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房屋管道系统的测量科学研究需求
执行摘要 场所管道系统是建筑环境的重要组成部分，它提供清洁的饮用水以及从家庭、企业和其他机构中安全、可靠地去除废水的方法。管道系统在整个 20 世纪得到了广泛的发展，始于 20 世纪 20 年代的努力，旨在发展支持系统设计和监管所需的技术理解，其中大部分是由当时的商务部长赫伯特·胡佛发起的，旨在解决一系列健康和性能问题。管道系统不断发展以应对当前对成本、水资源可用性、环境影响和安全的担忧。一系列政策行动，包括 1974 年的《安全饮用水法》、1980 年的《能源安全法》和 1992 年的《能源政策法》，旨在提高水质、用水效率和能源效率。这些变化带来了显著的成就，包括减少管道产品中的铅含量和引入低流量装置。例如，如今典型的单户独立住宅的室内用水量比二十年前减少了 22%（DeOreo 等人，2016 年）。因此，管道网络内的流速和相应的停留时间可能与当前设计方法下的假设有显著差异。因此，围绕水处理实践有效性的假设不一定适用，从而导致水质下降。这些和其他现实情况导致管道系统的设计、安装和操作方式与当前规范、标准和实践中所体现的技术数据和理解所支持的方式大不相同。管道设计方法、规范和标准没有跟上这些变化，很大程度上是因为存在重大的技术知识差距。需要进行研究来解决这些差距，以支持水效率和水质目标，确保这些系统现在和将来的有效性。本报告记录了推进管道系统设计、操作和维护的具体研究需求，以及适用于这些系统的标准、规范和指南。推动这一努力以确定场所管道研究需求的主要问题是水质、用水效率和能源效率。水质是最大的问题之一，因为它直接影响建筑物居住者的健康和安全，并且正成为一个日益复杂的挑战。水质问题主要分为三类：金属、化学和生物。由于人口增长、气候变化和基础设施挑战，对用水效率的需求预计将变得更加迫切。水的可用性在很大程度上是一个区域性问题，美国各地有许多地区世界各地都经常出现缺水现象，即使在非干旱条件下也是如此。能源效率是推动管道技术进步的另一个重要因素。美国每年在建筑能源上花费超过 4000 亿美元（DOE，2016 年；DOE，2013 年）。作为一个国家，几乎一半的用水用于发电，超过 3% 的电力用于输送和处理饮用水（DOE，2014 年）。当管道行业寻找减少用水量的方法时，必须考虑能源消耗，因为水和能源的使用紧密相关。
可持续性 / LEED • 环境合规性
美国能源部 (DOE) 提议通过采取以下措施解决劳伦斯伯克利国家实验室 (LBNL、伯克利实验室或实验室) 的若干地震和相关安全问题：拆除并重建实验室当前的自助餐厅和会议中心 (54 号楼)、将卫生服务和人力资源人员迁移到新设施、加固实验室消防站 (48 号楼) 的部分区域、改善实验室“中央公共区域”的行人和交通路线，并延长第 21 号地块的土地租约。这些措施将把居住者从抗震等级不达标的建筑物中迁出，同时确保具有关键应急功能的设施和人员的安全。这些措施将导致 LBNL 现场设施空间净增加，但不会增加实验室现场人口。拟议的行动将首先拆除并移除 54 号楼，预计于 2020 年 11 月左右开始。拆除后，将在原建筑的位置建造一个新的“欢迎中心”，其中包含自助餐厅、会议、健康服务和办公功能。欢迎中心将包括一个新的装卸码头和停车区，以便穿梭巴士、游客下车处、送货卡车和行人更有效地使用。在这项工作的同时，实验室现场消防站的一个重要部分将进行抗震加固；消防站在此期间将继续运行。