建筑節(jié)能技術(shù)在給排水設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

黃伯雙，王建森，何永成

（河南省天域園林工程有限公司，河南 潢川 465150）

1 建筑節(jié)能的概念

建筑節(jié)能，在發(fā)達(dá)國(guó)家最初為減少建筑中能量的散失，現(xiàn)在則普遍稱為“提高建筑中的能源利用率”，在保證提高建筑舒適性的條件下，合理使用能源，不斷提高能源利用效率。

建筑節(jié)能具體指在建筑物的規(guī)劃、設(shè)計(jì)、新建（改建、擴(kuò)建）、改造和使用過(guò)程中，執(zhí)行節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)，采用節(jié)能型的技術(shù)、工藝、設(shè)備、材料和產(chǎn)品，提高保溫隔熱性能和采暖供熱、空調(diào)制冷制熱系統(tǒng)效率，加強(qiáng)建筑物用能系統(tǒng)的運(yùn)行管理，利用可再生能源，在保證室內(nèi)熱環(huán)境質(zhì)量的前提下，減少供熱、空調(diào)制冷制熱、照明、熱水供應(yīng)的能耗。

2 建筑節(jié)能的適用范圍

建造過(guò)程中的能耗，包括建筑材料、建筑構(gòu)配件、建筑設(shè)備的生產(chǎn)和運(yùn)輸以及建筑施工和安裝中的能耗。使用過(guò)程中的能耗，包括房屋建筑和構(gòu)筑物使用期內(nèi)采暖、通風(fēng)、空調(diào)、照明、家用電器、電梯和冷熱水供應(yīng)等的能耗。建筑節(jié)能包括范圍的能耗 一般占一國(guó)總能耗的30%左右。隨著我國(guó)建筑節(jié)能新標(biāo)準(zhǔn)出臺(tái)，門窗節(jié)能產(chǎn)品倍受市場(chǎng)青睞。目前，我國(guó)建筑能耗已占全社會(huì)總能耗的40%;而門窗能耗又占建筑能耗的45%～50%，據(jù)相關(guān)專家預(yù)測(cè)未來(lái)門窗節(jié)能新技術(shù)將成為建筑節(jié)能重點(diǎn)。

3 減少能源總需求量的建筑節(jié)能技術(shù)

（1）建筑規(guī)劃與設(shè)計(jì)。在建筑規(guī)劃和設(shè)計(jì)時(shí)，根據(jù)大范圍的氣候條件影響，針對(duì)建筑自身所處的具體環(huán)境氣候特征，重視利用自然環(huán)境(如外界氣流、雨水、湖泊和綠化、地形等)創(chuàng)造良好的建筑室內(nèi)微氣候，以盡量減少對(duì)建筑設(shè)備的依賴。具體措施可歸納為以下三個(gè)方面：合理選擇建筑的地址、采取合理的外部環(huán)境設(shè)計(jì)(主要方法為：在建筑周圍布置樹(shù)木、植被、水面、假山、圍墻);合理設(shè)計(jì)建筑形體(包括建筑整體體量和建筑朝向的確定)，以改善既有的微氣候;合理的建筑形體設(shè)計(jì)是充分利用建筑室外微環(huán)境來(lái)改善建筑室內(nèi)微環(huán)境的關(guān)鍵部分，主要通過(guò)建筑各部件的結(jié)構(gòu)構(gòu)造設(shè)計(jì)和建筑內(nèi)部空間的合理分隔設(shè)計(jì)得以實(shí)現(xiàn)。同時(shí)，可借助相關(guān)軟件進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，如運(yùn)用建筑陰影模擬，輔助設(shè)計(jì)建筑朝向和居住小區(qū)的道路、綠化、室外消閑空間及利用CFD軟件，分析室內(nèi)外空氣流動(dòng)是否通暢。

（2）圍護(hù)結(jié)構(gòu)。建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)組成部件的設(shè)計(jì)對(duì)建筑能耗、環(huán)境性能、室內(nèi)空氣質(zhì)量與用戶所處的視覺(jué)和熱舒適環(huán)境有根本的影響。一般增大圍護(hù)結(jié)構(gòu)的費(fèi)用僅為總投資的3%～6%，而節(jié)能卻可達(dá)20%～40%。通過(guò)改善建筑物圍護(hù)結(jié)構(gòu)的熱工性能，在夏季可減少室外熱量傳入室內(nèi)，在冬季可減少室內(nèi)熱量的流失，使建筑熱環(huán)境得以改善，從而減少建筑冷、熱消耗。首先，提高圍護(hù)結(jié)構(gòu)各組成部件的熱工性能，一般通過(guò)改變其組成材料的熱工性能實(shí)行。其次，根據(jù)當(dāng)?shù)氐臍夂?、建筑的地理位置和朝向，以建筑能耗軟件DOE-2.0的計(jì)算結(jié)果為指導(dǎo)，選擇圍護(hù)結(jié)構(gòu)組合優(yōu)化設(shè)計(jì)方法。最后，評(píng)估圍護(hù)結(jié)構(gòu)各部件與組合的技術(shù)經(jīng)濟(jì)可行性，以確定技術(shù)可行、經(jīng)濟(jì)合理的圍護(hù)結(jié)構(gòu)。

