淺析建筑給排水節(jié)能節(jié)水技術措施

楊士偉，劉 立

(四川省建筑設計院，四川成都610017)

隨著我國經(jīng)濟水平的提高、城市化進程的加快，能源短缺問題已成為制約國民經(jīng)濟發(fā)展的重要因素。為了國家可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的順利實施，一方面我們要加強能源的建設;另一方面要最大限度地提高現(xiàn)有能源的利用效率，開發(fā)新型能源，降低能耗。水資源匱乏已成為制約我國經(jīng)濟發(fā)展的瓶頸，因為缺水，每年給我國工業(yè)和農(nóng)業(yè)造成了一定的經(jīng)濟損失。城市一方面缺水，另一方面浪費水的現(xiàn)象還繼續(xù)存在。整體來看，水利用的水平還比較低，節(jié)約用水的潛力還很大。建筑用水占城市總水量的比例有逐年增加的趨勢，建筑給排水設計中的節(jié)水節(jié)能問題以成為不容忽視的問題。在設計過程中要統(tǒng)籌考慮，合理規(guī)劃，在強調供水的安全可靠性的同時，盡量減少不必要的能源浪費。

1 建筑給排水系統(tǒng)中水資源的浪費問題

目前，建筑給排水系統(tǒng)水資源的浪費主要可以歸納為以下幾方面［1］～［3］。

(1)超壓出流造成浪費;

(2)熱水供應系統(tǒng)循環(huán)方式選擇不當造成浪費;

(3)衛(wèi)生器具和配水器具造成浪費;

(4)消防加壓貯水系統(tǒng)選擇不合理造成浪費;

(5)中水綜合利用率不高造成浪費;

(6)雨水綜合利用率不高造成浪費;

(7)管道、閥門及其他給水配件等泄漏造成浪費。

為了實現(xiàn)節(jié)能節(jié)水的目標，在建筑給排水設計中須采用多種措施盡可能的減少水資源浪費，最大程度的提高水的利用率。

2 建筑給排水設計中節(jié)能節(jié)水的具體措施

2.1 給水系統(tǒng)設計中的節(jié)能節(jié)水措施

2.1.1 充分利用市政管網(wǎng)余壓

在城市供水中，一般市政給水管網(wǎng)壓力均在0.2～0.4 MPa之間，只能滿足3～5層多層建筑供水壓力。而現(xiàn)在的建筑多數(shù)為高層建筑，城市市政給水管網(wǎng)水壓一般難以完全滿足其供水要求，需要采用升壓系統(tǒng)供水。充分合理地利用市政給水管網(wǎng)的供水壓力，采用分區(qū)供水方式并采用新型供水設施，可節(jié)約采用市政直接供水部分樓層的加壓能源，減少二次加壓能耗。針對這一問題，設計部門應與市政主管部門充分溝通，準確掌握建筑周邊市政資料，在滿足用戶用水量、水壓安全性基礎上，在市政水壓直供范圍內(nèi)盡量直供，無負壓變頻供水裝置是一種可以充分利用市政水壓的新型供水方式。

2.1.2 注意給水管道中的減壓節(jié)流問題

生活給水系統(tǒng)按規(guī)范規(guī)定［4］豎向分區(qū)后，仍然存在著部分衛(wèi)生器具配水點水壓偏大、超壓出流的問題。由超壓出流造成的水量浪費是不易被人們察覺和認識的隱形水量浪費。若不采取合適的減壓節(jié)流措施，衛(wèi)生器具的實際出水流量將會是額定流量的4～5倍。隨之帶來了水量浪費、水壓過高、漏水量增加的弊病，同時易產(chǎn)生水擊、噪聲和振動，致使管件損壞、破裂。為了盡量避免這種不必要的浪費，首先，遵循規(guī)范，合理分區(qū)。高層建筑生活給水系統(tǒng)的豎向分區(qū)，應根據(jù)使用要求、材料設備性能、維護管理、建筑層數(shù)等條件，結合利用室外給水管網(wǎng)的水壓合理確定。分區(qū)最低衛(wèi)生器具配水點處的靜水壓，住宅、賓館、醫(yī)院宜為0.30～0.35 MPa，辦公樓宜為0.35～0.45 MPa。其次，供水方式建議采用水箱供水方式，各配水點的壓力波動很小，有利于節(jié)水。再次，設置減壓裝置，除浴盆的流出水頭為5～10m(0.05～0.10 MPa)外，其他各用水配件的流出水頭不超過5m(0.05 MPa)，進戶壓力0.1 MPa，最不利點壓力為0.05 MPa即可滿足各住戶要求，超過0.1 MPa即形成超壓出流?？稍谶M戶管處、水表前裝設調壓孔板或節(jié)流塞實施減壓，減少超壓出流量。

