孟超

摘要：城市化進(jìn)程的加快在提高城市人口數(shù)量和人均消費(fèi)水平的同時(shí)，極大推動了建筑業(yè)的發(fā)展，因此建筑業(yè)耗能耗水問題接憧而至。給排水系統(tǒng)是建筑的主要工程之一，同時(shí)也是主要的耗能耗水的建筑系統(tǒng)，因此做好建筑給排水節(jié)能節(jié)水工作是降低我國社會總耗能的重要途徑。以我國建筑給排水節(jié)能節(jié)水性能現(xiàn)狀為切入點(diǎn)，對節(jié)能節(jié)水應(yīng)用的重要性進(jìn)行分析，對建筑給排水中的節(jié)能節(jié)水措施展開探討并提出相關(guān)措施。

Abstract： The accelerating process of urbanization has greatly promoted the development of the construction industry while increasing the number of urban population and per capita consumption. Therefore， the problem of energy consumption and water consumption in the construction industry has come one after another. The water supply and drainage system is one of the major projects of construction， and it is also the main building system for energy consumption and water consumption. Therefore， building water supply and drainage for energy saving and water saving is an important way to reduce the total energy consumption in our society. Based on the current status of energy saving and water saving performance of water supply and drainage in our country， the importance of energy-saving and water-saving applications is analyzed. Energy-saving and water-saving measures in building water supply and drainage are discussed and relevant measures are proposed.

關(guān)鍵詞：建筑給排水；節(jié)能節(jié)水；措施研究

Key words： building water supply and drainage；energy saving and water saving；research on measures

中圖分類號：TU821 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1006-4311（2018）21-0272-03

0 引言

據(jù)產(chǎn)業(yè)研究院的《2013-2017年中國智能建筑行業(yè)市場前景與投資戰(zhàn)略規(guī)劃分析報(bào)告》相關(guān)數(shù)據(jù)顯示，我國建筑行業(yè)成為當(dāng)前耗能耗水的主要產(chǎn)業(yè)之一，根據(jù)報(bào)告數(shù)據(jù)可以將其歸為三大問題：一是建筑耗能量大，截止到2015年我國建筑總耗能在社會總耗能中的比例達(dá)到33%；二是城市化的加快提高了高耗能建筑的比例；三是節(jié)能節(jié)水觀念在建筑業(yè)中的應(yīng)用性不強(qiáng)。因此，在建筑給排水系統(tǒng)中加入節(jié)能節(jié)水設(shè)計(jì)以降低建筑耗能耗水總量，對提高建筑產(chǎn)業(yè)的運(yùn)行效率，減少社會資源浪費(fèi)具有重要意義。

1 在建筑給排水系統(tǒng)中應(yīng)用節(jié)能節(jié)水技術(shù)的意義

就我國的水資源看，當(dāng)前我國的淡水資源總量達(dá)28000億m3，淡水總量居世界第四，但由于我國國土面積較大且人口總量多，人均水資源僅為2300m3，從人均持有量看甚至不到世界平均水資源的四分之一。除此之外，我國正處于工業(yè)和服務(wù)業(yè)的高速發(fā)展階段，對各種自然資源包括水資源的需求量大且依賴程度高，因此消費(fèi)量也較大，根據(jù)2013年中國水資源公報(bào)顯示，2013年內(nèi)全國總用水量達(dá)6183.4億m3，依照該消耗勢頭發(fā)展下去，我國很快就會面臨水資源極度匱乏的問題。根據(jù)國家統(tǒng)計(jì)局信息顯示就我國耗能情況看，我國工業(yè)耗能在社會總耗能中的比重仍在持續(xù)加大，尤其是建筑、有色金屬以及電力等行業(yè)的耗能比值更是呈現(xiàn)上升趨勢，到2010年我國六大高耗能行業(yè)在社會能源總消耗量中的比重達(dá)到77%，并根據(jù)產(chǎn)業(yè)信息網(wǎng)相關(guān)數(shù)據(jù)顯示，截止到2015年，我國建筑、鋼鐵和電力等六大高消耗行業(yè)的工業(yè)消耗量增加值同比增長率將高達(dá)12.8%。綜合以上數(shù)據(jù)顯示，建筑業(yè)是我國社會高耗能產(chǎn)業(yè)之一，降低建筑業(yè)的耗能耗水指標(biāo)能夠有效緩解當(dāng)前我國水資源匱乏以及各項(xiàng)能源消耗過度的現(xiàn)狀。這就需要在建筑業(yè)中考慮到節(jié)能節(jié)水的思想，這里將集中針對建筑給排水設(shè)計(jì)中的節(jié)能節(jié)水措施展開研究，并給出一系列切實(shí)可行的建議和方案。[1]

