給排水設計中節能技術的運用探究

戴衛 袁峻

（作者單位：戴衛，中建三局集團有限公司；袁峻，湖北永誠工程咨詢有限公司）

在現代城市中，每日的市政給排水量非常巨大，其實際總用水量比例大約占到城市用水的80%以上，但結合實際給排水系統建設應用經驗來看，它的節水節能空間是非常巨大的。為了有效利用這部分空間，提升市政給排水建筑工程中用水的穩定性與經濟性，需要重新思考給排水系統設計一套節能節水技術體系。

近年來，我國各大城市都在加強市政給排水節能節水技術系統設計，希望通過它來建設海綿型城市，為城市有效節水蓄水，實現對城市整體環境的有效改善，某些城市甚至利用它來有效緩解城市水資源嚴重短缺的現實困局。總體來講，就是要做到一方面提高對水資源的利用效率，促進水資源與環境問題的協調發展，一方面降低市政給排水系統運行過程中的能源消耗，促進經濟的可持續發展。以下簡單介紹5種目前城市中比較常用的給排水節能節水技術系統設計應用要點。

一、分區供水系統設計應用要點

由于市政供水管道本身具有一定的供水壓力，所以在城市建筑給排水系統節能設計過程中，需要充分借助市政管道內的供水壓力直接對建筑物進行給水供水，如果供水量不足則要對市政管網進行加壓處理。加壓處理的方式是建立分區供水系統，結合區域不同需求采用不同加壓技術，一般會采用包括管網疊壓供水和變頻調速供水兩種先進加壓技術，每一種加壓技術都匹配不同的加壓水泵，如此才能達到節能節水的理想效果。大中型城市中由于土地資源緊張，高層、超高層建筑眾多，針對這些高層建筑的供水系統就必須采用分區供水方式，對高層區域的供水用戶采用管網疊壓供加壓方式，配合變頻調速加壓設備給壓，保證以最小效能實現最大供水效率，這就是分區供水節能節水的優勢所在。

例如，某地區專門針對給水范圍內的地勢高差，設計中采用了并聯分區給水系統，雖然所增加的輸水管長度不長，但設置高低兩區泵站可實現本區域的分區供水。分區給水的管理可分為兩部分，即針對靠近高區位置區域采用的是并聯分區管理，而遠離高區位置區域則采用了串聯分區管理，這是為了有效避免高區輸水管過長增加分區供水系統能耗。在分區給水系統中，該地區還利用了高地水池和水塔作為基本的水量調節設備。當水量容量相當時，高地水池的造價比水塔更節能。

二、中水系統設計應用要點

中水的內涵就是收集城市區域中的生活污水和廢水，并對所收集的中水采取深度凈化技術處理，以達到再次利用的非飲用水標準，確保水資源能夠在城市中被循環利用。中水主要應用于城市中的風景園林區灌溉、城市綠化、車輛清洗、道路保潔、城市噴泉、冷卻設備補充用水以及廁所沖洗等。可以說，中水處理配套設施已經被納入到大多數城市的建筑項目總體規劃中，即每一個建筑工程項目中都會考慮設計建設中水系統，利用它對建筑及建筑周邊環境產生深遠影響。目前在市政給排水系統建設中，它所收集的部分中水水源屬于優質雜排水（冷凝冷卻水、屋面雨水、生活淋浴，洗菜等用水），圍繞建筑物綜合技術管理類型、管理成本與管理面積展開綜合考慮，可結合生化法或物化法等水處理工藝配合中水系統使用。

某地區中水系統中專門設計了中水回用系統，主要結合膜濾法對水質變化進行動態監控與分析。采用該方法的基本流程與特點如下：首先，它的裝置非常緊湊且便于操作，整體上受負荷變化影響較小。采用膜濾法在外力作用影響下，分離出的溶液會以一定流速沿濾膜表面流動出來，且濾液中的高分子物質、膠體微粒以及微生物等都會被超濾膜截留，溶液也被濃縮排出。此系統將廢水轉變成可使用的清潔水源，有效解決了該地區水資源匱乏的現象。

