節能理念下現代建筑給排水設計思路研究

譚明飛

(華南理工大學建筑設計研究院， 廣東 廣州 510000）

由于我國經濟發展迅速， 能源消耗問題日益嚴重， 因此如何將節能理念應用到日常生活中來， 是當前社會發展的重要問題， 尤其是在建筑工程這一能耗巨大的領域， 引入節能理念更是迫在眉睫。 因此本文重點討論節能理念下的建筑給排水設計， 結合建筑實際情況， 突出節水節能的設計特點， 并提出相應的節能改進措施， 以響應發展綠色經濟的號召， 高效利用水資源， 促進我國經濟的可持續發展。

1 建筑給排水工程管道組成結構

1.1 管道敷設

現代建筑給排水系統主要由排水管道、 生產設備、 排污器具、 給水器、 局部處理構造物、 抽升裝置、 清通裝置、 通氣管系統等部分共同組成。 在進行給排水系統排水管道敷設時， 需要采用一個彎曲半徑4 倍于管道半徑的90°彎頭或2 個同等規格的45°彎頭對排水管端部和排水立管進行連接， 并且應在基礎板、 管道穿墻處以及穿樓板等位置預留一些孔洞， 以便排氣。 同時管道之間、 管道與墻之間須預留適當間距。 一般情況下， 應將排水的橫支管通過暗埋法， 掩埋于結構層與建筑墊層內， 同時將廁所地面增高6 ～20cm， 以便在增高的地面填充層中安設輔助用水器具的水平主管道和連接管道， 接著在地面填充層的基礎上設置防水層和砂漿平層， 并在專用假墻內裝設給排水橫管。

1.2 管道布置

在進行給排水系統設計時， 如果該系統采用的是下行上給的方式進行熱水供應， 應將回水立管與配水立管相連， 并保證上層連接點處于最佳配水點下方50cm處， 同時應在管道底部裝設對應的泄水閥， 并通過最佳配水點對管道進行排氣處理。 如果該系統采用的是上行下給的方式進行熱水供應， 應將循環管道與每個立管進行連接， 并在配水干管的頂端安裝具備消音功能的排氣設備， 降低給排水系統運行過程中產生的噪音， 同時在管道底部增設帶有手動控制放氣閥的膨脹式水箱和排氣裝置。

1.3 管道保溫

給排水系統主要由回水立管、 水箱、 水溫控制設備、 供水立管、 機械循環回水干管、 供水干管、 貯水器等裝置組成。 由于給排水系統能耗較大， 并且需要對建筑物進行熱水供應， 因此應對系統內的管道進行保溫處理， 以減少熱能損耗。

1.4 管道支架

為了均勻分配給排水系統的管道伸縮量， 應通過固定支架法將給排水管道配置在自然補償管道及伸縮器的端口處。 同時應以伸縮器標準補償量大于管道伸縮量為標準， 設定管道支架間距。

1.5 通氣管道系統

建筑給排水管道系統通過通氣管與外部相連， 系統通氣方式較復雜， 主要設備有器具通氣管、 專用通氣管、 結合通氣管環形通氣管、 伸頂通氣管、 副通氣管、 主通氣管等。

2 建筑給排水節能設計思路

通過科學測量， 對建筑內給排水進行合理分區，并根據建筑特點選取合適的給排水系統系統， 可以更好地實現節能設計。 在高層建筑給排水系統設計過程中， 合理劃分給排水系統區域， 分區設置減壓閥， 盡量不對減壓閥進行串聯設置， 以便實現節能設計。 在進行給排水系統選擇時， 應結合建筑特點， 查閱相關資料， 通過詳細計算， 充分利用市政壓力對建筑進行給排水， 避免水泵在低水壓情況下運作， 降低系統能耗。 同時可以將各種供水系統進行組合利用， 根據建筑特點、 實際施工情況， 實現給排水系統的節能設計。

2.1 給排水系統選擇

由于熱水制備能耗占建筑給排水系統能耗的85%以上， 因此選擇合適的熱水系統對節能理念的實現具有現實意義。 應根據建筑特點及用水情況， 擇優選擇熱源， 并考察建筑水壓， 合理設計熱水系統， 根本上降低給排水系統能耗， 同時優化了節能管理細節。 在設計好熱水系統后， 應結合熱水系統特點， 選擇合適的循環冷卻水系統， 接著進行分質供水設計， 并結合節能理念， 設計水循環利用系統以及雨水回用系統。

2.2 水資源節能設計

在建筑給排水系統中增設節水系統， 是實現給排水節能的重要方法， 同時也是最直接、 最簡便的節能手段。 目前我國大多數建筑的給排水系統供水管線都存在不同程度的老化現象， 且節水系統安裝率普遍較低， 導致建筑給排水節能效果低下。 因此在進行建筑給排水系統設計時， 須根據建筑特點、 供水管線水壓等實際情況增設節水裝置， 從管道、 閥門、 水壓多角度、 全方位地進行水資源節能設計， 科學合理的融入節能理念。 由于在我國建筑給排水系統設計中， 管道和閥門這兩種配件使用量較大， 且易受水流侵蝕， 因此在進行建筑給排水節能設計時， 須選用抗腐蝕性高的防水型材料作為管道閥門的配件材料。