2 節(jié)能節(jié)水設(shè)計(jì)在我國建筑給排水系統(tǒng)中的應(yīng)用現(xiàn)狀

在當(dāng)前我國建筑業(yè)過分追求建筑產(chǎn)量以提高企業(yè)市場占有率的實(shí)際情況下，由于建筑施工中節(jié)能節(jié)水設(shè)計(jì)的應(yīng)用無法直接提高企業(yè)利潤，因得不到相關(guān)部門的重視而處于薄弱環(huán)節(jié)。建筑給排水工程可分為給水系統(tǒng)和排水系統(tǒng)，從這兩大方面分析現(xiàn)階段節(jié)能節(jié)水在建筑給排水中應(yīng)用的主要問題并可總結(jié)為以下幾點(diǎn)：

2.1 建筑排水系統(tǒng)主要問題

一是排水系統(tǒng)超壓，排水系統(tǒng)主要用于排除生活、生產(chǎn)及工業(yè)用水污水，因而不需過大的壓力，尤其是用于排除生活用水過程中。而在實(shí)際生產(chǎn)生活過程中，排水系統(tǒng)由于過大的壓力不僅會造成水資源大量超壓出流，更需要消耗更多動力，從而造成水資源、電力資源以及其他相關(guān)能源的不必要浪費(fèi)。不僅如此，過大的壓力和動力會增強(qiáng)管道等傳輸介質(zhì)的振幅和頻率，進(jìn)而對各個(gè)運(yùn)輸管道造成破壞降低使用壽命。二是排水管道間的連接問題，管道與管道連接處需要通過各個(gè)精細(xì)配件進(jìn)行連接以保障正常的排水功能，而部分是施工人員由于工作能力或態(tài)度問題導(dǎo)致連接工作出現(xiàn)縫隙，從而造成水資源的大量浪費(fèi)。且多數(shù)管道都鋪設(shè)于地下，出現(xiàn)小面積的滲漏問題也不容易發(fā)現(xiàn)。

2.2 建筑給水問題

一是熱力系統(tǒng)不夠科學(xué)造成水資源浪費(fèi)，在生活生產(chǎn)中，當(dāng)需要用到熱水時(shí)通常需要先放出大量冷水，這部分冷水一年內(nèi)的累計(jì)值相當(dāng)可觀，造成了資源的嚴(yán)重浪費(fèi)；二是給水系統(tǒng)的壓力問題，給水去向一般為生產(chǎn)、生活、消防和聯(lián)合供水，除消防用水和部分工業(yè)生產(chǎn)用水對水壓要求較高外，大部分生活用水的供水壓力沒有必要設(shè)置過高，若適當(dāng)降低生活用水壓強(qiáng)能夠減少大量不必要的能源消耗量；三是在施工過程中選擇的衛(wèi)生器具的使用性能和耐用性不符合給水系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)，導(dǎo)致施工結(jié)束后給水管道的滲水甚至冒水現(xiàn)象屢次發(fā)生。

3 在建筑給排水中應(yīng)用節(jié)能節(jié)水的具體措施

3.1 將給水系統(tǒng)水壓控制在合理區(qū)間

根據(jù)我國給排水相關(guān)指標(biāo)的要求，我國建筑設(shè)計(jì)中衛(wèi)生器具給排水的水壓最佳區(qū)間為0.2-0.3MPa，高層建筑的給排水系統(tǒng)應(yīng)設(shè)置為豎向分區(qū)，生活用水的水壓最好控制在0.45MPa以下，若存在樓層較高或用水要求較高等特殊狀況時(shí)，生活用水的給排水壓強(qiáng)也應(yīng)控制在0.55MPa以內(nèi)。并且對于這種特殊情況，設(shè)計(jì)人員應(yīng)根據(jù)建筑樓層的具體高度以及其他相關(guān)因素作為核算指標(biāo)，以此確定水壓的最佳范圍，不同高度的樓層設(shè)置不同的供水水壓，樓層較低的可以將水壓控制在較低水平，較高的可以將水壓適當(dāng)調(diào)高，以防止過度消耗造成能源浪費(fèi)。除此之外，當(dāng)發(fā)現(xiàn)生活用水的水壓指標(biāo)不合理時(shí)，無論是在設(shè)計(jì)過程中還是在施工結(jié)束后都要對具體情況進(jìn)行針對性的分析和水壓控制研究。[2]

