曾振球

摘要：建筑給排水系統(tǒng)中的能耗主要包括建筑生活給水系統(tǒng)所消耗的水量、水泵運(yùn)行時(shí)所消耗的電能以及建筑熱水供應(yīng)過(guò)程中損耗的熱能。文章從優(yōu)化設(shè)計(jì)系統(tǒng)的角度出發(fā)，對(duì)影響建筑給排水能耗的因素做出了分析，并提出了相應(yīng)的解決措施，以達(dá)到建筑給排水的節(jié)能設(shè)計(jì)效果。

關(guān)鍵詞：建筑給排水；節(jié)能設(shè)計(jì)；循環(huán)系統(tǒng)

中圖分類號(hào)：TU991文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：1009-2374（2012）22-0089-03根據(jù)《中華人民共和國(guó)節(jié)約能源法》的有關(guān)規(guī)定，固定資產(chǎn)投資工程項(xiàng)目的設(shè)計(jì)和建設(shè)，應(yīng)當(dāng)遵循合理用能標(biāo)準(zhǔn)和節(jié)能設(shè)計(jì)規(guī)范，達(dá)不到合理用能標(biāo)準(zhǔn)和節(jié)能設(shè)計(jì)規(guī)范要求的項(xiàng)目，依法審批的機(jī)關(guān)不得批準(zhǔn)建設(shè)；項(xiàng)目建成后，達(dá)不到合理用能標(biāo)準(zhǔn)和節(jié)能設(shè)計(jì)規(guī)范要求的，不予驗(yàn)收。住宅建筑是建設(shè)部指定要求采用節(jié)能技術(shù)的建設(shè)項(xiàng)目，建筑節(jié)能設(shè)計(jì)一直是建筑設(shè)計(jì)行業(yè)所追求的發(fā)展方向。由于建筑給排水專業(yè)在建筑設(shè)計(jì)中承擔(dān)了給水、排水、消防、熱水、中水回用等設(shè)計(jì)內(nèi)容，而這些方面恰恰在建筑能耗方面占用了至少1/3的比重，可以看出，建筑給排水節(jié)能設(shè)計(jì)在整個(gè)建筑節(jié)能設(shè)計(jì)上不是可有可無(wú)，而更加應(yīng)該得到廣大設(shè)計(jì)人員的重視。如何做到建筑給排水節(jié)能設(shè)計(jì)，減少能源消耗，是每一個(gè)建筑給排水設(shè)計(jì)人員都必須思考的問(wèn)題。

建筑給排水專業(yè)在建筑設(shè)計(jì)中涉及到能源消耗的主要有：用水泵向高層建筑供水消耗電能；建筑物內(nèi)部用水浪費(fèi)；建筑物熱水供應(yīng)系統(tǒng)消耗熱能。針對(duì)在建筑給排水設(shè)計(jì)中壓力、水量供應(yīng)和熱水供應(yīng)相關(guān)的方面，對(duì)其中可以進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)的方法做出了分析。

1生活給水設(shè)計(jì)中的節(jié)能措施

1.1確定合理的給水方式

1.1.1分區(qū)供水。在城市供水中，由于各用戶所處的自然標(biāo)高不盡相同，其對(duì)供水壓力的要求也不相同。一般市政給水管網(wǎng)的壓力在0.2～0.4MPa之間。對(duì)于5層樓以下用戶，該壓力完全可以滿足用水要求，但對(duì)于5樓以上的用戶，則無(wú)法正常使用，所以需要對(duì)市政管網(wǎng)進(jìn)行加壓。對(duì)于某些高層建筑，一次加壓可能仍然不能滿足部分用戶的需求，還須二次甚至三次加壓，所以在設(shè)計(jì)中需要對(duì)這些不同高度的用戶進(jìn)行合理的分區(qū)，充分利用市政管網(wǎng)的余壓滿足低樓層用戶，利用不同壓力的水泵供應(yīng)不同樓層的用戶，盡量減少能源的消耗。

