現(xiàn)代建筑給排水系統(tǒng)節(jié)水節(jié)能設(shè)計(jì)探討

摘要：城市化的不斷擴(kuò)張，城市水資源也日益緊缺，采用節(jié)水節(jié)能措施，提升水資源利用效率，能有效緩解城市用水緊張問題。某住宅小區(qū)給排水系統(tǒng)本著環(huán)保節(jié)能的設(shè)計(jì)理念，采用節(jié)水節(jié)能設(shè)施，對(duì)雨水進(jìn)行回收利用等措施，取得較好的節(jié)水效果。

關(guān)鍵詞：給排水系統(tǒng)；節(jié)水措施；雨水回收；

我國(guó)是一個(gè)水資源缺乏的國(guó)家，且水資源分布不均，南多北少。隨著城市化的快速擴(kuò)張，及城市人口的大幅增長(zhǎng)，城市水資源也變得日益緊缺。這里面固然有資源過于向城市集中，使得人口大量流入城市，也有經(jīng)濟(jì)發(fā)展不均衡，經(jīng)濟(jì)粗放式發(fā)展對(duì)節(jié)能不夠重視等因素影響，造成城市資源不能滿足人們生活需要。水資源作為生活的必備要素之一，尤其對(duì)于我們這樣一個(gè)缺水的國(guó)家，對(duì)城市建筑采取相關(guān)節(jié)水節(jié)能措施實(shí)有必要。根據(jù)我國(guó)現(xiàn)行供水及建筑用水情況，建筑給水排水節(jié)能主要有以下幾個(gè)途徑。

1.中水、雨水回收利用

在北方缺水城市，一場(chǎng)大雨造成城市水淹是不可思議的，而這種現(xiàn)象在我國(guó)城市普遍存在。這需要我們對(duì)城市排水系統(tǒng)進(jìn)行深刻反思，還要加強(qiáng)在雨季時(shí)對(duì)雨水進(jìn)行收集凈化，用于道路清洗、景觀綠化等，減少對(duì)自來水的需求。

中水是指城市污水經(jīng)處理設(shè)施深度凈化后達(dá)到《城市污水再生利用生活雜用水水質(zhì)》（GB/T1890—2002）的標(biāo)準(zhǔn)，能在一定范圍內(nèi)重復(fù)使用的再生水。因?yàn)槿藗兺ǔ０炎詠硭凶鳌吧纤保盐鬯凶鳌跋滤保兴|(zhì)介于兩者之間，故稱“中水”。

中水可作為工業(yè)冷卻、農(nóng)業(yè)灌溉和澆灌綠地、公用設(shè)施和住宅沖廁、河湖景觀、道路降塵、洗車等非人體接觸的用水。中水回用一方面可以大量減少自來水的消耗，另一方面也在一定程度上減少了污水總量，緩解了其對(duì)水資源的污染，是國(guó)際公認(rèn)的“城市第二水源”。雖然中水處理系統(tǒng)投資和運(yùn)行費(fèi)用較高，但中水回用卻是最有效的節(jié)水途徑，是城市發(fā)展的必然趨勢(shì)。

2.充分利用市政給水管網(wǎng)壓力

2.1采用分區(qū)給水方式

我國(guó)市政給水管網(wǎng)壓力一般為0.15～0.3MPa。合理利用市政管網(wǎng)壓力，采用分區(qū)供水方式，可以減少二次加壓能耗。如市政管網(wǎng)壓力為0.2MPa，則3層及以下樓層可采用市政管網(wǎng)直接供水，3層以上采用變頻供水設(shè)備供水。這樣既不浪費(fèi)市政管網(wǎng)余壓又不至于使低樓層管網(wǎng)壓力過高，造成能耗及水量浪費(fèi)。

分區(qū)給水還可防止超壓出流。給水配件前的靜水壓大于流出水頭，其流量大于額定流量的現(xiàn)象。超出額定流量的那部分流量未產(chǎn)生正常的使用效益，是浪費(fèi)的水量。由于這種水量浪費(fèi)不易被人們察覺和認(rèn)識(shí)，因此可稱之為隱性水量浪費(fèi)。根據(jù)實(shí)際經(jīng)驗(yàn)，分戶水表位的工作壓力限值為0.15MPa，靜水壓力限值為0.25MPa，壓力大于上述限值時(shí)，就應(yīng)采取分區(qū)或減壓措施。

2.2使用無負(fù)壓供水設(shè)備

無負(fù)壓變頻供水設(shè)備是在變頻恒壓供水設(shè)備上發(fā)展起來的，它主要由無負(fù)壓調(diào)節(jié)罐（連通真空消除器）、水泵、氣壓罐、智能控制系統(tǒng)等組成。其工作原理：自來水管網(wǎng)的水直接進(jìn)入調(diào)節(jié)罐，罐內(nèi)的空氣排入真空消除器，待水充滿后，真空消除器自動(dòng)關(guān)閉。