為保證生活供水水壓能夠長期維持在合理區(qū)間內(nèi)，在考慮到實(shí)際用水靜水壓力以及工作壓力限制的前提下，在給水系統(tǒng)中安裝減壓裝置，當(dāng)出現(xiàn)水壓過高時(shí)能夠?qū)λ畨合拗谱龅郊皶r(shí)有效的控制。傳統(tǒng)共用供水立管串聯(lián)減壓分區(qū)供水方式不能實(shí)現(xiàn)分區(qū)供水的目標(biāo)，由于串聯(lián)的特點(diǎn)需要消耗大量的動力才能將水供至高樓層區(qū)，選擇支管減壓能夠有效避免這種狀況（支管減壓裝置如圖1所示）。

可以使用比例式減壓閥和可調(diào)節(jié)式減壓閥作為豎向分區(qū)的供水裝置，要注意其中比例式減壓閥最好選擇垂直安裝的方式，而可調(diào)節(jié)式減壓閥最好選擇水平安裝，因此適用于配水支管的減壓。注意在選擇可調(diào)節(jié)是減壓閥的閥前壓力值與閥后壓力值的差值在0.4MPa以內(nèi)，而比例式減壓閥要注意將減壓的比例控制在4：1以內(nèi)，并要根據(jù)實(shí)際情況尤其是對噪音要求比較高的地區(qū)要適當(dāng)降低壓力閥的壓力值。

3.2 供水方式合理節(jié)能化發(fā)展

常速泵組+高位水箱管網(wǎng)疊加供水方式是當(dāng)前最節(jié)能的一種供水裝置之一，其裝置結(jié)構(gòu)圖如圖2所示，通過這種組合裝置的供水方式能夠有效利用市政供水壓力，并通過圖表不難看出該裝置中的水泵運(yùn)行效率都處在高效率階段，且水泵最大日最大時(shí)流量要比變頻調(diào)速泵組的流量少，一般來說只占變頻調(diào)速泵組的1/3-1倍左右，因此，高位水箱的供水過程更安全、合理、穩(wěn)定且節(jié)能。[5]

在實(shí)際建筑供給水系統(tǒng)中最常用的供水方式有氣壓供水、管網(wǎng)疊壓供水、變頻調(diào)速供水以及高位水箱供水四種方式，就水泵運(yùn)行情況看，只有高位水箱供水方式能夠使水泵都在高效段運(yùn)行；就耗能情況看，變頻調(diào)速供水方式耗能最多；就供水安全穩(wěn)定性能看，高位水箱的穩(wěn)定性最好而管網(wǎng)疊壓供水方式的穩(wěn)定性最差。因此，從節(jié)能節(jié)水方面看，管網(wǎng)疊壓和高位水箱最能滿足降低耗能耗水的需求，但在實(shí)際應(yīng)用過程中還要考慮到其他因素，結(jié)合經(jīng)濟(jì)、綠色等因素綜合考慮選擇最佳供水裝置。

3.3 嚴(yán)格節(jié)水器具和儀表的選擇標(biāo)準(zhǔn)

第一，采用新型節(jié)能的節(jié)水衛(wèi)生器具，具體選擇方式如下：一是采用節(jié)水型的大便器產(chǎn)品，傳統(tǒng)的大便沖洗箱需要消耗過量的水，從而導(dǎo)致水資源的過度浪費(fèi)，因此最好采用感應(yīng)式的出水方式并將簡易坐便器容積控制在6L以內(nèi)；二是公共浴室中的供給水方式將傳統(tǒng)雙管淋浴改為單管恒溫混合閥，通過保證管道初期的水溫減少需要放出冷水的量，若能夠配合紅外感應(yīng)裝置、腳踏閥淋浴器以及手拉延時(shí)自閉淋浴器等新型淋浴器能使節(jié)水效果更好，一般來說這種方式比傳統(tǒng)雙管淋浴方式多節(jié)約至少20%的水量；三是在家用浴池或工業(yè)水箱設(shè)置水位溢出警報(bào)，當(dāng)水位達(dá)到上限或即將達(dá)到水位上限時(shí)能夠及時(shí)發(fā)出預(yù)警，及時(shí)關(guān)閉開關(guān)防止水資源浪費(fèi)；四是在建筑綠地綠化用水過程中，改變傳統(tǒng)水管灌溉的方式為微噴滴灌的澆水方式，這樣既能滿足綠化正常灌溉用水，又能節(jié)約數(shù)量相當(dāng)客觀的水資源。[3]