三、減壓限流生活給水管道設計應用要點

減壓限流生活給水管道用于市政給排水體系中給水系統的豎向分區，它的給水配件功能應用非常關鍵，一般來說在應用過程中其靜壓應該保持在0．5MPa～0．6MPa之間。在城市中，市政工程建設主要針對某些城市旅館、醫院、大型娛樂中心等公共建筑及住宅進行減壓限流生活給水管道設計，這些場合的給水系統減壓標準為0．3MPa～0．35MPa，而其它建筑物的給水系統減壓標準為0．4 MPa～0．5MPa。具體設計過程可結合對孔板與截流塞、減壓閥展開設計，保證衛生潔具給水配件流出水值小于靜壓用水流出水值，如此就實現了減壓限流標準。舉例來說，在針對高層建筑的給水系統設計過程中應該充分考慮到減壓限流問題，一方面要保證衛生器具的給水配件的靜壓值不能大于0．45MPa，一方面對配水橫管入戶管的水壓進行設定（要求水壓不大于0．35MPa），然后安裝相應的調壓及減壓設備。如此看來減壓限流確實是市政給排水體系中節能節水的最有效辦法。

在減壓限制生活用水處理技術應用方面，主要根據各區域的使用情況做到分區減壓限制生活用水。例如針對城市中的酒店賓館、醫院等公共建筑的水壓控制值在0．3MPa～0．5MPa范圍內，而其它類建筑水壓控制在在0．6MPa～0．7MPa左右。整體來講，城市利用新技術后的節水量大約可控制在30%～50%左右，節水效果非常好。

減壓限制閥裝置設計圖

四、城市市政給排水系統中雨水利用系統的設計應用要點

雨水收集系統是每一座城市都需要建立的重要市政給排水分支系統，它能夠為城市構建專業化的節能節水建筑體系，保證實現對雨水的高效率利用。雨水利用系統可配合市政給排水系統進行雨水收集、儲備、處理和再利用。通常情況下，城市中的雨水利用系統結構就包括了導管、蓄水池、沉淀池、中水處理系統等。它主要由屋頂、庭院、道路、廣場、綠地等不同下墊層面所產生的徑流，采取相應的措施進行收集，經過沉淀池、消毒池進行加氯消毒，形成二次可利用的城市中水，以達到充分利用資源和減輕區域防洪壓力的目的。該系統的另一個功能就是有效解決由惡性污染所引發的城市酸雨及塵土下落問題。在城市即將降雨的前2分鐘實施雨水分離，在建筑群屋面及地面分別收集雨水和污水，然后分流儲備凈化并用于地下水補充使用，滿足城市在綠化、清洗車輛、廁所、冷卻水補充、生活用水等各方面用水需求。這種有針對性的雨水處理對城市的綠地滲透技術研究應用非常有利，目前許多城市已經研發并開始應用綠地滲透管技術，實施對綠地下方地下水的有效補充，滿足城市綠化環境增益需求。

五、城市市政給排水系統中太陽能加熱系統的設計應用要點

太陽能加熱系統為城市市政給排水系統所有效應用，它能夠實現對城市能源的有效節約，即利用太陽能對水體進行加熱用于生產生活。不過考慮到不同太陽能裝置的安裝方式與節能效果存在差異，所以針對高層建筑應該采用分散設置模式設置太陽能裝置，而像大型公共建筑則可采用集中式太陽能供熱方式，利用串聯太陽能聚熱板進行集熱。當然，太陽能集熱板也可以設置在屋面及道路架空上方，或者在熱水器及換熱器下方設置地下室設備，配合變頻泵為用戶供應熱水。

六、結語

綜上所述，市政給排水系統工程設計非常復雜，需要基于城市建設實際情況進行專業化設計與調整，做到系統設計的節能、節水與材料節約，并嘗試對生活用水進行減壓限制，全面提高城市水資源利用效率，避免水資源浪費，滿足城市居民的生產生活用水要求。