在 SSM 建设期间，自助餐厅功能将由一个或多个 LBNL 地点的委托食品卡车提供。新欢迎中心完工后，现场将恢复自助餐厅功能。居住在 26 号楼的约 16 名卫生服务人员将与目前位于 90 号楼和 65 号楼的约 16 名人力资源人员一起搬迁到欢迎中心。26 号楼将空置，不会重新使用。拟议的行动预计将于 2024 年中期完成。欢迎中心将是一座两层楼、约 45,000 平方英尺的钢架结构，位于伯克利实验室“中央公共区”西南面的山坡上。它将为大约 50 名办公室工作人员和自助餐厅工作人员提供空间，高峰期可容纳多达 260 名会议参与者、约 300 名室内自助餐厅客人和约 10 名访客（人力资源和/或健康中心），总高峰期建筑入住率高达约 625 名员工和客人。此外，还将为另外 100 名客人提供室外自助餐厅座位。欢迎中心的设计符合 LEED 金牌认证标准：它将包括最先进的厨房和机械系统，旨在降低能源消耗；管道和低流量装置预计将使家庭用水减少 30-40%。接待中心不会储存、使用或产生任何危险品或危险废物（除了 54、48 和 26 号楼目前使用的普通办公室和厨房相关危险品和化学品之外）。停车位将与现在的条件相似（约 65 个车位），但改善的公交车和人行道将鼓励人们使用其他交通方式。在可行的情况下，部分场地雨水将被引导至有衬砌的花坛和景观中进行生物过滤，然后再排入现有的雨水系统，以改善雨水质量和流速。大约四棵树 - 非本地的蒙特雷松 - 将被移除。替代的景观将包括本地的、耐旱的、防火的植物品种。54 号楼建于 1950 年，并于 1961 年、1966 年、1994 年、1998 年和 2005 年进行了大规模改建、扩建和/或改造； 2012 年，一位认证历史学家对其进行了评估，结果发现它不符合列入国家史迹名录 (NRHP) 的资格要求。拆除过程中可能会遇到少量石棉和含铅油漆；这些将根据适用的法律和监管要求以及湾区空气质量管理区拆除许可证的条款进行处理。碎片预计将被运送到获得许可的 2 级垃圾填埋场。欢迎中心建设预计平均需要 50-75 名现场工人，高峰期最多需要 150 名工人。卡车行程——主要用于拖运碎片和运输建筑材料、混凝土和设备——预计将达到 1,800 次左右；在项目整个生命周期内，平均每个工作日大约需要 2-3 次卡车行程。将从州水务局和地区水质控制委员会获得雨水建设项目许可证（包括雨水污染防治计划），并可能需要从东湾市政公用事业区获得废水排放许可证，以管理累积的地面和雨水。48 号楼（消防站）是一栋两层楼，面积约为 6,600 平方英尺，二楼设有消防员宿舍，一楼设有行政办公室（紧急车辆停放在相邻的车库建筑中）。抗震不达标的二楼墙壁将得到加固，以增加抗剪强度；大约五年前，一楼也进行了类似的加固。48 号楼建于 1981 年，经州历史保护官员于 2003 年同意，该建筑不符合列入 NRHP 的资格。翻修工作大约需要 6 个月，现场每次需要大约 5 名工人。停车位将与现在的情况相似（约 65 个车位），但改善的巴士和人行道将鼓励人们使用其他形式的交通工具。在可行的情况下，部分场地雨水将被引导至有衬砌的花坛和景观中进行生物过滤，然后排入现有的雨水系统，以改善雨水质量和流速。大约四棵树 - 非本地的蒙特雷松 - 将被移除。替代的景观将包括本地的、耐旱的、防火的植物品种。54 号楼建于 1950 年，并于 1961 年、1966 年、1994 年、1998 年和 2005 年进行过大规模改建、扩建和/或重建；2012 年，一位认证历史学家对其进行了评估，结果发现它不符合列入国家史迹名录 (NRHP) 的资格要求。