建筑給水系統節水節能優化技術研究

張寶銀

摘 要：建筑給水系統管材在水壓以及管材選用方面會影響著能耗損失，本文針對于水壓、管材兩個方面進行了分析和對比，比選出了在相應條件下哪種管材更加環保和低碳，哪種管材更能起到節水節能的效果。

關鍵詞：水壓；措施；給水；控制；節能

隨著經濟的快速發展以及城市化進程的快速推進，全球水資源供應問題面臨著諸多挑戰，水資源分布不均、后繼乏力等現象，同時建筑用水量在整個用水系統占有的比重正在逐漸增大，給水系統具有耗水量、耗能量大等特點，針對于以上給水系統應用現狀，我們工程技術人員在建筑給水系統節水、節能方面應該多加關注。建筑給水方式指的是建筑內的各個給水系統的布置，合理、高效的給水方案應該綜合考慮供水的安全性、穩定性以及水質質量。本文在水壓以及管材選用兩個方面講述了建筑給水系統節水節能是如何優化的，并通過一個較小的工程實例分析了如何促進給水系統節能優化。

1 水壓控制

建筑給水方式主要考慮水量調節措施、增壓以及減壓方式，根據不同需要滿足不同客戶的供水要求。鑒于市政給水存在一定的余壓問題，高層建筑在給水過程中可以充分利用管網的可用水頭，不僅可以減少能耗損失，還能夠提高給水安全性。由于用水習慣的原因，在家居生活方面，人們用水量以及頻率會有所不同。根據相關文件分析，可以發現我國在廚房、廁所以及淋浴方面用水比較大，這些方面節水空間比較大。另外，家居生活用水量與用水器具的使用次數以及一次使用量有很大的關系，個人不好的習慣也會使用水量陡增，所以個人應該提高節水意識。

1.1 水壓控制對于節水節能的影響分析

用水器具使用概率為P=t/T

P為用水器具的使用概率，t為用水器具的使用時間，T為用水器具一次使用到下次使用的時間。

由上可以知道t與T都屬于不定性的變量，尤其在家居生活中的衛生器具更符合這個情況。在用水高峰階段，衛生器具使用頻率最高；用水低谷階段，衛生器具使用次數少，用水量也少，也達到了一天用水量的最低值。衛生器具用水流速達到0.08-0.12L/s時，用水感覺對較為適中，也比較舒適，此時管內水壓達到額定值1/2左右，此時用水量也比較合理，不會造成過多的浪費。為此要盡量保證樓層水壓以及提供舒適水量的水壓相吻合，不僅可以保證頂層的水壓，還可以使分區內最不利配水管的壓力控制在較為舒適給水的壓力范圍內，確保能耗不至于過大。

1.2 解決措施分析

針對于用水過程中出現的超壓出流的情況，應該盡量降低壓力和流速，確保用戶用水的正常。針對于已有建筑的減壓改造，可以通過減低水壓、消除多余水頭的方式，或者在有條件的情況下安裝減壓裝置。目前在工程實踐中使用較多的是減壓裝置包括減壓水箱、減壓閥、減壓孔板、節流閥等，減壓閥不僅可以滿足不同用戶需求，還可以適應不同工程現狀，起到節能節水的作用，在工程使用時還要注意壓力對管材的損耗問題，因為這不僅關系到用水質量問題，還關系到使用安全問題。

2 給水管材選用方面注意事項分析

在建筑給水系統優化中，優化方法選擇與超壓出流現象有著不可分割的聯系，其中管材優化不僅可以避免給水器具不正確的使用，還可以有效控制超壓出流對資源的過多消耗。

2.1 常用的給水管材特性分析

工程中常用的給水管材應該具有防腐蝕功能，還要保證用戶用水安全，目前較為常用的給水管材包括鋼塑復合管、鋁塑復合管、聚丁烯管、硬聚氯乙烯管、鍍鋅鋼管、銅管、不銹鋼管以及多種塑料給水管材等。以上幾種管材中，銅管具有較好的防腐蝕能力，也具有較好的耐熱性能，一般用水高級賓館以及會議室或者高級住宅里給水工程中，但是由于銅管造價比較高，在工程實際應用范圍也比較小。目前使用最多的給水管是鋁塑復合管，其具有加工工藝簡單、防腐蝕效果好、質量穩定等優點，常用于民用冷熱水管道以及地面輻射采暖工程中，但是鋁塑復合管的連接接頭銅質較多，價格較高，所以接頭數量應該盡量避免多次維修和更換，盡量避免材料過多消耗，對環境以及經濟造成不必要的影響。

