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、水泵運行時所消耗的電能以及建筑熱水供應(yīng)過程中損耗的熱能。文章從優(yōu)化設(shè)計系統(tǒng)的角度出發(fā)，對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，以達到建筑給排水的節(jié)能設(shè)計效果。

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

中圖分類號：TU991文獻標(biāo)識碼：A文章編號：1009-2374（2012）22-0089-03根據(jù)《中華人民共和國節(jié)約能源法》的有關(guān)規(guī)定，固定資產(chǎn)投資工程項目的設(shè)計和建設(shè)，應(yīng)當(dāng)遵循合理用能標(biāo)準(zhǔn)和節(jié)能設(shè)計規(guī)范，達不到合理用能標(biāo)準(zhǔn)和節(jié)能設(shè)計規(guī)范要求的項目，依法審批的機關(guān)不得批準(zhǔn)建設(shè)；項目建成后，達不到合理用能標(biāo)準(zhǔn)和節(jié)能設(shè)計規(guī)范要求的，不予驗收。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)項目，建筑節(jié)能設(shè)計一直是建筑設(shè)計行業(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)計中承擔(dān)了給水、排水、消防、熱水、中水回用等設(shè)計內(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)計在整個建筑節(jié)能設(shè)計上不是可有可無，而更加應(yīng)該得到廣大設(shè)計人員的重視。如何做到建筑給排水節(jié)能設(shè)計，減少能源消耗，是每一個建筑給排水設(shè)計人員都必須思考的問題。

建筑給排水專業(yè)在建筑設(shè)計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；建筑物熱水供應(yīng)系統(tǒng)消耗熱能。針對在建筑給排水設(shè)計中壓力、水量供應(yīng)和熱水供應(yīng)相關(guān)的方面，對其中可以進行優(yōu)化設(shè)計的方法做出了分析。

1生活給水設(shè)計中的節(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。對于5層樓以下用戶，該壓力完全可以滿足用水要求，但對于5樓以上的用戶，則無法正常使用，所以需要對市政管網(wǎng)進行加壓。對于某些高層建筑，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)計中需要對這些不同高度的用戶進行合理的分區(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調(diào)節(jié)、水箱里水力停留時間長，造成水泵不節(jié)能、水質(zhì)易受污染等問題?，F(xiàn)在的高層建筑供水系統(tǒng)多采用無負(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，直接串聯(lián)在市政管網(wǎng)入戶管上，聯(lián)合對高樓層用戶供水。當(dāng)用水高峰時，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，變頻器可調(diào)節(jié)水泵用電的頻率，以不浪費電能的方式調(diào)節(jié)水泵工作的工況，將水壓力氣壓罐進行儲備，當(dāng)氣壓罐內(nèi)的水儲存至一定量的時候，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)在用水低谷時段的高效率，達到節(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。使用時間較長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，還會使水流阻力變大，過水能力減少，加大水泵的能耗。因此在設(shè)計中應(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，長期使用由于雜質(zhì)沉積會造成滴水漏水現(xiàn)象。為達到節(jié)水目的，設(shè)計可采用新型水龍頭，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，達到20%～30%的節(jié)水效果，同時還具有啟閉迅速、密閉性好、壽命長等優(yōu)點。充氣水龍頭開有氣孔，在出水時將空氣引入龍頭內(nèi)與出水混合后一起排出，增大了出水的體積，以較小的水量達到較好的用水效果，也能防止水量流速過快，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、手拉延時自閉沐浴器等可比一般雙管淋浴器節(jié)水20%～50%。目前，我國正在大力推廣使用6L水箱型大便器，國家相關(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)已正式頒布實施。設(shè)計人員可遵照相關(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?；蛘呤褂脙蓹n沖洗水箱，沖洗小便時使用小水量，沖洗大便時使用大水量。延時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間后，可以自動關(guān)閉，達到了比較好的節(jié)水效果，設(shè)計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所，如機場、會展中心、車站等地，價格稍貴。在選擇衛(wèi)生器具時，除了考察衛(wèi)生器具的質(zhì)量及價格因素外，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(如消防進水、冷卻水補水等)需設(shè)置水表，將建筑物內(nèi)部的所有水表一起納入監(jiān)測系統(tǒng)，可有效控制建筑用水量，防止隨意浪費。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所，同時用水量的變化也會決定采用水表的種類，選用不適合的水表會造成較大的計量誤差，為更精確地監(jiān)測用水的情況，設(shè)計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)付費使用、抄表、閥控等功能，可以減輕計量工作負(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《建筑給水排水設(shè)計規(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)范對配水點最大靜壓力的規(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靜壓力為20～30kPa時所得的，而超壓時，配水點的靜水壓可能高達200～400kPa，如不采取減壓節(jié)流措施，衛(wèi)生器具的實際出流流量是額定流量的4～5倍，帶來用水浪費。同時由于管道中給水流速過大會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。《全國民用建筑工程設(shè)計技術(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)計人員應(yīng)針對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，通過設(shè)計優(yōu)化可以收到良好效果的措施主要包括采用太陽能作為熱源、優(yōu)化熱水循環(huán)系統(tǒng)設(shè)計和減少熱水供應(yīng)系統(tǒng)中的熱損失。

2.1利用太陽能作為熱源制備生活熱水

太陽能作為清潔能源，取之不盡，用之不竭，采用太陽能作為熱源是節(jié)能的重要途徑。我國大部分地區(qū)均處北緯40°以北，日照時間較長，均適合推廣太陽能熱水器。太陽能熱水器具有集熱效率高、保溫性能好、受環(huán)境影響小、全自動運行、操作簡單、維護方便的特點，可全年使用。太陽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，各單個用戶室內(nèi)設(shè)置快速熱水器，利用太陽能作預(yù)熱，可充分利自然熱源，在四季里滿足用戶對熱水的使用需求。但由于各用戶分設(shè)快速熱水器，增加了管理難度，使用時需用水表計量熱水使用量。若用戶單獨使用太陽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)使用太陽能熱水器應(yīng)考慮到室外水管防凍的問題，必要時可增設(shè)電熱裝置，輔助加熱。

2.2熱水循環(huán)系統(tǒng)

由于熱水到達后用戶如不立即使用，就會因熱量散失降低溫度，用戶再使用時，不能及時獲得滿足使用溫度的熱水，往往要放掉管道里的無效冷水后才能使用，造成浪費。為避免浪費，設(shè)計時宜對以下方面進行考慮：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)備無熱水到達的情況。當(dāng)熱水循環(huán)管路因個別用水設(shè)備過遠(yuǎn)，造成主循環(huán)管路過長時，應(yīng)對個別局部設(shè)備做單獨加熱，防止熱水循環(huán)路徑過長，造成熱損耗過大。注意熱水流經(jīng)換熱器時的水頭損失，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)計管路系統(tǒng)時有所考慮。

3結(jié)語

給排水系統(tǒng)是建筑中不可缺少的組成部分，面對建筑用水能耗日益增加的現(xiàn)象，設(shè)計人員應(yīng)從影響用水量和用水能耗的角度進行分析，然后在設(shè)計的各環(huán)節(jié)中加以優(yōu)化。給水設(shè)計不僅要從給水系統(tǒng)角度來考慮節(jié)能問題，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)計達到令人滿意的節(jié)能效果。

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