基于節能環保理念的工業建筑給排水系統設計

田雨辰

（華陸工程科技有限責任公司，西安 710065）

1 引言

近年來，各個行業頻頻發力，通過更新設備、開發新技術來提升資源利用率、 控制能耗。 但是就工業建筑用水現狀而言，一方面，城市總用水量中工業給排水用量持續增加；另一方面，我國有關水循環利用、水污染治理的研究實踐還不夠成熟， 水資源利用效率有待進一步提升， 水源不足問題依舊嚴峻。 所以，加強工業建筑給排水節能環保設計的研究具有重要現實意義[1]。

2 工業建筑給排水節能環保設計的積極意義

2.1 經濟性強

工業建筑的核心是實現盈利，所以，工業建筑設計各環節都應盡可能體現經濟性，而通過節能環保設計，能幫助工業建筑達到盈利的目標[2]。 隨著我國經濟、科技的日益發展，城市周邊工業建筑越來越多， 但許多工業建筑都體現出節能保護設計滯后，浪費了大量水資源，如此既會加大工業建筑日常的使用成本，也偏離了國家建設環境保護型經濟軌道。

2.2 保護環境

工業建筑在生產作業中會用到大量水資源， 且產生許多廢水。 落實給排水的節能環保設計，能減少工業建筑帶給周邊環境的影響，保護生態環境。

2.3 有助于人們生活質量的提升

許多工業建筑建設在生活區域附近，所以，工業建筑的環保性也會影響周邊居民的日常生活，故此，通過優化工業建筑給排水節能設計，利于周邊居民生活質量的提升，且利于企業塑造良好的外部形象。

3 工業建筑給排水系統設計中存在的問題

3.1 給水系統

目前， 部分工業建筑給水系統存在一些位置水壓過大的問題。水壓過大會在一定程度上影響閥門和設備。倘若給排水系統水力參數計算不合理，可能發生系統內部水壓不穩等情況，導致給水管道出現水錘等現象， 給日常生產帶來很大影響[3]。另外，給水系統的密封設計不到位，還會誘發漏、滴、跑等問題，進而浪費水資源。 當前國內許多設計人員在著手系統設計時，采用了擁有節水效果的用水器具，一些節水器甚至能實現50%的節水效果。

3.2 排水系統

清潔下水、生活廢水、生產廢水等，是工業企業的主要污水種類。 倘若挑選的管件材質與實際排水需求不相符，可能導致管道腐蝕乃至于破損，進而出現污水滲漏、外泄等環境污染問題，且在一定程度上影響建筑結構[4]。與此同時，由于排水管道配件多布設于地下，當這部分管件出現滲漏情況時，處理與維護的難度很大，因此，要落實材料的擇優選擇，選取具有良好防腐性能的材料。 并且，為了獲得更理想的水資源回收率，應在系統內設置水資源回收裝置。 部分企業還應用傳感器對管道狀態進行有效監測，以保證泄漏問題得到及時發現和處理。

3.3 熱水系統

現如今， 許多工業建筑所用熱水供應系統都存在一定缺陷，譬如，配水裝置開啟后，要先靜置已經加熱的水，才可滿足企業用水需求，然而在此期間，會由于溫度較低排放掉大量冷水。 雖然此種運行模式能夠確保正常使用熱水設施，但并未二次利用被排放的冷水，進而較大程度浪費了水資源[5]。

