào)防排煙設(shè)施的重要性
所謂“消防防排煙系統(tǒng)”,就是一個(gè)包括排煙風(fēng)機(jī)、送風(fēng)風(fēng)機(jī)、風(fēng)管或風(fēng)井、各種排煙防火閥門、風(fēng)口以及聯(lián)動(dòng)系統(tǒng)等設(shè)施,直接受消控中心控制的、具有獨(dú)特功能的、與生活通風(fēng)和空調(diào)系統(tǒng)完全分開的系統(tǒng)。只有把它作為一個(gè)獨(dú)立的消防系統(tǒng),與“自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)”、“水滅火系統(tǒng)”、“氣體滅火系統(tǒng)”等平行分列在一起,才能促進(jìn)人們?cè)谙拦こ虒?shí)踐中重視它、完善它,而不至于把它忽略。
3.3從施工環(huán)節(jié)加強(qiáng)工程中監(jiān)督檢查
施工過程是將工程設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)化為成品的關(guān)鍵過程,因此,施工單位不僅要在建筑時(shí)嚴(yán)格按照規(guī)范施工,還要建立施工質(zhì)量管理體系。而對(duì)于防排煙系統(tǒng)來說,在建設(shè)前,其主要材料、構(gòu)配件和設(shè)備在安裝之前要先進(jìn)行現(xiàn)場驗(yàn)收,以確定如防火閥和排煙閥這一類的設(shè)施符合相關(guān)的消防產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn),而涉及隱蔽工程的,要在工程隱蔽前,經(jīng)監(jiān)理人員驗(yàn)收及認(rèn)可簽證后方得執(zhí)行隱蔽。另一方面,防排煙系統(tǒng)建成之后,要進(jìn)行聯(lián)合試運(yùn)行,發(fā)現(xiàn)問題及時(shí)調(diào)試,直至其符合設(shè)計(jì)與消防的規(guī)定,在條件允許的情況下,最好能夠進(jìn)行模擬狀態(tài)下安全區(qū)正壓變化測定及煙霧擴(kuò)散試驗(yàn)等,直觀地對(duì)系統(tǒng)的整體質(zhì)量加以檢驗(yàn)和驗(yàn)證。
4.結(jié)語
只有端正了對(duì)防排煙系統(tǒng)的態(tài)度,認(rèn)識(shí)到其單獨(dú)的系統(tǒng)屬性和重要性,才能在施工過程中不斷的完善防排煙系統(tǒng)的設(shè)計(jì),保證其設(shè)計(jì)以及安裝施工都符合國家建筑要求,保證每個(gè)建筑項(xiàng)目的防排煙系統(tǒng)設(shè)施配置齊全,功能完善,真正發(fā)揮其防火減災(zāi)的作用。
【參考文獻(xiàn)】
一、常見幾種供水方式
一般二次增壓采用以下幾種供水方式:
1、水池-水泵(恒壓變頻或氣壓罐)-管網(wǎng)系統(tǒng)-用水點(diǎn)
此方式是集中供水。對(duì)于一、二層是商業(yè)群房,群房上建有多幢住宅的建筑,目前較多采用此種供水方案。一般設(shè)計(jì)有地下生活水池一座,集中恒壓變頻供水,不設(shè)屋頂水箱,最不利用水點(diǎn)是頂層住宅。主水泵一般有三臺(tái),二開一備自動(dòng)切換,付泵為一小流量泵,夜間用水量小時(shí)主泵自動(dòng)切換到付泵,以維持系統(tǒng)壓力基本不變(氣壓罐一般不用于生活用水)。
2、水池-水泵-高位水箱-用水點(diǎn)
此方式也是集中供水。單幢次高層和高層建筑的高壓供水區(qū)較多采用該種方案。一般也需要設(shè)計(jì)有一座地下水池,通過兩臺(tái)水泵(一用一備)抽水送至高水箱,再由高位水箱向下供水至各用水點(diǎn)。
3、單元水箱-單元增壓泵-單元高位水箱-各單位無水點(diǎn)
此方式已簡化為單元總水表進(jìn)水。單元水箱和單元增壓泵實(shí)際上是一個(gè)整體,我們稱之為單元增壓器。九四年與上海海鷹機(jī)械廠合作研制開發(fā)了第一代的單元增壓器,并用于我所管理的工程中。經(jīng)過半年使用,又發(fā)現(xiàn)了需要改進(jìn)的地方,并作了多次修改,現(xiàn)在使用的是第三代產(chǎn)品。
二、比較(經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益)
從現(xiàn)論上講第一種方式恒壓變頻供水是較為理想和先進(jìn)的。首先恒壓變頻供水保證出水壓力不變,根據(jù)用水量大小進(jìn)行變頻供水,既節(jié)約電能,又保證水泵軟啟動(dòng)(對(duì)電網(wǎng)電壓沖擊不大),延長了水泵壽命。各臺(tái)水泵自動(dòng)輪換使用,即最先投入使用的水泵最早退出運(yùn)行,這樣,各臺(tái)水泵壽命均等,而且,一旦水泵出現(xiàn)故障,該系統(tǒng)能自動(dòng)跳過故障泵運(yùn)行。從造價(jià)上看較省,一般13萬元左右一套,只需考慮水泵房的變頻供水設(shè)備費(fèi)、地下貯水池費(fèi),不需要屋頂水箱(約1500元/只),還可減少屋頂水箱的二次污染和保證頂層的供水壓力(用熱水器壓力也沒問題)。