當(dāng)自來水能夠滿足用水壓力及水量要求時(shí)，設(shè)備通過旁通止回閥向用水管網(wǎng)直接供水；當(dāng)自來水管網(wǎng)的壓力不能滿足用水要求時(shí)，系統(tǒng)通過壓力傳感器（或壓力控制器、電接點(diǎn)壓力表）給出啟泵信號(hào)啟動(dòng)水泵運(yùn)行。水泵供水時(shí)，自來水管網(wǎng)的水量大于水泵流量，系統(tǒng)保持正常供水；在用水高峰期，自來水管網(wǎng)水量小于水泵流量時(shí)，調(diào)節(jié)罐內(nèi)的水作為補(bǔ)充水源仍能正常供水，同時(shí)，空氣由真空消除器進(jìn)入調(diào)節(jié)罐，消除了自來水管網(wǎng)的負(fù)壓。用水高峰期過后，系統(tǒng)恢復(fù)正常的狀態(tài)。若自來水管網(wǎng)停水而導(dǎo)致調(diào)節(jié)罐內(nèi)的水位不斷下降，液位探測(cè)器給出水泵停機(jī)信號(hào)以保護(hù)水泵機(jī)組。

無負(fù)壓供水不用建水池和屋頂水箱，占地小，節(jié)省投資且避免二次污染；有效利用市政水壓，不浪費(fèi)資源。但是設(shè)備要與市政管網(wǎng)直接連接，對(duì)設(shè)備的要求很高。

3.利用太陽能或熱泵作為熱水加熱

3.1太陽能熱水器

太陽能作為清潔能源，取之不盡，用之不竭，是節(jié)能的重要途徑，我國(guó)大部分地區(qū)日照時(shí)間較長(zhǎng)，均適合推廣太陽能熱水器。太陽能熱水器是由集熱器、保溫儲(chǔ)水箱、連接管道和控制系統(tǒng)組成。

太陽能熱水器供熱，在春、夏、秋季熱水溫度基本可滿足家庭使用要求，冬季也可充分利用太陽能，節(jié)能效果明顯；可多人連續(xù)使用。但是對(duì)水量需求大的用戶，安裝熱水器占地面積要大；陰雨天使用時(shí)需用其他輔助加熱設(shè)施。

3.2熱泵熱水系統(tǒng)

熱泵是一種使用可再生能源的高效節(jié)能、環(huán)保型的工程系統(tǒng)，主要由蒸發(fā)器、壓縮機(jī)、冷凝器和膨脹閥四部分組成，通過讓工質(zhì)不斷完成蒸發(fā)（吸取環(huán)境中的熱量）→壓縮→冷凝（放出熱量）→節(jié)流→再蒸發(fā)的熱力循環(huán)過程，從而將環(huán)境里的熱量轉(zhuǎn)移到水中。

熱泵在工作時(shí)，把環(huán)境介質(zhì)中儲(chǔ)存的能量Q1在蒸發(fā)器中加以吸收；熱泵本身消耗一部分能量，即壓縮機(jī)耗電Q2；通過工質(zhì)循環(huán)系統(tǒng)在冷凝器中進(jìn)行放熱Q3。由此可以看出，熱泵輸出的能量Q3為熱泵從環(huán)境中吸收的熱量Q1與壓縮機(jī)做功Q2之和，即Q3 = Q1+ Q2，因此采用熱泵技術(shù)可以節(jié)約大量的電能。熱泵系統(tǒng)除可實(shí)現(xiàn)對(duì)建筑物提供生活熱水，還可供暖和制冷，一機(jī)多用，一套系統(tǒng)可以代替原來的鍋爐+制冷機(jī)的兩套裝置，節(jié)省了建筑空間，也有利于建筑的美觀。熱泵機(jī)組制冷、供暖所需能量的3/4左右來自環(huán)境，另外1/4左右來自電力輸入，從而減少一次能源的消耗。熱泵不向室外排熱風(fēng)，減少城市熱島效應(yīng)，對(duì)環(huán)境非常有利。另外，熱泵機(jī)組運(yùn)行更可靠、穩(wěn)定，整個(gè)系統(tǒng)的維護(hù)費(fèi)用也較鍋爐+制冷機(jī)系統(tǒng)大大減少，保證了系統(tǒng)的高效性和經(jīng)濟(jì)性。