1.1.2供水設(shè)備。以往在高層建筑加壓供水設(shè)計(jì)往往采用水泵-高位水箱聯(lián)合供水，由于水泵工況不能自動(dòng)調(diào)節(jié)、水箱里水力停留時(shí)間長(zhǎng)，造成水泵不節(jié)能、水質(zhì)易受污染等問(wèn)題?，F(xiàn)在的高層建筑供水系統(tǒng)多采用無(wú)負(fù)壓新型供水設(shè)備。它將氣壓罐供水和變頻調(diào)速水泵結(jié)合起來(lái)，直接串聯(lián)在市政管網(wǎng)入戶管上，聯(lián)合對(duì)高樓層用戶供水。當(dāng)用水高峰時(shí)，水泵在相應(yīng)的工況發(fā)揮最大的效率，直接向用戶供水，滿足用戶使用需求。而當(dāng)用水低峰時(shí)，變頻器可調(diào)節(jié)水泵用電的頻率，以不浪費(fèi)電能的方式調(diào)節(jié)水泵工作的工況，將水壓力氣壓罐進(jìn)行儲(chǔ)備，當(dāng)氣壓罐內(nèi)的水儲(chǔ)存至一定量的時(shí)候，水泵停止工作，由氣壓罐內(nèi)的壓力水供應(yīng)零星用戶使用，保證了供水系統(tǒng)在用水低谷時(shí)段的高效率，達(dá)到節(jié)能的效果。

1.2采用新型節(jié)水器材和儀表

1.2.1采用優(yōu)質(zhì)管材。由于自來(lái)水水質(zhì)往往含用氯作為消毒劑，而以往在建筑給水系統(tǒng)中使用的鍍鋅鋼管在接頭等防腐薄弱部位最容易受到腐蝕，引發(fā)水中的余氯減少，使自來(lái)水的濁度、色度、鐵、錳、細(xì)菌等指標(biāo)超標(biāo)，造成水質(zhì)污染。使用時(shí)間較長(zhǎng)的鍍鋅鋼管給水管道里往往含有很多的雜質(zhì)沉積附著在管道內(nèi)壁，用水前需放水，不僅導(dǎo)致水浪費(fèi)，還會(huì)使水流阻力變大，過(guò)水能力減少，加大水泵的能耗。因此在設(shè)計(jì)中應(yīng)大力推廣使用硬聚氯乙烯、鋁塑管、鋼塑管、聚丙烯管道等，以保證給水衛(wèi)生條件，減少輸水阻力。

1.2.2采用節(jié)水龍頭。水龍頭是建筑內(nèi)部普遍使用的配水裝置，傳統(tǒng)水龍頭多采用金屬材質(zhì)的球閥龍頭，只起到配水作用，長(zhǎng)期使用由于雜質(zhì)沉積會(huì)造成滴水漏水現(xiàn)象。為達(dá)到節(jié)水目的，設(shè)計(jì)可采用新型水龍頭，如陶瓷閥芯水龍頭和充氣水龍頭等。陶瓷閥芯水龍頭在相同靜水壓力下，流量小于普通水龍頭，達(dá)到20%～30%的節(jié)水效果，同時(shí)還具有啟閉迅速、密閉性好、壽命長(zhǎng)等優(yōu)點(diǎn)。充氣水龍頭開有氣孔，在出水時(shí)將空氣引入龍頭內(nèi)與出水混合后一起排出，增大了出水的體積，以較小的水量達(dá)到較好的用水效果，也能防止水量流速過(guò)快，造成水外濺。這些新型節(jié)水水龍頭可以替代普通水龍頭，設(shè)計(jì)人員可以加以選用。

1.2.3采用節(jié)水衛(wèi)生器具。用水衛(wèi)生器具是建筑給水系統(tǒng)里最末端的使用設(shè)備，由于產(chǎn)品種類眾多、安裝數(shù)量大，各種用水衛(wèi)生設(shè)備的節(jié)水效果也不盡相同。例如，普通沐浴噴頭每分鐘耗水20L，而節(jié)水型噴頭僅耗水9L，節(jié)水效果超過(guò)50%。因此，在公共浴室內(nèi)可采用單管恒溫供水配合腳踏沐浴器、光電沐浴器、手拉延時(shí)自閉沐浴器等可比一般雙管淋浴器節(jié)水20%～50%。目前，我國(guó)正在大力推廣使用6L水箱型大便器，國(guó)家相關(guān)部門也組織制定了《6升水便器配套系統(tǒng)》(JC/T856-2000)，該標(biāo)準(zhǔn)已正式頒布實(shí)施。設(shè)計(jì)人員可遵照相關(guān)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，在保證正常使用的情況下，優(yōu)先選用不容積水箱大便器。或者使用兩檔沖洗水箱，沖洗小便時(shí)使用小水量，沖洗大便時(shí)使用大水量。延時(shí)自閉水龍頭和光電控制水龍頭的小便器和大便器在出水一定時(shí)間后，可以自動(dòng)關(guān)閉，達(dá)到了比較好的節(jié)水效果，設(shè)計(jì)人員也可以加以選擇，但其使用性質(zhì)較為單一，通常用在人流量較大的場(chǎng)所，如機(jī)場(chǎng)、會(huì)展中心、車站等地，價(jià)格稍貴。在選擇衛(wèi)生器具時(shí)，除了考察衛(wèi)生器具的質(zhì)量及價(jià)格因素外，還應(yīng)著重考察其節(jié)水性能，好的節(jié)水器具直接影響著整個(gè)建筑的節(jié)能效果。