但是,在實(shí)際使用中,卻遇到了許多問題,給工作帶來了麻煩,公司社會(huì)效益直接受到影響。我所承建的一個(gè)項(xiàng)目就采用了無屋頂水箱的集中變頻供水方式,它的使用和日常管理所反映出的問題,就很有代表性。首先,由于是集中供水,進(jìn)地下水池的總水表屬自來水公司產(chǎn)權(quán),他們只按此總水表所走的度數(shù)收取水費(fèi),表內(nèi)管網(wǎng)的跑冒滴漏與他們無關(guān)。而一般管網(wǎng)跑冒滴漏總是難免的,即使沒有,各單元的單元分表度數(shù)與地下水池的總水表也有誤差,再到各分戶水表度數(shù)相差更大,誰來承擔(dān)這一差價(jià),再加上水泵的電費(fèi)(經(jīng)測算約0.9度電/噸水)使得這里水價(jià)很高,住戶無法承擔(dān),收交水電費(fèi)成了很傷腦筋的事。從九四年至今,我開發(fā)公司一直在承著水泵電費(fèi)和水費(fèi)差價(jià),這樣無止盡地下去,不知到何時(shí),這項(xiàng)費(fèi)用是無法估算的。也無帳可出(因?yàn)檫@里沒有實(shí)行物業(yè)管理)。而另一方面,通過四年多來的使用,我還發(fā)現(xiàn),雖然該設(shè)備可以完全自動(dòng)化,無需人天天管理,但它還有致命的弱點(diǎn):水泵在自動(dòng)切換時(shí)(卸載或加載時(shí))水泵供水會(huì)出現(xiàn)短暫的低壓,特別是電腦判斷有故障需跳過故障泵運(yùn)行時(shí)時(shí)間會(huì)更長。隨著設(shè)備使用年限加長,設(shè)備房潮濕造成電腦元器件老化加快,水管路系統(tǒng)止回閥的失錄,反映故障和處理故障的時(shí)間也延長,直接受害者就是頂層住戶。一旦壓力減低他們就無水,當(dāng)跳過故障泵啟動(dòng)備用泵時(shí)壓力又增大,所以頂層住戶怨聲不斷。集中供水還有一最大的毛病就是,一旦供水系統(tǒng)有問題,無法供水,幾百戶人家都要遭殃。而且,由于水泵運(yùn)行是由變頻控制柜來完成的,如果變頻控制柜出故障,一般的電工無法處理,需要廠家專業(yè)技術(shù)人員來解決,造成設(shè)備不能及時(shí)維修,供水無法保證。雖然設(shè)備房管理簡單了,但住戶用水缺乏保障,社會(huì)效益受到影響。
第二種方式是較成熟的水泵、水箱供水方式。水泵控制柜采用最簡單的電器元器件,如出現(xiàn)故障,普通的電工就能維修,而且元器件的費(fèi)用也低。再加上有高位水箱,不會(huì)造成一停電就停水,供水保障率高。但用在單幢次高層建筑同樣也存在收交水電費(fèi)難的問題。用在高層建筑,則可以由物業(yè)管理公司一并考慮解決。
第三種方式,是在吸取了以上兩種供水方式的經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)后產(chǎn)生的,雖然一次性投資較大,每個(gè)單元都要設(shè)增壓器(約1萬元/臺(tái)),增加單元屋頂水箱(約1500元/只)增加進(jìn)水總表安裝費(fèi)(約4000元/只),單元泵電表安裝費(fèi)(約4000元/只),還有各單元小水泵房土建費(fèi)用等,總費(fèi)用比上兩種方式增加一、二十萬元,但管理上解決了許多麻煩。首先,水電費(fèi)各單元住戶自己交,一旦水泵出故障,只影響該單元的十幾戶。房地產(chǎn)商一般寧愿一次性投入大一點(diǎn),也不愿一背上個(gè)包袱,特別是與住戶打交道。由于有屋頂水箱,高水位時(shí)停泵,低水位時(shí)啟泵,這樣,水泵也有了停息時(shí)間,既省電又不至于一停電就停泵無水供應(yīng),用水有了保障。社會(huì)效益明顯好于前兩種供水方式。但是,如果設(shè)備本身返修率大的話,也會(huì)給管理帶來麻煩,必竟一個(gè)大泵房分成了許多小泵房。所以,選擇品質(zhì)優(yōu)良、性能卓越的單元供水設(shè)備尤為重要。
三、單元增壓器性能簡介
從上面的介紹可知,單元增壓器性能的優(yōu)劣,直接關(guān)系到用戶的使用和開發(fā)商的信譽(yù)。通過四年多的實(shí)際使用,我認(rèn)為上海海鷹機(jī)械廠的第三代單元增壓器質(zhì)量很好,用電省,故障率低。而且,當(dāng)市政管網(wǎng)壓力高得足以使屋頂水箱夜間進(jìn)水時(shí),增壓器的壓力控制器會(huì)自動(dòng)控制水泵停止工作,由旁通管直接供水。我所作的工程中采取了這種方式,運(yùn)行效果很好。特別是近來市政管網(wǎng)的壓力有了很大提高,夜間可達(dá)3.5kg/cm2左右,所以,實(shí)際使用中九層樓的住宅,水泵運(yùn)行時(shí)間短、次數(shù)少,用電非常省,大約0.02元/噸水的電費(fèi)。但是,我又發(fā)現(xiàn)了另外一個(gè)問題:當(dāng)水壓較高,水泵較長時(shí)間不運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí),會(huì)出現(xiàn)水泵卡死。對(duì)此,我已建議廠家在水泵控制柜中增加定時(shí)器,每天定時(shí)運(yùn)轉(zhuǎn)泵兩分鐘左右。對(duì)于該單元增壓器,我認(rèn)為還應(yīng)不斷改進(jìn),以滿足不同用戶的需要。