4.使用新型管材和節(jié)水型衛(wèi)浴潔具

4.1使用新型管材

以往生活給水管道常使用的鍍鋅鋼管容易生銹，會(huì)造成水質(zhì)污染，長(zhǎng)時(shí)間閑置后再使用時(shí)會(huì)有銹水放出導(dǎo)致浪費(fèi)，同時(shí)接頭處如果銹蝕也會(huì)漏水滲水。現(xiàn)在通常采用新型管材如鋁塑復(fù)合管、鋼塑復(fù)合管、不銹鋼管、銅管、PP-R 管、PE 管、PVC-U 管等就能很好地解決此類浪費(fèi)問題。閥門是建筑給排水中最常用的配件之一，其類型和質(zhì)量的好壞也能影響用水的質(zhì)量。一般來講，截止閥比閘閥關(guān)得嚴(yán)，閘閥比蝶閥關(guān)得嚴(yán)。在同等條件時(shí)，我們應(yīng)當(dāng)優(yōu)先選用更能夠節(jié)水的閥門。

4.2使用節(jié)水型衛(wèi)浴潔具

以前我國(guó)普遍采用沖水量≥11L的坐便器，耗水量大。現(xiàn)已基本推廣使用沖水量≤6L的坐便器，還有帶兩檔沖水水箱的坐便器：沖小便時(shí)，沖水量為3L；沖大便時(shí)，沖水量為6L。在公共建筑中，采用延時(shí)自閉式水龍頭、紅外感應(yīng)水龍頭和紅外感應(yīng)大、小便沖洗閥等新型潔具，是有效的節(jié)水方法。這些龍頭的出水時(shí)間可在一定范圍內(nèi)調(diào)節(jié)，且不需要人觸摸操作，防止細(xì)菌的傳播。

5.工程案例

某住宅區(qū)項(xiàng)目地上建筑由5棟10-19層高層住宅及其配套商業(yè)用房組成，設(shè)置2層地下室。項(xiàng)目總建筑面積約90104.36㎡，其中地下室面積約22680.78㎡。

本小區(qū)最高日生活用水量753m3，給水由項(xiàng)目市政給水管網(wǎng)引入，給水管壓0.25Mpa。本工程給水系統(tǒng)豎向分為3個(gè)供水區(qū)，2層以下為1區(qū)，由市政給水管網(wǎng)直接供水；2～11層為2區(qū)，12～19層為3區(qū)，2～3區(qū)均采用變頻泵組供水，變頻泵組設(shè)置于負(fù)2層水泵房?jī)?nèi)。排水采用雨、污分流。

5.1給排水節(jié)能設(shè)計(jì)

1）采用太陽能集中熱水系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)恒溫、恒壓，24小時(shí)供水。本工程屋頂設(shè)置平板型太陽能集熱器，空氣源熱泵做補(bǔ)充熱源，強(qiáng)制循環(huán)式全日制熱水供應(yīng)系統(tǒng)，設(shè)計(jì)水溫60℃，外置熱水管及設(shè)備均采用保溫設(shè)計(jì)。屋面太陽能集熱器安裝面積計(jì)算方式如下：

式中——太陽能熱水系統(tǒng)供水量

——水的定壓比熱容，4.1868kJ/（kg·℃）；

——貯水箱內(nèi)水的溫升，取45℃；

f——太陽能保證率，50%；

——深圳地區(qū)正南方向、傾角為緯度的平面全年日平均太陽輻照量，取1.47×104kJ/（m2·天）；

——集熱器的年平均集熱效率，47%；

——貯水箱和管路的熱損失率，20%。

2）雨水回收利用。深圳市全年降雨量接近2000毫米，雨水豐富。設(shè)置雨水收集、中水回收利用環(huán)保系統(tǒng)，將屋面和露天雨水收集處理，并蓄積在水景池內(nèi)，回用于綠化和補(bǔ)充景觀水池水量的損失，不僅有利于廢水的就地再生、就地利用，同時(shí)也避免了過多地耗用電能和自來水，降低小區(qū)維護(hù)成本；同時(shí)還能降低城市熱島效應(yīng)、防止水土流失以及減輕市政排水設(shè)施壓力。

3）采用節(jié)水器具（表1）。

6.結(jié)語

建筑給排水工程中節(jié)能節(jié)水潛力很大，在設(shè)計(jì)中充分利用市政給水管網(wǎng)水頭，應(yīng)用太陽能熱水器，合理控制超壓出流，采用新型節(jié)水設(shè)備、新型熱水循環(huán)系統(tǒng)，推廣建筑中水回用和雨水再利用技術(shù)，可以取得良好的節(jié)水節(jié)能效益。

表1 節(jié)水器具表

參考文獻(xiàn)：

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