4 工業建筑給水系統節能環保設計及措施

4.1 合理利用市政水壓

工業建筑廠房給排水設計過程中， 應盡量采用市政供水管網直供， 通過市政供水管網壓力滿足廠房地層建筑的供水要求， 避免由于加壓導致能耗提升， 實現資金成本的有效節約。 在設計時，針對2 層以下建筑利用城市供水管網完成水源地供應，超過3 層的建筑則采用合理的加壓方式，使供水質量得到保障[6]。 在展開具體設計前，應和城市供水部門進行溝通協商，保證管道連接無異常，使供水效果得以改善。 同時，還可以采用疊壓供水的方式。 此模式能提高管控的自動化水平，當水壓達標后， 會自動關閉水泵， 在水壓降低時會自動開啟水泵，實現水源供應的自動化控制，任何時間水源供應都充足，且減少了剩余水頭。 并且，應在城市給水管的引入管進行倒流防止器的安裝。 倒流防止器的組成結構是2 個止回閥、1 個水力控制排水閥，排水閥在止回閥中間。 在發生滲漏現象，或者止回閥閥后壓力超過閥前壓力時，受壓差所致的水力作用，排水閥能實現自動排水。 結合CEES184:2005《給水系統防回流污染技術規程》，為了更有效地避免建筑內部水出現倒流的情況，需要應用倒流防止器，且能使水質得到有效保障。

4.2 采用變頻調速水泵

工業建筑供水主要為水泵和水箱聯合， 為了避免用水點壓力過高，增設減壓裝置，實現能耗的節約。 因為這種供水方式容易造成電機啟動頻繁，會嚴重浪費電能，因此，應盡可能采用變頻調速水泵供水，根據水量來有效調節水泵電機轉速，需水量大，電機轉速增加，反之則轉速減小，如此一來電機將不會頻頻啟動，減少電能的消耗。 現如今，變頻調速水泵供水系統功能較為完備，節電效果較好。 將該技術應用到工業建筑給排水系統設計中，能更好地體現節能環保的原則。

4.3 水池密封及管材選擇

工業建筑水池建設于地下室，采用不銹鋼拼裝，人孔設密封蓋。 同時池內爬梯和管道應采用不會對給水質量產生影響的環保、綠色材料和涂料，所選涂料、材料需通過衛生部門檢驗。 以往工業建筑的儲水池（箱）材料主要為鋼板，但是鋼板水池（箱）表面防腐涂層容易出現脫落，繼而會增加水中鐵、錳的含量，腐蝕水箱。 同時，鍍鋅鋼管是過去工業建筑的常用給水管材，隨著時間的推移，此種材料會發生腐蝕，進而損害鋼管內壁的平滑度，而細菌容易在凹陷處滋生，對水質產生影響。隨著鍍鋅鋼管弊端愈加明顯， 近些年工業建筑給水系統開始采用銅管、不銹鋼管、聚丙烯管等管材，相比于鍍鋅鋼管其中一些管材具有更明顯的經濟優勢，造價要更低。 故此，在進行給水管材選擇前，要對建筑與用水性質展開細致分析，提高選材的合理性與針對性。 建議采用當前衛生部門推薦的一些優質水箱產品，如搪瓷鋼板水箱、組合式玻璃鋼水箱等，隨著我國不斷倡導節能環保的理念，這些產品將在舞臺上大放異彩。

4.4 科學把控總用水量

總水量的控制可采用如下措施：（1）生活水池規模的規劃，優化設計其高度，使水泵作業壓力降低；（2）通過開展相應培訓強化員工節水意識， 促使其良好用水習慣的養成；（3）工作區減少減壓閥的設置，采取并聯豎向給水泵分區，平衡各點的供水壓力；（4）注重節水器具的使用。

5 工業建筑排水系統節能環保設計及措施

5.1 廢水零排放

二次開發與利用水資源，是達成節能環保目標、提升水資源利用率的有效舉措。 在著手工業建筑給排水設計時，要注重回收處理生活污水和工業廢水，通過凈化、沉淀等手段，將污廢水中的有害物質分離，使水恢復清澈[7]。然后，把經過凈化的水源用于沖洗和道路噴灑等環節，避免浪費水資源。 同時，設計排水系統時， 應進行生產污水和生活污水分流處理系統的設置，分離與處理兩者，盡可能在工業生產中進行回用。 雖然此種節能環保技術在前期需要較多成本， 但從長遠來看更利于工業建筑經濟效益的獲取，降低水資源支出。

