節能減排技術在建筑給排水設計中的應用

文／李杰 高郵市建筑設計院有限公司 江蘇高郵 225600

1、建筑給排水系統節能減排技術應用的意義

近年來，高層建筑數量不斷增加，使撲救火災難度大幅度增加。火災是危害公共安全的主要災害，21世紀后，各國高層建筑迅速發展，火災發生次數不斷增多。為了避免火災發生，降低火災損失，需要設置科學可靠的消防給排水系統。隨著大氣污染加劇，人們意識到節能減排綠色建筑的重要性，高層建筑消防給排水高層設計具有更高要求。

1.1 給排水系統節能減排是建筑綠色發展的要求

目前，我國加快全面建成小康社會，城鎮化是人們生產生活方式向城市轉型的歷史過程，改革開放后我國城鎮化率不斷提高，各大城市的高層建筑是城市化發展產物，高層建筑興起解決了部分城市化問題。隨著高層建筑綜合體的發展，建筑行業的建筑高度面積不斷發展，對建筑機電設備提出更高要求，其中建筑給排水系統普遍應用于高層建筑。我國積極響應可持續發展主題，建筑業是資源能耗最大的產業，目前建筑業節能減排任務艱巨，給排水系統節能減排是建筑節能的重要部分，加強給排水系統節能減排是建筑綠色發展的要求。

1.2 給排水系統節能有利于建筑可持續發展

住建部要求北方城市集中供熱新建建筑按照用熱量計費，節能減排規劃推動能效水平提高成為主要任務，從規劃技術等方面推進建筑節能。節能減排要求提高機電系統節能效率，采用新型設備更新落后耗電設備，對電機系統實施變頻調速等節能改造率。可持續發展是我國發展的重要指導，能源有效利用度成為評價建筑物先進的重要指標。給排水系統是建筑物的重要部分，現有的給排水技術動力設備中主要應用變頻技術，現有的節能給排水安全方式仍存在缺陷。有必要加強建筑給排水系統設計中的節能減排技術研究。

2、建筑給排水設計節能減排技術研究

2.1 應用節能配水器具

我國建筑行業快速發展帶動給排水專業的發展，可以借鑒發達國家的相關技術，實現建筑給排水設計的快速發展。需要規范實施公共建筑節能設計標準，建立公共建筑模型數據庫，提出推廣運用高質量閥門管材，推廣雨水收集利用技術。傳統鍍鋅鋼管易生銹，鍍鋅鋼管長期使用會導致接頭處腐蝕滲水，PVC管可以解決鍍鋅鋼管存在的問題。根據民用建筑節水設計標準，公共衛生水龍頭采用紅外自動感應式控制，節水型噴頭噴水量約9L/min，合理運用節能型配水器具對建筑節水具有重要意義。

2.2 合理選擇變頻水泵

城市需要合理利用雨水資源，按照城鄉供水管理條例規定，新建建筑需要配套建設雨水收集利用系統。目前，節能減排得到群眾的廣泛關注，建筑給排水設計需要深入節能減排理念，有關節能減排設計的研究較多。高層建筑中，低區給排水要重點考慮市政給水管網，重視生活給水管道減壓節流，管道出水壓力過大會突發超壓出水流問題，導致出現水壓過高引起水資源浪費。科學合理地選擇變頻水泵可以避免傳統供水系統帶來的不利影響，與普通供水設備相比，變頻調速裝置可以節約30%的能量。

3、建筑給排水系統節能減排設計現狀

3.1 管道配件選擇不當

現代城市建筑中，給排水高層建設會耗費較多資金，排水系統主要利用各種管道及附屬結構排出生活污水，建筑設計者需要根據規范做好給排水系統設計，目前建筑給排水系統設計問題主要包括管道配件問題、排水污染問題等。城市給水網建設規劃通常以增強供水管網壓力的方式為主，高層建筑物給排水管道設計中，需要設計人員選擇合適的給水應用設施，保證給水構件應用質量。實際設計中，受人工成本等因素限制，部分設計人員對管道工作判斷出現平偏差會導致出現管道泄漏等問題。