拆除过程中可能会遇到少量石棉和含铅涂料；这些将根据适用的法律和监管要求以及湾区空气质量管理区拆除许可证的条款进行处理。碎片预计将运送至获得许可的 2 级垃圾填埋场。欢迎中心建设预计平均需要 50-75 名现场工人，高峰期最多需要 150 名工人。卡车行程——主要用于拖运碎片和运输建筑材料、混凝土和设备——预计约为 1,800 次；在项目的整个生命周期内，平均每个工作日大约有 2-3 次卡车行程。雨水建设项目许可证需要从州水务委员会和区域水质控制委员会（包括雨水污染防治计划）获得，并且可能需要从东湾市政公用事业区获得废水排放许可证以管理累积的地面和雨水。 48 号楼（消防站）是一座两层建筑，面积约为 6,600 平方英尺，二楼为消防员宿舍，一楼为行政办公室（紧急车辆停放在相邻的车库建筑中）。二楼墙壁抗震性能不达标，将进行加固以提高抗剪强度；大约五年前，一楼也进行了类似的加固。48 号楼建于 1981 年，经州历史保护官员于 2003 年同意，该建筑不符合列入 NRHP 的资格。翻修工作大约需要 6 个月，每次需要大约 5 名工人在现场。停车位将与现在的情况相似（约 65 个车位），但改善的巴士和人行道将鼓励人们使用其他形式的交通工具。在可行的情况下，部分场地雨水将被引导至有衬砌的花坛和景观中进行生物过滤，然后排入现有的雨水系统，以改善雨水质量和流速。大约四棵树 - 非本地的蒙特雷松 - 将被移除。替代的景观将包括本地的、耐旱的、防火的植物品种。54 号楼建于 1950 年，并于 1961 年、1966 年、1994 年、1998 年和 2005 年进行过大规模改建、扩建和/或重建；2012 年，一位认证历史学家对其进行了评估，结果发现它不符合列入国家史迹名录 (NRHP) 的资格要求。拆除过程中可能会遇到少量石棉和含铅涂料；这些将根据适用的法律和监管要求以及湾区空气质量管理区拆除许可证的条款进行处理。碎片预计将运送至获得许可的 2 级垃圾填埋场。欢迎中心建设预计平均需要 50-75 名现场工人，高峰期最多需要 150 名工人。卡车行程——主要用于拖运碎片和运输建筑材料、混凝土和设备——预计约为 1,800 次；在项目的整个生命周期内，平均每个工作日大约有 2-3 次卡车行程。雨水建设项目许可证需要从州水务委员会和区域水质控制委员会（包括雨水污染防治计划）获得，并且可能需要从东湾市政公用事业区获得废水排放许可证以管理累积的地面和雨水。 48 号楼（消防站）是一座两层建筑，面积约为 6,600 平方英尺，二楼为消防员宿舍，一楼为行政办公室（紧急车辆停放在相邻的车库建筑中）。二楼墙壁抗震性能不达标，将进行加固以提高抗剪强度；大约五年前，一楼也进行了类似的加固。48 号楼建于 1981 年，经州历史保护官员于 2003 年同意，该建筑不符合列入 NRHP 的资格。翻修工作大约需要 6 个月，每次需要大约 5 名工人在现场。防火植物品种。54 号楼建于 1950 年，并于 1961 年、1966 年、1994 年、1998 年和 2005 年进行过大规模改建、扩建和/或重建；2012 年，一名认证历史学家对其进行了评估，结果发现它不符合列入国家史迹名录 (NRHP) 的资格要求。拆除过程中可能会遇到少量石棉和含铅涂料；这些将根据适用的法律和监管要求以及湾区空气质量管理区拆除许可证的条款进行处理。碎片预计将被运送到获得许可的 2 级垃圾填埋场。欢迎中心建设预计平均需要 50-75 名现场工人，高峰期最多需要 150 名工人。