正文 第53章 主要專業工程設計的經濟性3(2 / 3)

【例12.5】(資料來源:根據胡幼奕、鄒傳勝(2002),徐永模(2002)及中國體育報(2004)三篇文章整理)2000年悉尼奧運會是有史以來第一屆以綠色奧運為主題來開展各項建設和組織的奧運會,其成功舉辦以及實現了收支平衡還有盈餘的成績,被譽為澳大利亞人締造了奧運史上的一段神奇。其中,最令人稱道的是其奧運場館的設計建設和建築材料的使用,各項工程設計始終貫徹綠色奧運的設計理念。

(1)靈活設計,考慮會後的使用與利用

悉尼奧運會是完全商業化運作模式,政府的投資僅占1/6,所以成本是建設奧運場館設計的一個重要考慮因素,這就要求設計要靈活,以節省成本。永久性建築選材要求壽命要長,不需要經常更換,造價低並盡量減少維護;臨時性建築多采用張力膜結構,建設成本不一定比永久性建築成本低,主要考慮使用後的回收利用和拆除的方便性,如帆船賽場、鐵人三項、沙灘排球館等;部分場館和附屬建築在設計時就考慮在奧運後會出售或用途改變的要求,如悉尼國際水上中心的設計時就考慮將來適合做兒童遊樂的水上公園、各種大小酒店和商業的健身房等設施,隻是為奧運作了一些局部的臨時調整;水上中心大量的臨時性室內座椅,在奧運會後被全部移除並用於另外一個城市室外足球場看台;運動員村在建成後即出售,業主在奧運後入住。靈活的設計提高了工程產出效益,籌集了建設資金、節省了後期維護費用。

(2)節約資源,充分利用舊建築和場館

悉尼奧運場館建設場地考慮利用廢棄場地,如占地760英畝的主場館區是建於廢棄的工業區和垃圾堆場。場館盡量考慮利用現有場館或改造舊建築,如原悉尼會展中心不同的展廳分隔為不同的比賽場館,柔道、摔跤、拳擊和擊劍都在這裏舉行。奧運會結束,拆除擋板,會展中心能恢複原有麵貌和功能。其他的,如排球館是利用原娛樂中心,舉重館是利用原會議中心,羽毛球館是利用原農展館,國際廣播中心是一個倉庫改建的,記者村是一個醫院改造的,遊泳館是對原遊泳館改造並增加臨時看台(會後拆除)。對舊建築物和場館的利用,節約了大量建設資源和建設成本,同時也無需擔心這些場館在奧運會後的持續利用問題。

(3)少用材料,盡量采用可回收循環使用的材料

除了經營性場所(如賓館、飯店等)裝飾裝修比較豪華外,大多數場館設計非常簡潔,重裝飾、輕裝修,盡量少用材料,而且設計非常靈活,以便改變其用途時容易拆卸並回收利用。各場館很少使用天然石材等高檔材料,主要采用混凝土、鋼結構和玻璃三大傳統材料,並多用鋼材、石膏板、刨花板、塑料等循環材料。大部分場館主看台采用混凝土結構,次看台采用鋼結構(易拆除和回收利用)。主看台外牆采用混凝土砌塊或空心磚,內牆采用石膏板和塗料,內牆隔斷及門多采用鋼化玻璃和夾層玻璃,座椅使用塑料材質,篷頂采用鋼架和膜結構,主看台篷頂內部有鋁扣板吊頂,對於有采光要求的采用聚碳酸醋透明板材而無吊頂。主看台外牆稍用塗料或整個場館外部全部不用塗料,一般是水泥牆麵。場館外部地麵多采用水泥磚鋪設,場館主看台地麵一般采用混凝土麵,有特殊要求時鋪地毯或在地毯下采用廢舊輪胎回收再生的塑料橡膠地毯作墊層。材料防火等級要求不高,防火設計重點是考慮觀眾的快速疏散。

3.工程設備選型的經濟性策略

工程設備係統較複雜,有給排水設備係統、暖通空調設備係統、消防設備係統、智能化設備係統和電氣設備係統等。每個係統又有不同的類型,如消防設備係統就有消火栓係統、自動噴水滅火係統、水幕係統、水噴霧滅火係統、泡沫滅火係統、消防炮滅火係統、氣體滅火係統、建築滅火器配置等。各類不同設備係統的選型有各自的特點,總的原則是對設備優化組合並進行比對,選擇經濟性最優的設備方案。設備選型的經濟性策略可概括為以下幾點:

1)安全性與可靠性

工程設備選型首先要保證設備運行使用過程中的安全性與可靠性。安全性與可靠性問題不僅直接關係建築物安全及使用者使用設備係統的人身安全和正常使用,而且可以有效地預防安全性事故的發生,與使用過程的經濟性有著密切關係。為此,應選用經國家相關機構認證、鑒定或檢測獲得相關證書的合格或優良的產品,以充分保證設備係統的安全可靠。例如,電氣設備的選型應考慮電氣設備應有足夠的絕緣距離,絕緣強度,負荷能力,動、熱穩定裕度,確保供、配電設備的安全運行,還應注意有可靠的防雷裝置與防電擊技術措施。特殊場所應有防靜電措施,按建築物的重要性與潛在災害危險程度選擇必要防火抗震等設備。