3.2 排水管道泄漏

部分建筑物可能出現供水不足、供水系統能耗較大等問題，原因可能是用戶未掌握水流速度導致水資源浪費。一些建筑物給排水系統距離較近，建筑物供水系統包括熱水供應，部分給水系統設計不合理會導致等待時間長。建筑物設計未對熱水循環系統優化，熱水循環管道設計中未采取保溫措施。建筑總體排水管道通常設置在地下深處，排水管道發生泄漏會對周圍土地造成污染。部分建筑物排水系統水壓設置不足，建筑物給排水設計不合理會影響居民生活質量。

4、建筑給排水系統節能減排技術設計應用

我國能源總量豐富但能源利用率較低，與我國經濟實力與國際地位不相稱。近年來，我國城鎮給排水系統得到廣泛應用，城鎮人口平均綜合用水量為300L/d，使用給水前置設備每年可以節省給水能耗100.4億kWh。加強建筑給排水系統節能減排技術設計具有重要意義，合理對給水管道進行節流減壓處理、有效使用雨水資源、應用性能較好的設備，可以促進建筑給排水系統節能減排。建筑小區中水系統如圖1所示。

圖1 建筑小區中水系統

4.1 優化供水管道設計

市政工程中，供水管道水壓不變時，高層建筑易出現供水困難問題，改善水壓問題能夠保證高層建筑正常供水。高層建筑給排水系統設計時需要優化原有供水管道，減少建筑物對水資源的消耗。建筑物給排水設計中需要采用不同的管道設計方法，高層住戶采用普通給排水管道，底層用戶采用市政工程給排水管道，保證高層用戶正常供水。建筑工程熱水主要由電能加熱，可以采用太陽能為熱能供源，保證使用清潔能源。目前，我國太陽能利用技術成熟，許多建筑供水系統應用太陽能實現熱能供應。城市中水系統如圖2所示。

圖2 城市中水系統

4.2 合理選擇管道材質

目前，我國開始限制建筑給水管道的最大壓力值，通常根據用戶用水量制定值域。給排水系統設計中，以用戶用水量為參考數據，對污水進行集中處理，減少環境污染。實際應用水超過額定水量會對機器造成損壞。給排水管道減壓處理中需要綜合考慮多種因素，供水管道工程涉及多種設備，管道的選材通常選用金屬材質，但金屬管道長期使用對人體健康造成危害，可以選用PVC管道避免出現生銹情況，保證水資源清潔。在給排水系統設計中綜合考慮相關因素，能夠保證水資源最大利用率。屋面雨水收集與工藝流程如圖3所示。

圖3 屋面雨水收集與工藝流程

4.3 改進中水管道設計

近年來，工業廢水大量排放使區域水資源生態環境污染嚴重。需要開展中水管道回收處理工作，綜合處理小區日常生活工業污水，實現節約小區水資源回收處理，減少工業廢水對區域生態資源的污染。設計人員應關注中水管道設計，水管道連接距離嚴格控制為0.5m，中水管道布設選在小區排水管上方與小區飲水管下方。設計人員需要加大給排水系統的性能設計，避免出現小區水資源受到嚴重污染等現象。

4.4 正確選擇新型的或節水型的管道與水壓儀表

隨著城市高層建筑的數目越來越多，建筑給排水管道的設計成為了建設重點，高層建筑在管道設計需要考慮更多的因素，管道和水表儀器為了減少誤差必須加大對新型管材的研發。如靜音管和管材的開發和應用，減少了給排水管道的熱塑性損失和管道阻力的損耗，減少因長期使用熱塑性鍍鋅鋼管材而造成的嚴重水質和環境污染，實現了節水環保節能目的。其次，相關配件的選擇也要經濟與性能綜合考慮。因為配水型衛生器具是整個建筑給水管理系統的核心和終端，設計者通常應該在裝修成本允許的范圍內進行選擇配水器具使用充氣閥芯水龍頭、陶瓷閥芯水龍頭、節水腳踏延時開關自閉閥和節水腳踏開關淋浴器等，減少濺水，最大限度的有效節約用水。裝修用戶在選擇裝修的配水器具時候，我們可以盡量選擇采用沖水量小、采取真空吸力的坐便器，雙檔自動沖洗，減小沖水量，節約日常的用水。此外，設計者在裝修時還要根據自己的物業管理和裝修業主的實際要求來為設計者選擇合適的水表，水表一般要同時具備自動閥控、抄表和預付費三種功能，合理的控制水量。