第二，選擇更精確的用水計(jì)量裝置：一是無論是引入管還是入戶管都需要在水管上設(shè)置精密的水表，將用水量精確反映出來；二是學(xué)校及社會各個(gè)浴池改變原來統(tǒng)一繳費(fèi)不限時(shí)的營業(yè)方式，改為辦置洗浴卡統(tǒng)一刷卡洗浴的方式，根據(jù)實(shí)際用水量確定洗浴花費(fèi)，減少大眾的洗浴用水量。

3.4 合理利用太陽能資源，采用更節(jié)能的熱力系統(tǒng)

第一，合理開發(fā)利用太陽能等新型能源，太陽能是目前為止取之不盡，用之不竭的一種自然資源，并且適用于絕大多數(shù)地區(qū)，只要每年日照時(shí)數(shù)能夠達(dá)到1400小時(shí)、每年太陽輻射量在4200MJ/m2以上，且一年內(nèi)極端最低氣溫在零下45℃以上的地區(qū)都可以將太陽能作為供熱系統(tǒng)能源。并且使用太陽能相較于常規(guī)的熱力系統(tǒng)相比具有更高的經(jīng)濟(jì)價(jià)值，在太陽能資源豐富地區(qū)的增投資回收年限較短，一般來說回收日期在5-8年以內(nèi)，即使是太陽能資源比較枯竭的地區(qū)回收期限也能控制在15年以內(nèi)。第二，根據(jù)地區(qū)資源優(yōu)勢充分利用地表水源熱泵作為熱水供應(yīng)系統(tǒng)，在水文地質(zhì)條件豐富的地區(qū)可以充分發(fā)揮其地表水源優(yōu)勢，除此之外工業(yè)較發(fā)達(dá)的地區(qū)排放出的污水也可以作為水源熱泵進(jìn)行二次利用。第三，根據(jù)熱水的使用用途適當(dāng)調(diào)節(jié)水溫，由于管道在運(yùn)輸熱水的過程中會造成熱力資源的浪費(fèi)，并且由于管道內(nèi)外溫度差異會使設(shè)備中的熱損失隨著水溫的升高而增加，運(yùn)輸管道的熱力資源浪費(fèi)公式為：

Q=1.163∏DLK（1-η）[（tc+tz）/2-tj]

其中，Q表示管段熱損失；D表示管段的外徑（單位為m）；L表示管段長度（單位為m）；K表示無保溫管段的傳熱系數(shù)，在計(jì)算過程中一般取值為2.8W/m2·℃；H表示保溫管段的保溫系數(shù)，在無保溫的管段中取0，一般采用的系數(shù)值為0.6-0.8；tz表示管段終點(diǎn)的最終水溫（單位為℃）；tc表示管段起點(diǎn)的初始水溫（單位為℃）；tj表示管道外壁的空氣平均溫度（單位為℃），以盡可能消除管道內(nèi)外溫差對熱水管道熱損失計(jì)算過程造成的影響。[4]

從上述公式不難看出水溫與管道熱損失大致呈現(xiàn)正比的關(guān)系，因此適當(dāng)調(diào)節(jié)供水水溫能夠減少大量的熱損失，防止資源的過度浪費(fèi)。

4 總結(jié)

建筑業(yè)是我國工業(yè)耗能較高的產(chǎn)業(yè)之一，而建筑給排水設(shè)計(jì)是建筑的重要組成部分之一，同時(shí)也是造成建筑用水耗能的主要原因，因此做好建筑給排水設(shè)計(jì)的節(jié)能節(jié)水措施能夠節(jié)約大量的水資源和其他能源，促進(jìn)社會的綠色可持續(xù)發(fā)展。本文從控制及水系統(tǒng)水壓、采用常速泵組和高位水箱管網(wǎng)疊加的節(jié)能供水方式、選擇更精密的節(jié)水器具和儀器設(shè)備以及合理利用太陽能等熱力系統(tǒng)的角度出發(fā)，對節(jié)能節(jié)水觀念在建筑給排水設(shè)計(jì)中的應(yīng)用提出了一系列可行性建議。除此之外，節(jié)能節(jié)水的高效實(shí)施還需要廣大市民共同努力并提高節(jié)約意識，減少生活用水和工業(yè)污水量。

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