2.1.3 熱水系統(tǒng)的節(jié)水節(jié)能

熱水系統(tǒng)的節(jié)水節(jié)能主要從以下兩個方面。

(1)選擇合適的熱水供應系統(tǒng)循環(huán)方式。在進行熱水供應系統(tǒng)設計中，熱水的循環(huán)主要有干管循環(huán):立管、干管循環(huán):支管、立管、干管循環(huán)這三種方式。實踐證明，干管循環(huán)浪費水量最多，支管、立管、干管循環(huán)最省，而立管、干管循環(huán)則居兩者之間，但由于支管、立管、干管循環(huán)造價相對較高，因此建議在設計集中熱水供應系統(tǒng)時應設計為干管、立管熱水循環(huán)。不過，在不受經(jīng)濟條件制約的前途下，可考慮造價較高的支管、立管、干管循環(huán)。為達到節(jié)能、節(jié)水的目的，熱水供應系統(tǒng)設計時，一定要保證各配水點處的冷熱水壓力的平衡。如壓力不平衡或不穩(wěn)定，調節(jié)困難，浪費極大，使用也不舒適。為使水壓一致，在設計中，冷、熱水系統(tǒng)分區(qū)應一致，各區(qū)的水加熱器、貯水罐的進水均應由同區(qū)的給水系統(tǒng)專管供給;當無法滿足時，應采取合理設置減壓閥等措施保證系統(tǒng)冷、熱水壓力的平衡;同一供水區(qū)的冷、熱水管道宜相同布置并建議采用上行下給的布置方式;應選用被加熱水側阻力損失小的水加熱設備，直接供給生活熱水的水加熱設備的被加熱水側阻力損失宜小于0.01 MPa水柱。

(2)熱源選擇。熱水系統(tǒng)的熱源選擇應本著節(jié)能、節(jié)水的原則進行選擇，應優(yōu)先選擇可再生能源，可再生能源作為熱源的熱水系統(tǒng)主要包括以下三個方面:

①太陽能生活熱水系統(tǒng):太陽能是取之不盡的最有條件推廣應用的熱能。近年來，我國太陽能作為熱水供應的熱源應用相當普遍，特別是日照時間長、太陽輻射量大的地區(qū)應用效果更佳。因此，應進一步擴大太陽能利用的開發(fā)力度和應用的范圍。有資料顯示［5］，一個三口之家使用太陽能每年可節(jié)約889 kWh的能量，節(jié)能效果相當明顯。

②熱泵生活熱水系統(tǒng):在地熱水資源豐富且允許開發(fā)的地區(qū)，根據(jù)水質、水溫、水壓等參數(shù)，盡可能地直接或經(jīng)適當處理后用作熱水供應的熱源或直接用作生活熱水、采暖空調等。

③余熱的回收和利用:應充分利用工業(yè)余熱、廢熱，既節(jié)能又防治污染，在有條件時應首先利用。

2.1.4 消防系統(tǒng)的節(jié)水節(jié)能

消防系統(tǒng)的節(jié)水節(jié)能應從以下兩個方面考慮。

(1)生活給水系統(tǒng)和消防給水系統(tǒng)兩者宜分別單獨設置。因為2種給水系統(tǒng)對水壓的要求不同，若合用一個系統(tǒng)為滿足2種用水需要，勢必造成水量或電能浪費，還會增加運行管理費用。消防貯水池宜單獨設置或與游泳池、水景兼用，做到一水多用、重復利用及循環(huán)使用。因為在消防水與生活貯水池合建的情況下，會由于消防貯水量遠大于生活貯水量而致使生活供水在貯水池中停留時間過長，造成水質的劣化，使給水系統(tǒng)用戶用水端發(fā)生二次污染。而按標準定期更換貯水池中的全部存水(包括消防貯水)又會造成巨大浪費。

(2)以區(qū)域集中消防加壓貯水系統(tǒng)取代各建筑物中的單個消防加壓貯水系統(tǒng)。對于高層建筑群或小區(qū)，應盡可能共用消防水池和加壓水泵，消防貯水量應按其中最大的一座高層建筑需水量來計算。這樣既可避免消防加壓給各建筑設計帶來的諸多技術問題，又可以節(jié)省工程建設和設備投資，降低運轉費用，便于集中管理，同時可避免多座貯水池的大量消防貯水及定期換水而造成的浪費。

