高層建筑給水系統的節能及優化設計研究

董艷

摘 要：隨著人口的數量的攀升和經濟的快速發展，水能源匱乏已經成為一個全球性問題，水能源供應緊張不僅嚴重制約了經濟的發展，對于人們的生活也將構成巨大的危險。由于建筑水資源能耗約占整個社會能耗的1/3，因此建筑節能節水就顯得尤為重要。本文通過對高層建筑給水系統水量損失的現狀進行分析，并結合當前高層建筑給水工程中存在的問題，提出了針對高層建筑給水系統節能和優化設計的一些建議，希望對今后高層建筑給水系統施工優化上提供一些有益的幫助，從而降低高層建筑水能量的浪費，節約能源，促進生態可持續發展。

關鍵詞：高層建筑；給水系統；節能；優化設計

隨著經濟的快速發展，高層建筑的高度和層數也跟著不斷增加，需要的能耗也更是屢創新高，這就給建筑給水系統的設計施工提出了新的技術要求。高層建筑給水系統無論是在設計的深度上還是在技術的廣度上都遠遠超過了一般的建筑給水，高層建筑給水系統中的加壓系統就極具代表性，其節能前景十分廣闊。在過去的給水設計中涉及節能的內容很少，較為專業的節能措施也只是停留在依靠節水型衛生器具方面，但隨著科技的不斷發展和人們對于節約能源意識的不斷增強，國家對于節能也越來越重視，一系列節能規范標準的出臺，給水節能方面提供了理論依據和技術支持。但同時我們也應當清醒的看到，在高層建筑給水系統的節能和優化方面有不少問題還沒有得到有效的解決，這就需要我們進一步研究和完善給水系統的設計與應用，為水能源的節約以及高效利用做出一些的貢獻。

1 高層建筑給水系統水量損失現狀

1.1 超壓出流現象不可避免，造成多種能源浪費

簡單來說，超壓出流現象就是指當給水配件前的壓力大于最低工作壓力時，給水配件在單位時間內的出水量超過額定流量的現象。一般為了滿足高層建筑的供水需求，超壓出流現象是必然存在的。超壓出流不但會破壞給水系統中水量的正常分配，還可能引起管道連接處松動造成漏水。高層建筑供水還必須通過水泵提供，超壓出流可能加大水泵工作的壓力，又會造成電能的浪費。

1.2 給水管道及配套設備損壞導致的水能源浪費

一方面管道及配件老化、破損會直接導致水量的損耗，尤其是埋在地下的管道，一旦破裂漏水都不容易被發現，造成大量水能源的浪費。另一方面管道和配件不合理的使用，容易造成流量大于需要量的情況，造成浪費。

1.3 給水方式選擇不合理導致的水能源浪費

給水分區不合理，給水方式選擇不合理以及水泵機組選擇不合理都會在不同程度上造成水能源的浪費，其中以水泵機組選擇不合理所造成的資源浪費最為嚴重，不僅會造成水資源的流失同時會造成電力資源的浪費，這一點在今后的設計中必須引起重視。

2 高層建筑給水系統節能及優化的方向

（1）要在解決高層建筑給水系統超壓出流問題的同時考慮投資成本的增加，采用的優化設計要既節能又經濟。如何降低設計成本的同時還能達到良好的節能環保效果是高層建筑給水系統優化的重要方向。

（2）要重視節水、節能的給水設備及附件的研發和應用，低成本高效能的新型管道材料的研發和應用需要進一步推廣。

（3）面對高層建筑給水條件以及環境的變化，采用何種給水方式更為經濟和節能，如何設計更為合理的給水系統來滿足人們不斷增長的用水需求，是設計工作者研究的方向。

（4）給水系統的節能還需要綜合利用市政水壓，具體需要采取怎樣的方式才能更為合理的利用這部分能源需要根據具體得到情況再進行設計研究。

（5）利用計算機等高新科技對管網進行優化設計，將高層建筑給水系統和水利管網中的其他設施進行合理的配置和優化利用，以達到節水節能的目的。

3 高層建筑給水系統的節能以及優化設計研究

隨著建筑業的高速發展，對建筑給水技術提出更高的要求是必然趨勢，為了更好的適應和推動高層建筑的發展，就必須不斷改進和提高高層建筑給水技術，使高層建筑給水技術水平得到更高層次的提升。

3.1 給水系統優化

（1）高層建筑給水系統的合理分區。各分區最低衛生器具配水點處的靜水壓不宜大于0.45MPa，特殊情況下不宜大于0.55MPa。水壓大于0.35MPa的入戶管，最好設置減壓或調壓設施，減壓閥設定壓力最好在0.15MPa左右，如不需設置減壓閥層，壓力設定最好在0.15～0.35MPa之間。