2.2 管材能耗對比分析

由于管材材質不同，內壁粗糙程度也會有所不同，水流與管壁的摩擦力也會有所不同，致使水流在通過時會由于內壁粗糙程度不同，產生不同的能量損失。不同的給水管材通水時的水頭損失會有不同的表現，這種能量在管材的選取應用上也是要考慮的因素之一，在同等使用狀況下，能耗較低的管材更能夠節省能源，間接的也會更加環保一些。下面以一個具體案例對比分析不同能耗管材對能量損失。以一建筑的每層用戶用水情況進行分析，用水定額為300L/（人*天），假設每戶常住人口為3.5人，用水當量為9.25，小時變化系數為KH為2.3，可以計算不同樓層以及管道的水頭損失數值大小，可以用表格方式進行對比，表格如下1-1。

表1-1 不同管材相對應的水頭損失計算表

對比分析 6層 12層 16層 25層 33層

PPR管材 0.863 1.333 1.766 2.876 3.997

UPVC管材 0.653 1.775 1.452 2.321 3.41

銅管材 0.997 1.435 2.111 3.345 4.342

涂塑管材 0.876 1.243 1.701 2.762 3.267

襯塑管材 0.579 1.127 1.652 2.541 3.01

水煤氣管材 1.624 2.721 3.811 6.411 7.621

表1-2 不同管材在不同樓層產生的耗能對比分析圖

由上統計可以發現，單根給水管在不同的樓層會由于管材材質變化，水頭損失也會有相應變化。其中襯塑管材水頭損失最小，銅管水頭損失最大。當處于低樓層給水過程中，塑料管水頭損失相對于鋼管水頭損失要小點。當樓層越高時，塑料管水頭損失增值會急劇變大，但是此時鋼管增值幅度會逐漸減少。根據上表2，我們可以用一個公式對水頭損失以及樓層高度進行定量計算。

Y=An3+Bn2+Cn+D

Y為給水管水頭損失數值，n為建筑物樓層數，h為管材相應樓層高度，A、B、C、D為系數。可以知道層高越高，樓層越高，水頭損失是呈曲線上升的。所以同種材料的A、B、C、D的數值是不變的，層高對于水頭損失有一定的影響。

2.3 管材價格對比分析

給水管材價格主要是由材質、管徑以及品牌所決定的。管徑變大，相應的管材價格也會提高；不同品牌的管材由于品牌效應、加工工藝、質量等方面影響，材料價格會有所變化；不同區域的市場，給水管材價格也會有一定的差距。在同樣壓力條件下、同樣區域，襯塑管材要比UPVC管材價格高很多，主要是由于襯塑管材生產耗費資源更多，所以在滿足使用要求情況下，盡量選用價格低、更加環保的管材，不僅可以降低工程成本，還可以減少住戶經濟過多投入。

建筑用水量在整個用水系統中占有的比重也逐步增大，其中建筑給水系統具有耗水量和耗能量巨大的特點，尤其在數量急劇增加的高層建筑系統中，表現更為明顯，要減少資源利用量，并充分利用有限的資源，就迫切需要在建筑給水系統中實現節水、節能的目標。建筑給水系統節水節能優化不僅要在水壓控制、管材選擇方面多加注意，還應該提高人們用水、節水意識，加大國家用水調控力度，只要這樣才能合理、高效利用我國有限的水資源，減少水資源過度消耗對經濟的影響。

水資源是有限的，全球有60%以上的陸地淡水供應不足，有四十多國家面臨淡水資源短缺問題，所以我們應該在節水節能方面多下功夫。提高我國建筑給水系統管材在低碳、低耗應用方面已經取得了一定的效果，還應該在新技術、新工藝、新加工方法方面多下功夫，更加重視節水節能，降低對經濟以及環境的影響，緩解我國資源緊張的局面。

參考文獻

[1] 吳飛.建筑給水排水節水節能方法探討[J].湖南環境生物職業技術學院學報，2012，12.

[2] 劉振宏，王平.鄭守利淺談建筑給排水設計中節水節能問題[J].建筑節能，2007，04.

[3] 李先輝.變頻調速恒壓供水技術在建筑給水.系統中的應用[J].西安建筑科技大學（下旬刊），2010，03.