1.2.4合理設(shè)置使用水表。在建筑給水系統(tǒng)入戶管道及建筑內(nèi)部的主要用水點(diǎn)(如消防進(jìn)水、冷卻水補(bǔ)水等)需設(shè)置水表，將建筑物內(nèi)部的所有水表一起納入監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，可有效控制建筑用水量，防止隨意浪費(fèi)。水表的種類比較多，各種干濕式的容積水表、旋翼水表均有不同的適用場(chǎng)所，同時(shí)用水量的變化也會(huì)決定采用水表的種類，選用不適合的水表會(huì)造成較大的計(jì)量誤差，為更精確地監(jiān)測(cè)用水的情況，設(shè)計(jì)人員必須選擇合適的高精度水表，其精度誤差不應(yīng)大于4%，另外，根據(jù)物業(yè)類型和業(yè)主要求，設(shè)計(jì)人員可以選擇各種新型智能水表，如IC卡水表、遠(yuǎn)傳式水表，這些水表具備了預(yù)付費(fèi)使用、抄表、閥控等功能，可以減輕計(jì)量工作負(fù)擔(dān)，提高工作效率。

1.2.5注意給水管道減壓節(jié)流。我國(guó)《建筑給水排水設(shè)計(jì)規(guī)范》第3.3.5條規(guī)定，高層建筑生活給水系統(tǒng)應(yīng)豎向分區(qū)，各分區(qū)最低衛(wèi)生器具配水點(diǎn)處的靜水壓應(yīng)≤0.45MPa，特殊情況下應(yīng)≤0.55MPa。水壓＞0.35MPa的入戶管，宜設(shè)減壓或調(diào)壓設(shè)施。規(guī)范對(duì)配水點(diǎn)最大靜壓力的規(guī)定多是從不損壞衛(wèi)生器具使用的角度來(lái)考慮的，并未考慮到衛(wèi)生器具的超壓使用造成水流偏大，不利于節(jié)水的情況。衛(wèi)生器具的正常使用的流量是在配水點(diǎn)靜壓力為20～30kPa時(shí)所得的，而超壓時(shí)，配水點(diǎn)的靜水壓可能高達(dá)200～400kPa，如不采取減壓節(jié)流措施，衛(wèi)生器具的實(shí)際出流流量是額定流量的4～5倍，帶來(lái)用水浪費(fèi)。同時(shí)由于管道中給水流速過(guò)大會(huì)造成管道噪音和共振，還影響管道及衛(wèi)生器具的使用壽命?！度珖?guó)民用建筑工程設(shè)計(jì)技術(shù)措施給水排水節(jié)能專篇》中規(guī)定，住宅衛(wèi)生間入戶管水表前的供水靜壓力應(yīng)為0.15MPa，該條文對(duì)給水管道設(shè)置減壓措施的標(biāo)準(zhǔn)具有一定的指導(dǎo)意義，設(shè)計(jì)人員應(yīng)針對(duì)給水管道中的超壓設(shè)置減壓孔板或減壓閥等技術(shù)措施，在保證衛(wèi)生器具正常使用的前提下盡量降低配水點(diǎn)的靜壓力，有利于衛(wèi)生器具節(jié)水。

2建筑熱水供應(yīng)節(jié)能措施

建筑內(nèi)部熱水供應(yīng)系統(tǒng)由熱源、熱媒、給水與回水管網(wǎng)、熱交換設(shè)備和使用設(shè)備等組成。熱水供應(yīng)系統(tǒng)可采取的節(jié)能措施主要有：開發(fā)利用新能源；在滿足使用要求的前提下，減少熱水流率；采用高效保溫材料阻止管道熱損耗；提高換熱器傳熱效率；采用節(jié)能用熱產(chǎn)品等。目前在建筑熱水系統(tǒng)節(jié)能方面，通過(guò)設(shè)計(jì)優(yōu)化可以收到良好效果的措施主要包括采用太陽(yáng)能作為熱源、優(yōu)化熱水循環(huán)系統(tǒng)設(shè)計(jì)和減少熱水供應(yīng)系統(tǒng)中的熱損失。