（3）提高終端用戶用能效率。高能效的采暖、空調(diào)系統(tǒng)與上述削減室內(nèi)冷熱負(fù)荷的措施并行，才能真正地減少采暖、空調(diào)能耗。首先，根據(jù)建筑的特點(diǎn)和功能，設(shè)計(jì)高能效的暖通空調(diào)設(shè)備系統(tǒng)，例如：熱泵系統(tǒng)、蓄能系統(tǒng)和區(qū)域供熱、供冷系統(tǒng)等。然后，在使用中采用能源管理和監(jiān)控系統(tǒng)監(jiān)督和調(diào)控室內(nèi)的舒適度、室內(nèi)空氣品質(zhì)和能耗情況。如歐洲國(guó)家通過(guò)傳感器測(cè)量周邊環(huán)境的溫、濕度和日照強(qiáng)度，然后基于建筑動(dòng)態(tài)模型預(yù)測(cè)采暖和空調(diào)負(fù)荷，控制暖通空調(diào)系統(tǒng)的運(yùn)行。在其他的家電產(chǎn)品和辦公設(shè)備方面，應(yīng)盡量使用節(jié)能認(rèn)證的產(chǎn)品。如美國(guó)一般鼓勵(lì)采用“能源之星”的產(chǎn)品，而澳大利亞對(duì)耗能大的家電產(chǎn)品實(shí)施最低能效標(biāo)準(zhǔn)(MEPS)。

（4）提高總的能源利用效率。從一次能源轉(zhuǎn)換到建筑設(shè)備系統(tǒng)使用的終端能源的過(guò)程中，能源損失很大。因此，應(yīng)從全過(guò)程(包括開(kāi)采、處理、輸送、儲(chǔ)存、分配和終端利用)進(jìn)行評(píng)價(jià)，才能全面反映能源利用效率和能源對(duì)環(huán)境的影響。建筑中的能耗設(shè)備，如空調(diào)、熱水器、洗衣機(jī)等應(yīng)選用能源效率高的能源供應(yīng)。例如，作為燃料，天然氣比電能的總能源效率更高。采用第二代能源系統(tǒng)，可充分利用不同品位熱能，最大限度地提高能源利用效率，如熱電聯(lián)產(chǎn)(CHP)、冷熱電聯(lián)產(chǎn)(CCHP)。

4 建筑節(jié)能技術(shù)在給排水設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

根據(jù)我國(guó)目前建筑供水、用水的特點(diǎn)給排水節(jié)能設(shè)計(jì)的要點(diǎn)主要集中在三個(gè)方面：一是利用清潔、環(huán)保型能源(如太陽(yáng)能等)作為建筑熱水供應(yīng)設(shè)備；二是合理利用市政管網(wǎng)的余壓，采用分區(qū)供水方式并使用節(jié)能效果顯著的供水設(shè)備設(shè)施；三是節(jié)能、節(jié)水型的衛(wèi)生器具，節(jié)水型的衛(wèi)生器具能夠有效地減少水的消耗量，而且對(duì)降低供水能耗也有著重要的意義。

（1）合理利用市政供水管網(wǎng)余壓。盡管城市市政供水管網(wǎng)壓力可能不同，但普遍在0.2～0.4MPa之間，五層以內(nèi)的建筑的供水壓力基本上是可以滿足的。但隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，土地資源越來(lái)越趨于緊張，為了提高土地的利用效率，城市建筑出現(xiàn)了越來(lái)越多的小高層、高層，甚至超高層建筑，這些建筑的樓層遠(yuǎn)遠(yuǎn)多于五層，因此，為了滿足正常供水，必須采用二次加壓技術(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)建筑的正常供水。此時(shí)，合理利用市政管網(wǎng)壓力，采用分區(qū)的供水方式可以非常有效地減少二次加壓的能量消耗。這樣設(shè)計(jì)還避免了低樓層管網(wǎng)壓力過(guò)高帶來(lái)的生活不便及其水資源的浪費(fèi)。

