既有建筑節水節能改造案例分析

摘要：節能節水改造是既有建筑改造的重要組成部分，提高能源水源利用效率并引入非傳統能源及水源，是實現這一理念的重要途徑。如何將現有節能節水技術與既有建筑改造有機結合，是實現改造效果的重要課題

關鍵詞：既有建筑改造；建筑給排水工程設計；非傳統水源利用；非傳統能源利用

當前能源匱乏、水資源短缺已成為我國經濟、社會可持續發展的制約因素，而另一方面高能耗、低能效、水資源嚴重浪費現象又令人觸目驚心。在加強能源建設及水資源開發的同時，節能減排已成為當前一項艱巨而又緊迫的任務；建筑能耗作為社會能耗第一大戶，在社會節能工作中首當其沖。

在全球保護環境、節能減排的大背景下，項目改造之初就將節能節水作為改造的重點內容，并力爭打造成為業界低能耗改造建筑的典范，如何在有限的投資預算范圍內，低成本的進行高效、高收益的改造是本工程的難點。

既有建筑改造不同于新建建筑，改造時需結合建筑原有布局特點，本工程原功能為生產加工車間，改造時將各層生活間改造為衛生間，加工車間改造為辦公區，充分利用建筑原有布局減少拆改。如何提高節能節水改造的效果作為改造的重要內容，需要考慮多方面因素，正如那句經典廣告語“減法，讓能源更高效；加法，讓能源可再生”，對于建筑改造也同樣適用。

1、增強節約意識，主動節能節水

無論多么先進的技術，人永遠是建筑使用的主體，增強大家的節約意識，才能從根本上解決建筑的節能節水問題。因此，通過公司辦公平臺、電腦桌面、墻面LOGO等大家隨處可見的地方，以漫畫、貼紙等形式進行節能節水宣傳，在潛移默化中改變大家的生活習慣，從日常生活的點點滴滴做起，涓涓細流自成溪。

2、既有建筑的節水改造

2.1 引入非傳統水源，分質供水

開發利用非傳統水源（雨水、中水等）是節水的重要措施，非傳統水源利用近年來一直是全世界節水關注的關鍵性指標。由于原有工業廠房建筑年代較早，室內只有自來水供水管網，作為改造后的辦公建筑，沖廁、綠化、景觀補水等生活雜用水占建筑日常用水的40～60%，而園區內已具備市政中水管網且已經正常供水，如能引入地塊內供應生活雜用水，則節約的自來水用量將非常可觀。經測算引入中水系統后，年節約自來水量約1500余噸，占建筑總用水量的60%以上，節水效果非常明顯。

2.2 廢水回收，二次利用

為滿足員工對于飲用水水質的要求，在每個樓層均設置了直飲水裝置，在提高生活標準的同時往往伴隨著大量反滲透廢水及反沖洗水的流失，而實際上這部分排水水質相對較好，收集后用于室外綠化、物業保潔清洗等，每年節約水量約100～130噸。

2.3 減壓限流節水措施

規范對于辦公建筑的供水系統壓力要求是0.05～0.45MPa，經測算同規格的龍頭在此壓力范圍內，出水量相差約3倍（結果可參見表1）。

對于生活盥洗用水，供水壓力達到0.05MPa以上即可滿足臉盆、小便器、低水箱大便器等潔具的使用要求，園區內現有供水管網壓力約為0.25～0.3MPa，通過設置減壓閥將各層入口供水壓力降低到0.08～0.10Mpa，仍可滿足本層衛生器具用水需求（除蹲便器外），而一次用水量則減少約30～50%。

2.4 管網漏損控制

如何有效減少管網漏損同樣是節水的重要內容，因此在工程改造時，除更換原有老舊管網外，對于各個用水功能單元均設置了分級計量的數字遠傳水表，并將用水數據輸送至樓宇自控系統。通過日志數據可及時發現異常用水情況，如夜間持續用水、分級水表數據不匹配等，有效避免管網或設備的隱性漏損。

2.5 室外節水

本工程所在區域屬于缺水地區，另一項水資源同樣不可忽視，那就是雨水。由于年降水量較少且降水不均勻，自建雨水收集裝置利用效率不高、回收周期長，故本次改造對雨水只采取入滲、截流等措施。

1）地面入滲：室外無大型、重型車輛通行，硬化地面全部采用透水磚等進行鋪裝，增加雨水入滲，減少地表徑流。

2）下沉綠地：除鋪裝地面外，室外其他部位均設置為下沉綠地及花壇，并通過地面自然找坡將地表雨水進行匯集，有效截留地表徑流雨水，減少外排的同時也減少了灌溉水量。

3）節水綠化：綠化植被的養護水量同樣是節水需要考慮的問題，下沉綠地植物的選擇，既要考慮周圍環境相適應、協調，還要考慮雨水的季節性，這就要求植物既要耐水淹又要耐旱，保證景觀效果的同時減少了綠化用水。