2.1利用太陽(yáng)能作為熱源制備生活熱水

太陽(yáng)能作為清潔能源，取之不盡，用之不竭，采用太陽(yáng)能作為熱源是節(jié)能的重要途徑。我國(guó)大部分地區(qū)均處北緯40°以北，日照時(shí)間較長(zhǎng)，均適合推廣太陽(yáng)能熱水器。太陽(yáng)能熱水器具有集熱效率高、保溫性能好、受環(huán)境影響小、全自動(dòng)運(yùn)行、操作簡(jiǎn)單、維護(hù)方便的特點(diǎn)，可全年使用。太陽(yáng)能熱水器一般由集熱器、給水箱、循環(huán)管、配水管等組成，根據(jù)目前使用的太陽(yáng)能熱水器的集熱器形式，可將其分為平板式和真空管式兩種，單用戶多使用平板式，成規(guī)模使用往往采用真空管式。

在安裝方式上，多用戶使用可在單幢或多幢建筑上設(shè)置集熱器和熱水箱，各單個(gè)用戶室內(nèi)設(shè)置快速熱水器，利用太陽(yáng)能作預(yù)熱，可充分利自然熱源，在四季里滿足用戶對(duì)熱水的使用需求。但由于各用戶分設(shè)快速熱水器，增加了管理難度，使用時(shí)需用水表計(jì)量熱水使用量。若用戶單獨(dú)使用太陽(yáng)能熱水器則可不用增設(shè)快速熱水器，使用方便，但由于熱水器安裝高度受用戶水壓的限制，僅適用于多層建筑，且熱水產(chǎn)生量小，不適合多人連續(xù)使用。部分寒冷地區(qū)使用太陽(yáng)能熱水器應(yīng)考慮到室外水管防凍的問(wèn)題，必要時(shí)可增設(shè)電熱裝置，輔助加熱。

2.2熱水循環(huán)系統(tǒng)

由于熱水到達(dá)后用戶如不立即使用，就會(huì)因熱量散失降低溫度，用戶再使用時(shí)，不能及時(shí)獲得滿足使用溫度的熱水，往往要放掉管道里的無(wú)效冷水后才能使用，造成浪費(fèi)。為避免浪費(fèi)，設(shè)計(jì)時(shí)宜對(duì)以下方面進(jìn)行考慮：熱水循環(huán)系統(tǒng)應(yīng)防止水流出現(xiàn)短路，避免引起遠(yuǎn)端用水設(shè)備無(wú)熱水到達(dá)的情況。當(dāng)熱水循環(huán)管路因個(gè)別用水設(shè)備過(guò)遠(yuǎn)，造成主循環(huán)管路過(guò)長(zhǎng)時(shí)，應(yīng)對(duì)個(gè)別局部設(shè)備做單獨(dú)加熱，防止熱水循環(huán)路徑過(guò)長(zhǎng)，造成熱損耗過(guò)大。注意熱水流經(jīng)換熱器時(shí)的水頭損失，同樣水量同樣管徑的冷、熱水供應(yīng)系統(tǒng)，熱水因多增加了這部分水頭損失，應(yīng)在設(shè)計(jì)管路系統(tǒng)時(shí)有所考慮。

3結(jié)語(yǔ)

給排水系統(tǒng)是建筑中不可缺少的組成部分，面對(duì)建筑用水能耗日益增加的現(xiàn)象，設(shè)計(jì)人員應(yīng)從影響用水量和用水能耗的角度進(jìn)行分析，然后在設(shè)計(jì)的各環(huán)節(jié)中加以優(yōu)化。給水設(shè)計(jì)不僅要從給水系統(tǒng)角度來(lái)考慮節(jié)能問(wèn)題，在管材、設(shè)備的選用上也應(yīng)注重節(jié)能產(chǎn)品的選用，才能保證給水系統(tǒng)的科學(xué)性和合理性，從而也使整體的建筑設(shè)計(jì)達(dá)到令人滿意的節(jié)能效果。

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