卡车行程——主要用于拖运碎片和运输建筑材料、混凝土和设备——预计将达到 1,800 辆左右；在整个项目生命周期内，平均下来，每个工作日大约需要 2-3 次卡车行程。需要从州水务局和地区水质控制委员会获得雨水建设项目许可证（包括雨水污染防治计划），并且可能需要从东湾市政公用事业区获得废水排放许可证，以管理累积的地面和雨水。48 号楼（消防站）是一座两层楼，面积约为 6,600 平方英尺，二楼设有消防员宿舍，一楼设有行政办公室（紧急车辆停放在相邻的车库建筑中）。抗震标准不达标的二楼墙壁将得到加固，以增加抗剪强度；大约五年前，一楼也进行了类似的加固。48 号楼建于 1981 年，经州历史保护官员于 2003 年同意，该建筑不符合列入 NRHP 的资格。翻修工作大约需要 6 个月，现场每次需要大约 5 名工人。防火植物品种。54 号楼建于 1950 年，并于 1961 年、1966 年、1994 年、1998 年和 2005 年进行过大规模改建、扩建和/或重建；2012 年，一名认证历史学家对其进行了评估，结果发现它不符合列入国家史迹名录 (NRHP) 的资格要求。拆除过程中可能会遇到少量石棉和含铅涂料；这些将根据适用的法律和监管要求以及湾区空气质量管理区拆除许可证的条款进行处理。碎片预计将被运送到获得许可的 2 级垃圾填埋场。欢迎中心建设预计平均需要 50-75 名现场工人，高峰期最多需要 150 名工人。卡车行程——主要用于拖运碎片和运输建筑材料、混凝土和设备——预计将达到 1,800 辆左右；在整个项目生命周期内，平均下来，每个工作日大约需要 2-3 次卡车行程。需要从州水务局和地区水质控制委员会获得雨水建设项目许可证（包括雨水污染防治计划），并且可能需要从东湾市政公用事业区获得废水排放许可证，以管理累积的地面和雨水。48 号楼（消防站）是一座两层楼，面积约为 6,600 平方英尺，二楼设有消防员宿舍，一楼设有行政办公室（紧急车辆停放在相邻的车库建筑中）。抗震标准不达标的二楼墙壁将得到加固，以增加抗剪强度；大约五年前，一楼也进行了类似的加固。48 号楼建于 1981 年，经州历史保护官员于 2003 年同意，该建筑不符合列入 NRHP 的资格。翻修工作大约需要 6 个月，现场每次需要大约 5 名工人。这大约相当于每个工作日 2-3 次卡车行程。需要从州水务局和地区水质控制委员会获得雨水建设项目许可证（包括雨水污染防治计划），并且可能需要从东湾市政公用事业区获得废水排放许可证来管理累积的地面和雨水。48 号楼（消防站）是一栋两层楼，约 6,600 平方英尺的建筑，二楼是消防员宿舍，一楼是行政办公室（紧急车辆停放在相邻的车库建筑中）。抗震不达标的二楼墙壁将得到加固以增加抗剪强度；大约五年前，一楼也进行了类似的加固。48 号楼建于 1981 年，经州历史保护官员于 2003 年同意，该建筑不符合列入 NRHP 的资格。翻修大约需要 6 个月，现场每次需要大约 5 名工人。这大约相当于每个工作日 2-3 次卡车行程。需要从州水务局和地区水质控制委员会获得雨水建设项目许可证（包括雨水污染防治计划），并且可能需要从东湾市政公用事业区获得废水排放许可证来管理累积的地面和雨水。48 号楼（消防站）是一栋两层楼，约 6,600 平方英尺的建筑，二楼是消防员宿舍，一楼是行政办公室（紧急车辆停放在相邻的车库建筑中）。抗震不达标的二楼墙壁将得到加固以增加抗剪强度；大约五年前，一楼也进行了类似的加固。48 号楼建于 1981 年，经州历史保护官员于 2003 年同意，该建筑不符合列入 NRHP 的资格。翻修大约需要 6 个月，现场每次需要大约 5 名工人。