2.2 節(jié)水設備的使用

目前全市公共場所節(jié)水器具的普及率為50%，居民家庭節(jié)水器具的普及率僅為30%。通過推廣節(jié)水器具、器材來節(jié)約用水是個趨勢，潛力很大。如何從設計的源頭做起，推廣應用節(jié)水器具和器材具有更為普遍和特殊的意義。2002年國家就頒布了《節(jié)水型生活用水器具》(CJ164—2002)的產(chǎn)品標準，采用節(jié)水型生活用水器具勢在必行。

2.2.1 推廣節(jié)水型水龍頭

推廣節(jié)水型水龍頭。水龍頭是應用范圍最廣、數(shù)量最多的一種盥洗用水器具。推廣非接觸自動控制式、延時自閉、停水自閉、腳踏式、陶瓷磨片密封式等節(jié)水型水龍頭。目前，使用比較多的為陶瓷芯節(jié)水龍頭和充氣水龍頭。節(jié)水型水龍頭大多為陶瓷閥芯水龍頭。這種水龍頭密閉性好、啟閉迅速、使用壽命長，而且在同一靜水壓力下，其出流量均小于普通水龍頭的出流量，具有較好的節(jié)水效果，節(jié)水量約為20%～30%。充氣水龍頭是國外使用較廣泛的節(jié)水龍頭，這種龍頭出水時使人感到水量很大，在水龍頭上開有充氣孔，由于吸進空氣，體積增大，速度減小，既防濺水又可節(jié)約水量，據(jù)報道可節(jié)約水量25%左右，特別是當出現(xiàn)超壓供水時，充氣龍頭的節(jié)水效果更加明顯。在公共建筑中，可采用感應式或延時自閉式節(jié)水龍頭，節(jié)能、節(jié)水效果明顯。

2.2.2 推廣節(jié)水型便器

在設計過程中，一定要合理布置系統(tǒng)，選用質量好的節(jié)水、節(jié)能型產(chǎn)品，按規(guī)范要求安裝計量設施等，以滿足節(jié)能、節(jié)水的要求。目前我國正在推廣使用兩檔式、最大沖洗用水量6 L水箱節(jié)水型大便器。另外還有坐便器沖洗水箱采用有壓水箱，它利用管路中自來水的壓力將水箱中的空氣壓縮，使水箱內(nèi)的水具有一定的壓力，沖洗時，水可高速沖洗大便器，沖洗清潔度比常壓水箱高40%，每次只需3.5 L沖洗水量。目前已開發(fā)研制出許多種類的節(jié)水設備，美國研制的免沖洗(干燥型)小便器，采用高液體存水彎襯墊，無臭味，不用水，免除了用水和污水處理的費用，是一種有效的節(jié)水設備。還有一種帶感應自動沖水設備的小便器，比一般設備日節(jié)水13 L。在瑞士及德國，公共衛(wèi)生間的小便器幾乎100%采用了這種設備。

2.2.3 推廣節(jié)水型淋浴設施

淋浴器在生活用水中淋浴用水占總用水量的20%～35%，比例相當大。舊式淋浴器調節(jié)水溫時浪費水量很多，其調節(jié)的過程其實就是浪費水的過程。目前市場上出現(xiàn)了恒溫式淋浴器，它可以事先設定溫度，通過形狀記憶合金來調節(jié)熱水和冷水，并可瞬間回復至原來設定的溫度。在公共場合上，普及使用冷熱水混合淋浴裝置，推廣使用卡式智能、非接觸自動控制、延時自閉、腳踏式等淋浴裝置;賓館、飯店、醫(yī)院等用水量較大的公共建筑推廣采用淋浴器的限流裝置。淋浴連接閥對于具備水壓的淋浴設備來說，是理想的節(jié)水節(jié)能配件。它使用于有軟管連接的淋浴裝置上，可安裝在軟管與水龍頭的接口處，也可安裝在軟管與沐浴頭手柄的連接處，以空氣為動力產(chǎn)生壓差，當“膨化”水由花灑噴出時，仍具有大面積淋灑，在滿足同樣舒適度的情況下，節(jié)水節(jié)能高達70%。

2.2.4 鼓勵研究生產(chǎn)新型節(jié)水器具和配水器材

鼓勵研究開發(fā)高智能化的用水器具、具有最佳用水量的用水器具和按家庭使用功能分類的水龍頭。同時還應開發(fā)采用電控淋浴房沖淋裝置，并兼有沖洗、清潔、理療、健身、康復等功能，開發(fā)多功能衛(wèi)生器具應成為一種新的趨向。開發(fā)與新穎衛(wèi)生器具相配套的五金配件，使其具有控流、滿足水量要求、減壓限流、開啟方便、不漏水、冷熱水混合效果好、消解斷流水錘、防回流污染等功能。使用延時自閉式水龍頭和光電控制式水龍頭、小便器、大便器水箱延時自閉式水龍頭