[4] 黃曉家.建筑給水排水“四節”理念與技術研究[J].徐州工程學院學報，2007，04.

[5] 洪葵育.高層建筑設計中節水節能技術的應用[J].中國新技術新產品，2010，03.

[6] 關鴻濱，張晉峰.城市給排水專項規劃的編制要點[J].科技情報開發與經濟，2010，03.

Y=An3+Bn2+Cn+D

Y為給水管水頭損失數值，n為建筑物樓層數，h為管材相應樓層高度，A、B、C、D為系數。可以知道層高越高，樓層越高，水頭損失是呈曲線上升的。所以同種材料的A、B、C、D的數值是不變的，層高對于水頭損失有一定的影響。

2.3 管材價格對比分析

給水管材價格主要是由材質、管徑以及品牌所決定的。管徑變大，相應的管材價格也會提高；不同品牌的管材由于品牌效應、加工工藝、質量等方面影響，材料價格會有所變化；不同區域的市場，給水管材價格也會有一定的差距。在同樣壓力條件下、同樣區域，襯塑管材要比UPVC管材價格高很多，主要是由于襯塑管材生產耗費資源更多，所以在滿足使用要求情況下，盡量選用價格低、更加環保的管材，不僅可以降低工程成本，還可以減少住戶經濟過多投入。

建筑用水量在整個用水系統中占有的比重也逐步增大，其中建筑給水系統具有耗水量和耗能量巨大的特點，尤其在數量急劇增加的高層建筑系統中，表現更為明顯，要減少資源利用量，并充分利用有限的資源，就迫切需要在建筑給水系統中實現節水、節能的目標。建筑給水系統節水節能優化不僅要在水壓控制、管材選擇方面多加注意，還應該提高人們用水、節水意識，加大國家用水調控力度，只要這樣才能合理、高效利用我國有限的水資源，減少水資源過度消耗對經濟的影響。

水資源是有限的，全球有60%以上的陸地淡水供應不足，有四十多國家面臨淡水資源短缺問題，所以我們應該在節水節能方面多下功夫。提高我國建筑給水系統管材在低碳、低耗應用方面已經取得了一定的效果，還應該在新技術、新工藝、新加工方法方面多下功夫，更加重視節水節能，降低對經濟以及環境的影響，緩解我國資源緊張的局面。

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[6] 關鴻濱，張晉峰.城市給排水專項規劃的編制要點[J].科技情報開發與經濟，2010，03.

Y=An3+Bn2+Cn+D

Y為給水管水頭損失數值，n為建筑物樓層數，h為管材相應樓層高度，A、B、C、D為系數。可以知道層高越高，樓層越高，水頭損失是呈曲線上升的。所以同種材料的A、B、C、D的數值是不變的，層高對于水頭損失有一定的影響。

2.3 管材價格對比分析

給水管材價格主要是由材質、管徑以及品牌所決定的。管徑變大，相應的管材價格也會提高；不同品牌的管材由于品牌效應、加工工藝、質量等方面影響，材料價格會有所變化；不同區域的市場，給水管材價格也會有一定的差距。在同樣壓力條件下、同樣區域，襯塑管材要比UPVC管材價格高很多，主要是由于襯塑管材生產耗費資源更多，所以在滿足使用要求情況下，盡量選用價格低、更加環保的管材，不僅可以降低工程成本，還可以減少住戶經濟過多投入。

建筑用水量在整個用水系統中占有的比重也逐步增大，其中建筑給水系統具有耗水量和耗能量巨大的特點，尤其在數量急劇增加的高層建筑系統中，表現更為明顯，要減少資源利用量，并充分利用有限的資源，就迫切需要在建筑給水系統中實現節水、節能的目標。建筑給水系統節水節能優化不僅要在水壓控制、管材選擇方面多加注意，還應該提高人們用水、節水意識，加大國家用水調控力度，只要這樣才能合理、高效利用我國有限的水資源，減少水資源過度消耗對經濟的影響。

水資源是有限的，全球有60%以上的陸地淡水供應不足，有四十多國家面臨淡水資源短缺問題，所以我們應該在節水節能方面多下功夫。提高我國建筑給水系統管材在低碳、低耗應用方面已經取得了一定的效果，還應該在新技術、新工藝、新加工方法方面多下功夫，更加重視節水節能，降低對經濟以及環境的影響，緩解我國資源緊張的局面。

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