2)適用性

從全壽命周期費用角度,最適用的設備才是經濟的。工程設備選型時,要考慮建築物的性質、環境、場所等諸多因素,設備性能要能滿足建築物使用對設備功能的需求,同時要與建設資金承受能力相適應,既不能大材小用或小材大用,也不能優材劣用或劣材優用。對設備適用性進行分析時,主要從功能需求、使用情況、設備檔次、能源價格、舒適狀況、美觀性等幾個方麵進行比較,才能保證比較結果的科學性和合理性。使用情況指的是應能滿足工程設備對控製方式的要求,以實現設備係統運行的高效性、靈活性和易控性。例如,電氣設備的適用性應考慮能為建築物內所有的用電設備運行提供必要的動力,能為在建築內創造良好的人工環境提供必要的能源,應能滿足用電設備對於負荷容量、電能質量與供電可靠性的要求。

3)全壽命周期的經濟性

設備選型經濟性策略的一個關鍵是正確處理好初始投資與運行費用的關係,對於投資規模較大的設備要進行投資與運行費用的綜合分析,避免單純為減少初始設備購置費用選用低品質的設備而增加運行和維護費用的短期行為,同時也要防止大馬拉小車使設備閑置的狀況。設備運行維護費用包括設備日常維護和修理費用、設備燃料和動力費用等,不同型號或不同品質的設備的各項性能指標不同,在運行費用上存在著差異,設備選型中力求在滿足使用功能要求和確保安全的前提下,盡可能選擇全壽命期費用最小的設備型號。

全壽命周期費用的比較通常是比較設備在使用期(或者經濟壽命期,參見相關概念)內的年平均費用,理論上,不同型號設備之間,隨著設備性能指標的提高,設備購置費用會增加,但設備運行和維護費用會減小。如果有足夠多的設備型號,並按它們的性能從低到高排列,並計算各自的年平均費用,可得到費用變化曲線。顯然,最經濟的型號應該是年平均費用最低點相對應的設備。實踐中,通常無法有更多型號的數據,在例12.6中將給出型號較少情況下的比較方法。

4)節能性

選擇節能設備,一方麵是降低設備全壽命周期費用的要求。大多數工程設備係統的能耗在其運營費用中占很大的比重,選用節能設備並進行節能配置設計,可以均衡負荷、補償無功、節約電力,提高能源的綜合利用率,可以為建築物的經濟運行創造有利的條件。隨著能源價格的逐步增長,其經濟性將越來越顯著。另一方麵,選用節能設備也是社會可持續發展的需要。因為建築物能耗主要是建築物中設備所耗費的燃料和電力等。世界可持續發展工商理事會2009年在其名為《行業轉型:建築物能源效率》報告中稱,目前全世界建築物能源消耗占全社會能源消耗總量的40%,到2050年使建築物的能源使用量減少60%是實現全球氣候目標的關鍵(新華網,2009)。由此可見,在工程設備選型時,盡量采用低能耗、低汙染的環保設備,可提高設備的經濟、社會和環境等綜合效益。

5)靈活性

隨著社會經濟的發展,建築物使用者對工程設備功能需求會發生變化或者生產產品變換,建築物內的各項設備功能及運行方式需要進行不斷地調整,所以設備選型要考慮設備具有開放性、適應性和發展性等,以靈活地適應滿足使用者需求變化,減少在使用過程中設備更新或改裝的費用。

設備選型中的靈活性還體現在利用設備選型及配置與建築和結構設計的密切協調、綜合考慮。例如,近年來出現的一些生態建築,設計師采用科學而巧妙的處理手法,從建築的總體布局、綠化、建築物幾何形狀的選擇、平麵分區、外圍護結構的做法、煙囪效應的運用等方麵,實現建築物的高效自然通風、采光、隔熱、遮陽以及利用太陽能等,可以有效地減少設備的配置,並大大降低運營使用過程中的能耗。這些被動式的策略不會過多地增加建設投資,而取得了很好的經濟與環境效益。

6)新設備、新技術的使用

現代建築設備及係統向體積小、重量輕、噪聲低、效率高、整體式、集中式控製、自動化等方向發展,以減少占用建築物空間、降低建築物自重、節約能源、資源循環利用、保護環境和提高運行效率。在建築設備係統設計、選型和配置中,要熟悉現代新型設備的新動向,選擇成熟的新型技術和設備,將會取得較好的經濟效益和環境效益。例如,采用帶電動機和低揚程小流量特性的水泵新產品,使供水和供熱係統運行得到合理的改善;利用真空排除汙水的特製便器,節約大量衝洗用水;在高層建築中采用水錘消除器,可以有效地降低管道噪聲;采用中水回用技術,指將建築物內生活汙水集中處理後,達到一定的標準回用於小區的綠化澆灌、車輛衝洗、道路衝洗、家庭坐便器衝洗等,從而達到節約用水的目的等。

【例12.6】某工業廠房需要設置通風設備,現有兩種型號供選擇。A型號購置費用6萬元,B型號購置費用為9萬元。建築物業主單位的基準收益率為10%,兩種型號的各年使用費及殘值可知。需要從兩種型號選擇一種型號使用。