（2）減壓閥的設置。減壓閥前應當設有控制閥、過濾網和壓力表，減壓閥后應當設有壓力表和控制閥，減壓閥的設置部位最好便于查看和維修。給水分區用減壓閥應當兩組并聯設置，且不設置其他通管。

（3）減壓閥的選擇。給水豎向分區可以采用可調式減壓閥或者比例式減壓閥。人戶管或配水支管減壓時，最宜采用可調式減壓閥，減壓閥的閥前后壓差不應大于0.4MPa，要求安靜的場所不應大于0.3MPa，而采用比例式減壓閥時減壓比例最好小于4：1。

3.2 節能的給水方式

（1）直接給水方式。直接給水是最經濟、最簡單的給水方式，優點是從室外給水管網直接給水可以充分利用室外管網的壓力，節約能源。缺點是系統內部沒有水量貯備設施，一旦室外管網停水室內也會立即斷水。當室外管網的水壓和水量能夠長時間滿足室內建筑要求并且建筑內部給水沒有其他特殊要求的可以采用直接給水的方式。

（2）氣壓給水方式。優點是不要求設置高位水箱，設置位置較為自由不受限制，封閉性好，水質不易受到污染并且有貯水能力。缺點是占用空間較大，水壓波動頻繁，水泵平均效率較低，給水安全性能不強，能耗較大。當室外給水管網壓力不能滿足建筑內部給水管網所需水壓，室內用水不均勻并且不合適設置高位水箱的情況下可以采用氣壓給水方式。

（3）變頻調速泵給水方式。優點是升壓設備集中設置便于維修和管理，不再需要水箱節約空間的占用，給水自稱系統、互補影響，給水安全性能較高。缺點是總壓水線長，設備維修較為復雜，維修成本也比較高。高層建筑給水多用此種方式。

（4）水泵、水箱聯合給水方式。優點是水泵能夠及時向水箱給水，可以縮小水箱的容積，水泵的出水量也比較穩定，能夠保持高效運行。缺點是系統復雜，管理繁瑣，投資較大，并且水箱給水容易造成二次污染而影響水質。如果對用水質量和健康有較高的要求則不提倡采用水泵、水箱聯合給水的方式。

上述四種給水方式各有利弊，在具體工程設計當中，考慮節能節水的同時，還需要兼顧其他因素。因此要結合建筑物提供的條件、用水特點等因素綜合考慮選用合理的給水方式。其實我們可以通過技術來突破各種給水方式的弊端，綜合運用各種給水方式的有點，采用高位水箱加變頻調速泵的給水方式，這樣既可以保證給水的穩定與安全，又可以保證供水質量。

3.3 給水設備的優化

（1）變頻調速水泵（組）的選型和搭配

在變頻調速水泵的選擇方面，應當選配比轉數較為適中，效率高，配備電動機功率相對小的水泵。在變頻調速水泵的搭配方面，應當根據主泵高效區的流量范圍與設流量的變化范圍之間的比例關系確定水泵組的數量，水泵組一般設主泵2～4臺，同時要準備一臺給水能力不小于最大一臺主泵的備用泵。恒壓給水時可以采用同一型號主泵，變壓給水時可以采用不同型號的主泵。多臺泵組的情況下既可以采用單臺變頻，其余工頻的方式運行，也可采用兩臺或多臺變頻的方式運行。

（2）節水器材的使用

采用節水器材不僅節水還可以達到節能的效果，例如：大、小便器可以采用節水型產品，坐便器水箱容積可以限制在6升以下；水池、水箱溢流水位均設報警裝置，以防止器材故障時長時間溢水；衛生間同時可以采用紅外感應出水裝置，便于節水節能。當然節水器材的使用也要根據具體情況來設置，節水節能是一方面，便于使用才是目的，盲目使用節能器材而忽視實用性也是一種無形的資源浪費。

（3）清潔能源的有效利用

太陽能是公認的清潔能源，也是當下利用率較高的能源種類，采用太陽能作為熱源供應生活熱水已經成為一項節能新技術并得到了廣泛的應用。特別是高層建筑的給水系統，在綜合考慮技術因素和經濟性能的前提下，增加太陽能能源利用也是一個不錯的選擇。

3.4 突出高層建筑本身的節水功能

建筑自身節水功能體現在家庭廢水的回收和雨水的收集利用上，通過回收廢水的再利用和自然雨水的再利用可以形成一個綠色管網，既可以節約水資源減輕居民水費壓力，同時還可以減輕市政管網壓力。

4 結束語

當前水資源匱乏形勢緊迫，節水節能勢在必行，因而科技節水、科學用水才是建筑節水的有效途徑。高層建筑給水系統的節能及優化設計前景還是令人欣喜的，在實踐應用中還需要不斷摸索，使節水節能的理念推廣并應用到每一個環節，促進社會經濟的可持續發展。

參考文獻

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