2.6 其他節水措施

改造后的辦公樓內外，其他各種節水措施亦隨處可見：

1）電腦旁的綠植：既美化環境、緩解工作壓力，又能充分利用大家水杯中的剩水。

2）節水器具：節水感應龍頭、免水小便器等廣泛使用。

3）地源熱泵空調系統：既能為辦公樓提供低成本的冷熱源，同時也省掉了冷卻塔，減少冷卻循環水的蒸發、排放。

2.7 節水效果

辦公樓運行半年后，經測算平均日生活用水量約8L/人·天，中水用水量約12L/人·天，分別較國家標準節水約33%、50%，節水效果非常明顯。

3、既有建筑節能改造

3.1 非傳統能源利用

改造后的辦公樓，給排水系統能耗主要為生活熱水系統能耗，而用于制備生活熱水的熱源又占其系統能耗的80%以上，因此生活熱水系統改造是給排水系統節能改造的重點。生活熱水系統主要用于日常盥洗，它的節能技術的應用主要體現在兩個方面，一方面是舊有設備的改進，另一方面是充分利用自然資源，開發綠色能源。

因原有建筑年代較久，原有設備基本廢棄，熱水設備需要重新設置，而利用太陽能制備生活熱水是一項被公認的比較成熟的技術。太陽能作為清潔能源，取之不盡，用之不竭，是節能的重要途徑，世界各國無不對太陽能利用予以相當的重視，以減少對煤、石油、天然氣等不可再生能源的依賴。本工程地處太陽能資源較豐富地區，年均太陽輻照量超過5000MJ/m2 ，年均日照時數在2600h 以上，可充分利用太陽能的能量。采用太陽能熱水系統，春、夏、秋季熱水溫度基本可滿足日常使用要求，冬季也可充分利用太陽能，為熱水系統預熱。

3.2 給水系統節能

本工程給水系統用途主要為衛生間盥洗，在管網設計時針對園區供水管網水壓較高且穩定的特點，擬全部利用市政管網壓力直接供水。

為滿足高樓層的器具用水要求，改造時對衛生間進行優化配置，將蹲便器等用水壓力較高的器具放置在低樓層部位，而在高樓層部位則采用用水壓力較低的座便器等，既保證最不利樓層的用水需求，又可以減少二次加壓供水的能耗，同時省去了設備房及供水設備的后期管理、維護費用。

3.3 熱水系統節能

通過太陽能系統的設置解決了生活熱水系統的熱源問題，另一方面，針對熱水供水系統進行優化，可進一步提升節能效果。

3.3.1 熱水供水系統優化

傳統的太陽能熱水系統一般采用集熱板與水箱分離設計，太陽能集熱器通過一次循環設備（熱媒循環或熱水循環）與水箱內的水進行換熱，水箱熱水通過二次循環供水設備供應各樓層用水并保持管網內熱水溫度。而一、二次循環設備同樣是耗能大戶，如能將此部分進行優化，則可進一步減少熱水系統的能耗，因此本次改造時采用承壓式一體化太陽能熱水器。一方面，集熱器與水箱一體化設計，實現集熱器與水箱之間通過熱媒溫差自然循環，取消了熱媒循環設備。另一方面，熱水器采用承壓設計，熱水通過冷水壓力頂水出水，保證了冷熱水壓力一致，同時省去了加壓供水設備，只需要設置功率較小的循環設備保持管網水溫即可，而且工廠化制作的熱水箱較常規水箱保溫效果更好，進一步減少了熱量的散失。

3.3.2 輔助加熱裝置優化

為保證日照不足情況下太陽能熱水系統的正常運行，系統設有電輔助加熱裝置，當太陽能提供的水溫不能滿足設定要求時，電輔助加熱裝置自動啟動，維持水箱內熱水溫度。全自動化的啟動方式在實現了系統操作便利的同時，也往往帶來無謂的能耗，如除防凍保溫外的夜間或周末的自動啟動。由于本工程生活熱水主要用于衛生間洗手，對于水溫要求不高，可在非寒冷季節時取消電輔助加熱系統的自動運行，以減少該部分能耗，利用太陽能自然熱量及熱水箱的良好保溫性能保持熱水溫度。

3.4 節能效果

經實際監測，采用太陽能熱水系統，在電輔助開啟的情況下，秋末冬初時段電輔助能耗僅為熱水系統能耗的25～35%，有效降低了常規能源的消耗。

4、結語

隨著社會的進步，世界各國對建筑節能節水的關注程度正日益增加，對于既有建筑改造的節能節水需求很大，若能充分結合既有建筑特點與改造需求，合理選用新設備，充分利用新能源，優化給排水系統設計，可大幅度節約建筑給排水方面能源及水源消耗，其性價比要遠大于建筑保溫的節能效果，更值得大力推廣使用。

參考文獻：

[1]《建筑給排水設計規范》GB50015-2003（2009年版）

[2]《全國民用建筑工程設計技術措施—給排水》（2009年版）

[3]《建筑給排水節能節水技術探討》劉振印

作者簡介：

楊靜，1982年7月，女，天津，大學本科，給排水工程師。