（2）采用無(wú)負(fù)壓變頻供水設(shè)備。儲(chǔ)水池、加壓水泵、高位水箱等是二次加壓供水的主要設(shè)備，但二次加壓供水一直都沒(méi)能解決二次污染的問(wèn)題，而且能源消耗相比其它方式也偏大，在新型建筑給排水設(shè)計(jì)中已經(jīng)不是最佳方案，而采用環(huán)保性更好、能源消耗更少的無(wú)負(fù)壓變頻供水設(shè)備成為首選。原因主要以下幾個(gè)方面：一是可以有效地降低成本。采用無(wú)負(fù)壓變頻供水設(shè)備不需要二次加壓供水方式中的儲(chǔ)水池和水箱，降低了建造成本；二是對(duì)環(huán)境的污染更小。二次加壓供水是需要將水輸送到儲(chǔ)水池或水箱，水在儲(chǔ)水池或水箱存放過(guò)程中，可能會(huì)有大量的微生物生長(zhǎng)，導(dǎo)致水的污染。無(wú)負(fù)壓變頻供水設(shè)備供水時(shí)，水不需要儲(chǔ)存，減少了污染；同時(shí)節(jié)能效果突出。傳統(tǒng)二次供水方式首先加壓將水輸送到儲(chǔ)水池，然后再一次加壓進(jìn)行供水，這樣造成了能源的浪費(fèi)。而采用無(wú)負(fù)壓變頻供水設(shè)備進(jìn)行二次供水，設(shè)備的水泵是跟市政管網(wǎng)是直接連接的，可以有效地利用原有市政管網(wǎng)壓力供水；節(jié)水效果突出。常規(guī)的二次供水方式的儲(chǔ)水池或水箱都是混凝土結(jié)構(gòu)，抗?jié)B防漏性能一般，不可避免地存在著跑冒滴漏現(xiàn)象，雖然量不是很大，但日積月累，造成的浪費(fèi)也是非常驚人的。而且為了防止水的污染，需要定期清理儲(chǔ)水池或水箱，無(wú)負(fù)壓變頻供水設(shè)備供水方式基本上不會(huì)出現(xiàn)上述的這種情況。

（3）充分利用清潔、環(huán)保型能源。采用清潔、環(huán)保型能源對(duì)減少傳統(tǒng)能源的消耗具有重要的意義，如地?zé)帷L(fēng)能以及目前應(yīng)用最廣，技術(shù)最成熟的太陽(yáng)能。在此針對(duì)太陽(yáng)能在給排水節(jié)能中的應(yīng)用進(jìn)行詳解。我國(guó)大部分地區(qū)位于北緯40°以北的地理位置，日照時(shí)間比較充足，太陽(yáng)能資源比較豐富，為太陽(yáng)能的廣泛應(yīng)用提供了良好的基礎(chǔ)條件。而且隨著太陽(yáng)能技術(shù)的逐漸成熟，其技術(shù)成本也得到了相應(yīng)的下降。基于以上兩個(gè)原因，目前太陽(yáng)能在我國(guó)的應(yīng)用越來(lái)越多，應(yīng)用范圍也越來(lái)越廣。但在給排水節(jié)能設(shè)計(jì)方面主要是利用太陽(yáng)能制備生活熱水，減少了大量的傳統(tǒng)能源的消耗，從而減少了對(duì)環(huán)境的污染。目前太陽(yáng)能熱水器按集熱器形式分為兩類：平板型和真空管型。這兩類都具有集熱效率高、保溫性能好、操作簡(jiǎn)單維修方便等系列優(yōu)點(diǎn)，且熱水系統(tǒng)可安裝在屋頂、墻壁及陽(yáng)臺(tái)等位置，十分方便建筑設(shè)計(jì)。

（4）采用節(jié)水型管材、衛(wèi)生器具及配水器具。給排水節(jié)能設(shè)計(jì)需要全方位綜合考慮各種因素，在水的輸送過(guò)程中，也可以采取一定的措施進(jìn)行節(jié)能節(jié)水，如采用優(yōu)質(zhì)管材、閥門。由于鍍鋅鋼管容易生銹，這樣必然會(huì)影響水質(zhì)，而且經(jīng)過(guò)一段時(shí)間閑置后，再次使用時(shí)會(huì)有銹水流出，如果流入到干凈的水中，可能導(dǎo)致整個(gè)容器里的水的水質(zhì)不合格，造成水資源的浪費(fèi)。此外，接頭處經(jīng)常銹蝕，隨著時(shí)間的推移，會(huì)不同程度地出現(xiàn)漏水滲水現(xiàn)象，但如果采用新型管材如鋁塑復(fù)合管、鋼塑復(fù)合管、PP-R管、PE管、pvc-u管不銹鋼管、銅管等，就能夠很大程度上杜絕漏水、滲水等資源浪費(fèi)問(wèn)題。

（5）其他節(jié)能措施。建筑給排水設(shè)計(jì)在節(jié)能方面的應(yīng)用的措施非常多，如采用自動(dòng)控制計(jì)量、發(fā)展建筑中水系統(tǒng)、雨水回收利用、在熱水管道設(shè)計(jì)中應(yīng)盡量采用塑料管材以代替原來(lái)的金屬管材等。

[1]蔡宇仕.建筑給排水設(shè)計(jì)節(jié)水措施的探討[J].山西建筑，2005，（11）.

[2]劉振印.建筑給排水節(jié)能節(jié)水技術(shù)探討[J].給水排水，2007，（S2）.

[3]林玲.建筑給排水節(jié)水技術(shù)研究[J].重慶建筑，2004，（5）.