建築工程袪水節能智控系統

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建築工程袪水節能智控系統

有關建築工程施工用之地下水處理迄今已開發許多施工方法,且均應用於實際工程之上,就其處理方式而言,大致分為「地下水位降低工法」與「地下水止水工法」兩大類,其中地下水位降低工法依地下水集結方式之不同,又可區分「重力排水工法」與「強制排水工法」兩種方式。

就「重力排水工法」而言乃利用地下水本身之重力作用而產生之自然滲透集結地下水,此集結之地下水的抽排水工法較具代表性者為「集水井排水工法」及「深井(Deep-well)工法」等,此種工法,必須使用於透水性較佳之地盤條件中,才能提高其排水效果。由於最近地下層之挖方有愈來愈深層化之趨勢,為了防止「被壓地下水」所造成之災害及達成安全挖方作業的目的,在透水性良好的地層中,深井工法廣受採用且非常有效,當開挖面較深且在地下水位以下時,可使用本法將地下水降至開挖面以下,再行開挖。「深井工法」最有利之點為單一口井的揚水量就相當多,視抽水之深度(揚程)可決定採用沉水泵、真空泵或高揚程水中泵來抽水,利用高揚程的抽水泵時,也可將很深之滯水層的地下水抽上來。傳統深井工法袪水工程抽水井開設以一沉水泵接管抽水排出,由人工定時攜帶測量工具執行水位觀測作業。電力控制部分以手動開關使沉水泵供電與否,達到啟動/停止控制。

然而,建築工程施工時,以傳統袪水工程電力控制方式,無法有效控制地下水位,為確保施工順遂,在抽水井沉水泵滿載抽水下,地下水位經常超抽低於開挖面許多,如此不但水資源浪費,同時電力需求及成本均相對增加。因此,本專利系統技術主要功能在解決以上各項傳統工法所致的盲點,達成節電、護水、工地地基安全三方面功效。

袪水節能智控系統三大功能

  1. 減少地下水超抽:

    以基礎開挖順打工法傳統與新型袪水工程地下水節水改善說明如下:
    構築擋土牆時,傳統袪水工程地下水滿載抽水至抽水井最低水位,並由人工定時地下水量測;新型袪水工程則採自動量測水位,並可自動調整沉水泵電力,依開挖進度控制施工所需安全水位,減少工程初期地下水超抽(如圖3-2-1-1a、圖3-2-1-1b)。
    傳統袪水工程 新型袪水工程
    圖3-2-1-1a 圖3-2-1-1b

    當擋土牆執行筏基層工程時,傳統袪水工程仍須將地下水滿載抽水至抽水井最低水位,新型袪水工程可將水位準確控制在筏基層下安全水位,減少地下水超抽(如圖3-2-1-2a、圖3-2-1-2b)。
    傳統袪水工程 新型袪水工程
    圖3-2-1-2a 圖3-2-1-2b

    當執行地下室工程時,新型袪水工程持續準確控制水位在筏基層下安全水位,減少地下水超抽(如圖3-2-1-3a、圖3-2-1-3b)。
    傳統袪水工程 新型袪水工程
    圖3-2-1-3a 圖3-2-1-3b

    當地下室工程完工時,傳統袪水工程視情況會將部份沉水泵關閉,使地下水回升,並由人工定時量測水位,控制於筏基層下安全水位,當水位有高於安全水位時,再開啟沉水泵執行抽水,減少地下水超抽;新型袪水工程持續準確控制水位在筏基層下安全水位,減少地下水超抽(如圖3-2-1-4a、圖3-2-1-4b)。
    傳統袪水工程 新型袪水工程
    圖3-2-1-4a 圖3-2-1-4b


  2. 減少電力需求,達到電力節能效果:

    本新型建築業抽排水節能系統,能依工程進度調整地下水位,經實例驗證能降低建築工程地下水資源過度超抽現象,並且減少袪水工程電力需求達15%~60%之間,CO2排放減少達月2000Kg~9000kg以上。

    以節能率35%(50HP)示範如下表結果
    計算項目 平均功率(小時) 消耗功率(月) CO2(月)
    計算公式 P=V(380)*I*PF(0.8)*1.732 KWH=P*H CO2=KWH*0.522
    市電耗能 37.0 KW 26640 KWH 13906 Kg
    節電耗能 23.3 KW 16783 KWH 8761 Kg
    節省功率 13.7 KW 9857 KWH 5145 Kg
  3. 維護工地安全,降低地層下陷鄰屋龜裂風險:

    本新型建築業抽排水節能系統由於能保存大量地下水無須被超抽浪費,因此有助於工地地基的穩定度,避免地層空洞化導致的坍塌風險或是鄰屋傾斜龜裂的風險。
台中市政府104年SBIR計畫案 中華民國專利證書
工地安裝建築業抽排水節能系統實況