5.2 合理利用雨水

為了實現水資源消耗的減少，可合理利用自然降水，既有助于工業建筑供水量的保障，也利于減少浪費與損失。 當前一些工業建筑會直接向市政管道排放自然降水， 這種做法既會增大市政管道的運行負荷，也是對資源的浪費。 對此，要考慮如何科學調蓄、 回用、 處理工業建筑屋面雨水及廠區地面雨水，完成雨水收集回用系統的設計。 譬如，在降雨之后將雨水引入沉淀池處理，隨后排放到蓄水池。 蓄水池內的水能用作綠化噴灑和灌溉等，實現水資源能耗的降低。 雨水處理設計先要展開水量平衡計算， 保證有效收集與利用雨水， 便于成本控制。 總之合理利用雨水，有助于工業建筑自來水使用比重的降低、水資源利用率的提升。

5.3 科學選用管材

管材選擇是否合理，直接關系著管道漏損、破裂等情況的發生概率。 若忽視管材，既會給建筑質量產生很大影響，埋下安全隱患，也可能嚴重污染水質。 具體設計時應根據排水管的不同，采用相應的管材，譬如，使用鋼塑復合管作為地下集水坑的污廢水排水管、排水橫支管使用具有良好耐酸堿、耐腐蝕性能的UPVC 塑料排水管； 開水爐處排水管則使用離心澆鑄柔性接口排水鑄排管，用不銹鋼管箍連接；使用鋼塑復合管作為地下集水坑的污廢水排水管。

6 廠區熱水系統熱源的節能設計

在綠色低碳背景下， 工業建筑給排水設計可借助太陽能技術和空氣源熱泵的熱水供應系統， 或是進行智能建筑熱水系統設計，以實現熱水供水系統的創新。 一方面，為確保連續供應熱水， 智能建筑熱水系統設計多采用立管和干管循環系統。 實際運行時管道內同時存儲熱水和冷水。 若需用熱水，要先把剩余冷水排出，以保證熱水循環。 伴隨系統的不斷運行，管道內將存儲更多的冷水，也將有更多冷水需排放，如此一來就會浪費水資源。 所以，應采用冷熱水系統同源同式。 閉式系統的承壓式空氣源熱泵熱水系統。 一次加熱式熱泵主機為空氣源熱泵，貯熱水箱是水箱變頻泵組、無負壓設備或承壓式水箱的綜合運用，容積式電加熱器為輔助熱源，能夠保證同源同式的良好實現，有效控制無效冷水量，使冷水壓力得到充分利用，冷熱壓力同源末端擁有相同的壓力，水箱為閉式，系統為下行上給式，能夠取得更顯著的節水節能效果。 另一方面，設計太陽能熱水系統時，要考慮運行管理條件、集熱系統布置方式、集熱器類型和承壓能力等因素，來選擇開式太陽能集熱系統或是閉式太陽能集熱系統。 著手設計時，為了實現熱水耗熱量的良好控制，冗余量要盡可能減少，衛生器具的小時與一次用水定額、水溫建議按照低限取值。 并且，加強智能無機房梯級貯熱裝置或是無動力集熱循環太陽能熱水系統等新技術的應用，保證冷熱水轉換效率良好，提高水資源利用率，且避免二次污染。 此外，為了避免傳熱中出現散熱，應選擇擁有良好隔熱性能的材料，保證熱水充足供應。

7 結語

建筑業需要高度關注如何在確保工程質量的前提下，優化工程的給排水設計，繼而有效節約資源、落實環境保護。 為了推動我國工業行業的良好發展，保證工業正常生產，保護生態環境，提高周邊居民生活質量，需要設計人員在進行給排水設計時，科學選擇設備材料、積極應用清潔能源和新技術、做好熱水系統熱源的節能設計等，從而保證建筑給排水系統能夠良好體現節能環保理念，更大程度提高工業建筑的經濟效益。