2.2.1 變頻水泵設計

目前我國建筑給排水系統一般配備有計量水表，但缺少編程和自動控制技術的有效運用， 容易造成嚴重的水資源浪費情況。 因此在設計建筑給排水系統時， 應合理運用節能技術， 結合中水系統， 在建筑給排水系統中安裝變頻水泵， 實現自動調節和供水功能。 在建筑給排水系統中加入變頻水泵設計， 可有效實現系統的節能功能。 同時為了貫徹節能理念， 在變頻水泵的實際設計過程中， 應將變頻調速技術、 可編程序控制技術、 水位顯示控制技術、 壓力傳感技術進行綜合利用， 設計出多位一體的變頻水泵系統， 將使給排水系統電能消耗降低20%， 水資源消耗降低9%， 有效實現建筑給排水系統的節能功效。

2.2.2 中水系統設計

對建筑給排水系統中的中水系統進行科學合理的優化設計， 可以有效降低污水污染， 減少水資源消耗， 實現節能目的。 在進行中水系統設計時， 須根據建筑中水水質、 水流量和回用水質要求等因素， 結合現有技術以及建設經費， 經過詳細比對后確定回用處理工藝， 一般情況下使用生物—物化流程進行水質回用。 在建筑給排水系統中增設中水系統， 可降低建筑40%左右的水資源消耗， 同時對污水進行有效回用，以達到節能目的。

2.2.3 雨水回用設計

由于建筑給排水系統在運用過程中， 會排放不少廢水、 污水， 嚴重污染環境， 同時與雨水混合后， 會并進一步降低給排水水質， 因此設計雨水回用裝置，與中水系統進行配套使用， 是現代建筑給排水節能設計的重點項目。 同時雨水回用技術操作簡單， 投入資金少， 只需將建筑頂部的雨水經過簡單過濾沉淀后即可投入給排水系統， 進行循環利用。 但是由于地面雨水所含雜質較多， 須經過嚴格過濾后才可投入使用。在經過雨水的初期棄流操作后， 設計2 組過濾裝置，對雨水進行沉淀處理后， 并對水質進行嚴格檢測， 確認檢測結果符合給排水標準后方可投入使用。 同時，將雨水回用裝置與中水系統進行合理搭配， 利用重力能、 生物能和太陽能設置微生物過濾分解系統， 對水質進行凈化處理， 以達成建筑污水零排放、 雨水合理收集利用的節能環保目的。

3 建筑給排水節能措施改進

3.1 合理控制超壓出流量

合理控制超壓出流量， 可以有效提高建筑給排水系統的水資源利用率。 該措施通過對建筑內配水點進行水壓控制， 將壓力控制在能維持建筑水能需求的范圍內， 以起到節約能源的目的。 在進行措施改進時，須嚴格按照建筑給排水系統要求進行排水管網設計，保證建筑內部排水系統的橫豎向分區與室外給水系統合理搭配， 協調運行， 通過測定橫豎分區用水量、 排水系統管道質量， 在保證維修方便的前提下， 合理計算給水壓力大小。 如果排水系統的橫豎分區位于給水系統的低處， 應對室內衛生器具的靜水壓進行合理控制， 一般住宅樓、 醫院和酒店的靜水壓為 300 ～350kPa， 高層辦公建筑靜水壓為 350 ～450kPa。 同時在進行建筑給排水系統節能設計中， 要綜合考慮建筑物高度、 建筑面積、 水泵性能以及室外管線壓力等因素， 合理設計建筑物分區水壓， 以起到節能目的。 由于市政管網系統存在一定的水壓不穩情況， 無法保證建筑用水量， 為了貫徹節能理念， 應對供水方式進行優化。 可供使用的供水方式有水箱供水方式、 水泵-水箱供水方式、 水池-水泵供水方式， 以上方式可以較大程度上穩定水壓并實現節水節能功能， 并且該類供水方式下用水點的壓力起伏值也比一般供水方式的壓力起伏值低。 并且隨著科技進步， 可以利用多元化的節水設備， 對水壓進行合理控制到控制水的流量，比如在水表前端安裝節水閥門或節水塞， 可以起到控制水流量的效果。

3.2 太陽能給水加熱

太陽能具有可再生、 無污染等巨大優勢， 是應用廣泛的新型綠色能源， 將其應用到建筑給排水設計中， 進行給水加熱， 可以有效節約能源， 并且根除了傳統方式下給水加熱造成的環境污染現象。 因此在進行建筑給排水節能設計時， 應合理運用太陽能加熱裝置， 并結合建筑給排水管網特點、 居民生活用水習慣， 對太陽能加熱裝置進行合理配置和優化， 對太陽能給水加熱技術進行合科學合理的設計優化， 同時可以通過單獨布置太陽能加熱裝置的方式， 結構高層建筑給水加熱難題。 充分利用太陽能給水加熱技術， 對降低建筑給排水能量損耗， 貫徹節能理念， 促進綠色經濟發展有著現實意義。

4 結語

隨著我國經濟的高速發展， 綠水青山就是金山銀山的節能觀念已深入人心， 由于傳統模式下的現代建筑給排水設計易造成水資源浪費及污染， 因此對當前建筑給排水設計方案進行合理改進， 對節能理念的實施有著重要意義。 本文通過分析建筑給排水管道特點， 對給排水系統進行相應的節能設計， 并提出一定的改進措施， 以期減少建筑給排水系統能耗， 促進水資源循環利用， 響應國家節能減排號召， 實現我國經濟的可持續發展。