2.2.5 推廣使用優(yōu)質的管材、閥門

隨著時代的進步和人們對生活質量要求的不斷提高，新型給水管材不斷出現(xiàn)，給設計人員提供了更大的選擇空間。新型管材不僅在外型上美觀，而且在性能上明顯優(yōu)于傳統(tǒng)的鍍鋅鋼管。傳統(tǒng)的鍍鋅鋼管容易生銹，造成水質污染，這樣人們在使用中必須將銹水完全放空才能使用，而且其接頭處容易銹蝕而漏水、滲水，造成不必要的用水浪費。如今，鋼塑復合管、PP－R管、鋁塑復合管、不銹鋼管等的出現(xiàn)就能很好地解決這些問題。閥門是建筑給排水中最常見的配件之一，其類型和質量的好壞也能對節(jié)水產(chǎn)生直接的影響。在設計中，應優(yōu)先選用性能好、關閉嚴的閥門。

2.3 雨水的回收和利用

雨水利用就是將雨水收集起來，經(jīng)過一定的設施和藥劑處理后，得到符合某種水質指標的水再利用的過程。類似于中水，處理后的雨水作為一種可以利用的水資源可以用于廁所沖洗、城市綠化、景觀用水以及其他適應中水質標準的用水。建筑物收集雨水的一般結構是，有導管把屋頂?shù)挠晁朐O在地下的雨水沉淀池，經(jīng)沉積的雨水流入蓄水池，由水泵送入雜用水蓄水池，經(jīng)加氯消毒后送入中水管道系統(tǒng)再利用。不過，雨水集蓄利用系統(tǒng)并不是適用于每個地方，如果降雨量不高或用水量不大則雨水集蓄利用系統(tǒng)的成本回收就比較慢，應周密考慮。根據(jù)雨水處理后的用途不同，處理流程也不同與人體不接觸的水水質要求較低，處理過程簡單，而與人體直接接觸的水水質要求高，處理過程復雜。通過建筑的屋頂收集的雨水，如果帶有少量的泥沙和枝葉，可以利用簡易的截留、泥沙過濾、沉淀等就可以用于衛(wèi)生清潔、澆灌植物等。

2.4 中水的回收和利用

中水來源于建筑生活排水，包括人們?nèi)粘Ｉ钪信懦龅纳钗鬯蜕顝U水。生活廢水包括冷卻排水、沐浴排水、盥洗排水、洗衣排水及廚房排水，統(tǒng)稱為雜排水。不含廚房排水的雜排水稱為優(yōu)質雜排水。這些雜排水經(jīng)過物化處理或生化處理后，用作建筑雜用水和城市雜用水，如沖廁所、道路清掃、城市綠化、車輛沖洗、建筑施工、消防等雜用，從而代替出等量的自來水，這樣相當于增加了城市的供水量。但是，由于中水工程是系統(tǒng)工程，初期投資較高，所以目前出臺中水建設管理規(guī)定的地市還不多。從長遠看，在水資源匱乏的狀況下，建設中水設施，可實現(xiàn)污、廢水資源化，既節(jié)約了水資源，又使污水無害化，保護了環(huán)境，緩解了水資源不足，是節(jié)約用水的必然選擇。

3 小結

建筑給排水中節(jié)水節(jié)能的潛能很大，涉及到建筑給排水系統(tǒng)的各個環(huán)節(jié)。在建筑給排水設計中，在確保使用功能完善、外型美觀等前提要求的同時也要從節(jié)水節(jié)能的角度出發(fā)進行科學、合理的優(yōu)化，同時依靠科技進步，通過不斷采取新工藝、新材料、新設備來達到節(jié)水節(jié)能的目的，實現(xiàn)水資源的可持續(xù)利用和保護，從而取得較好的社會效益和環(huán)境效益。

［1］ 張焱．對建筑給排水中節(jié)水節(jié)能技術探討［J］．工程科學，2009(1):84

［2］ 陳剛．基于節(jié)水理念的建筑給排水設計研究［J］．科技資訊，2009(23):112－113

［3］ 張雪峰，李偉．節(jié)水節(jié)能技術在建筑給排水中的應用及發(fā)展［J］．山西建筑，33(25):210－211

［4］ GB 50015－2003建筑給水排水設計規(guī)范(2009版)［S］

［5］ 張勇．論住宅建筑中節(jié)能技術［J］．科技創(chuàng)新導報，2009(13):40