4.5 優化消防貯水池設計

在提高高層建筑給排水系統的節能減排性能時，設計人員需要優化消防貯水池設計。近年來，人們越來越關注建筑消防安全問題。與高層建筑中的居民生活用水量相比，消防用水量更大。因此，消防貯水池不僅需要滿足滅火需求，還需要滿足火災延續期間的用水需求。火災事故具有突發性和不確定性，當水不流動并且長時間儲存在貯水池中時，水質會發生變化，甚至出現二次污染的情況。為滿足生活用水水質要求，工作人員需要經常更換消防貯水池內的水，而這又造成了水資源的嚴重浪費。因此，為避免水資源浪費，在開展高層建筑給排水系統設計工作時，設計人員應優化消防貯水池設計，將消防貯水池和生活貯水池分開建設，從而保證消防貯水池的獨立性，在延長消防貯水池的換水周期的同時，避免影響建筑生活用水質量。此外，設計人員還可以將消防貯水池與園林水景或游泳池相結合，進一步提高水資源的利用率。在設計高層建筑時，設計人員可以讓一個消防貯水池同時供應多個建筑。當水壓較低時，工作人員可以利用加壓水泵來滿足高層建筑的用水量。

4.6 充分利用雨水，提高水資源利用率

雨水再利用是當前解決水資源短缺問題的有效方式之一。因此，為實現高層建筑給排水系統設計的綠色化，設計人員應充分利用雨水資源，提高水資源利用率，最大化地節約水資源，實現節能減排目標。具體而言，在設計高層建筑給排水系統時，設計人員應以收集雨水為目的來設計建筑結構，并且采取相關處理措施，使處理后的雨水達到中水標準。處理后的雨水可應用于綠化、廁所沖洗等，從而有效減少水資源的浪費。雨水再利用的整個流程為：工作人員先將雨水引入雨水沉砂池，經過初步凈化后，使其流入蓄水池，并且對其進行氯消毒，最終將其排入中水管道系統。雨水再利用能夠減少水資源污染，從而在保證居民正常生活質量的同時，有效減輕當地的用水負擔。另外，在設計高層建筑地下給排水系統時，設計人員應做好自然采光與通風設計，科學合理地設置通風口和井下格局，最大限度地減少電力通風設備和動力風孔的使用數量。在鋪設地下輸水管道時，設計人員需要根據具體的地下環境狀況來確定管道分節的長度。對于井下環境惡劣、積水很深的區域，設計人員可以根據實際情況來增設維護工具暗格箱。中水循環系統的主要作用是，實現水資源循環利用，提高水資源的利用率。在設計中水循環系統時，設計人員應控制好水壓，因為這將直接關系到建筑的節水效果，水管壓力過大還會造成安全問題。因此，設計人員應根據建筑頂層供水需求來選擇合適的給排水管道，從而在保證給排水系統運行的穩定性和安全性的同時，減少水資源的浪費。

4.7 建立完善的建筑內部循環熱水供應系統

為實現高層建筑給排水系統的節能減排目標，在開展建筑節能減排設計工作時，設計人員應將綠色環保、節能減排理念落實到設計的各個環節中。高層建筑節能減排設計不僅需要滿足人們越來越高的生活質量要求，還需要避免資金浪費。目前，雖然熱水系統在住宅小區中的應用越來越廣泛，但是許多住宅小區仍存在熱水供應不足的問題，這不僅影響了房屋建筑的舒適性，還造成了水資源浪費。因此，在設計高層建筑內部循環熱水供應系統時，設計人員需要保證熱水溫度達到設計標準，避免出現無效冷水的情況，從而減少給排水系統運行過程中水資源的浪費。此外，設計人員還應做好阻力平衡設計以及熱水管網布置設計，完善循環熱水供應系統，并且根據相關建筑設計標準要求，綜合考慮成本與工期，保證循環熱水供應系統的科學性和合理性，從而避免水資源浪費。

結束語：

隨著我國經濟快速發展，城市居住人口不斷增加，建筑規劃設計工作需要順應可持續發展原則，合理運用市政管網給排水余壓，達到城市能源清潔綜合利用目的。文章通過建筑物給排水系統分析，應用節能減排技術對給排水系統進行設計，控制水流速度減少水資源浪費，通過應用太陽能裝置對水進行恒溫加熱。未來建筑發展中，積極應用節能減排技術對給排水系統進行優化設計，大力宣傳節能理念，提高水資源利用率。