淺析建筑給排水節(jié)能節(jié)水技術(shù)措施

楊士偉，劉 立

(四川省建筑設(shè)計院，四川成都610017)

隨著我國經(jīng)濟水平的提高、城市化進(jìn)程的加快，能源短缺問題已成為制約國民經(jīng)濟發(fā)展的重要因素。為了國家可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的順利實施，一方面我們要加強能源的建設(shè);另一方面要最大限度地提高現(xiàn)有能源的利用效率，開發(fā)新型能源，降低能耗。水資源匱乏已成為制約我國經(jīng)濟發(fā)展的瓶頸，因為缺水，每年給我國工業(yè)和農(nóng)業(yè)造成了一定的經(jīng)濟損失。城市一方面缺水，另一方面浪費水的現(xiàn)象還繼續(xù)存在。整體來看，水利用的水平還比較低，節(jié)約用水的潛力還很大。建筑用水占城市總水量的比例有逐年增加的趨勢，建筑給排水設(shè)計中的節(jié)水節(jié)能問題以成為不容忽視的問題。在設(shè)計過程中要統(tǒng)籌考慮，合理規(guī)劃，在強調(diào)供水的安全可靠性的同時，盡量減少不必要的能源浪費。

1 建筑給排水系統(tǒng)中水資源的浪費問題

目前，建筑給排水系統(tǒng)水資源的浪費主要可以歸納為以下幾方面［1］～［3］。

(1)超壓出流造成浪費;

(2)熱水供應(yīng)系統(tǒng)循環(huán)方式選擇不當(dāng)造成浪費;

(3)衛(wèi)生器具和配水器具造成浪費;

(4)消防加壓貯水系統(tǒng)選擇不合理造成浪費;

(5)中水綜合利用率不高造成浪費;

(6)雨水綜合利用率不高造成浪費;

(7)管道、閥門及其他給水配件等泄漏造成浪費。

為了實現(xiàn)節(jié)能節(jié)水的目標(biāo)，在建筑給排水設(shè)計中須采用多種措施盡可能的減少水資源浪費，最大程度的提高水的利用率。

2 建筑給排水設(shè)計中節(jié)能節(jié)水的具體措施

2.1 給水系統(tǒng)設(shè)計中的節(jié)能節(jié)水措施

2.1.1 充分利用市政管網(wǎng)余壓

在城市供水中，一般市政給水管網(wǎng)壓力均在0.2～0.4 MPa之間，只能滿足3～5層多層建筑供水壓力。而現(xiàn)在的建筑多數(shù)為高層建筑，城市市政給水管網(wǎng)水壓一般難以完全滿足其供水要求，需要采用升壓系統(tǒng)供水。充分合理地利用市政給水管網(wǎng)的供水壓力，采用分區(qū)供水方式并采用新型供水設(shè)施，可節(jié)約采用市政直接供水部分樓層的加壓能源，減少二次加壓能耗。針對這一問題，設(shè)計部門應(yīng)與市政主管部門充分溝通，準(zhǔn)確掌握建筑周邊市政資料，在滿足用戶用水量、水壓安全性基礎(chǔ)上，在市政水壓直供范圍內(nèi)盡量直供，無負(fù)壓變頻供水裝置是一種可以充分利用市政水壓的新型供水方式。

2.1.2 注意給水管道中的減壓節(jié)流問題

生活給水系統(tǒng)按規(guī)范規(guī)定［4］豎向分區(qū)后，仍然存在著部分衛(wèi)生器具配水點水壓偏大、超壓出流的問題。由超壓出流造成的水量浪費是不易被人們察覺和認(rèn)識的隱形水量浪費。若不采取合適的減壓節(jié)流措施，衛(wèi)生器具的實際出水流量將會是額定流量的4～5倍。隨之帶來了水量浪費、水壓過高、漏水量增加的弊病，同時易產(chǎn)生水擊、噪聲和振動，致使管件損壞、破裂。為了盡量避免這種不必要的浪費，首先，遵循規(guī)范，合理分區(qū)。高層建筑生活給水系統(tǒng)的豎向分區(qū)，應(yīng)根據(jù)使用要求、材料設(shè)備性能、維護(hù)管理、建筑層數(shù)等條件，結(jié)合利用室外給水管網(wǎng)的水壓合理確定。分區(qū)最低衛(wèi)生器具配水點處的靜水壓，住宅、賓館、醫(yī)院宜為0.30～0.35 MPa，辦公樓宜為0.35～0.45 MPa。其次，供水方式建議采用水箱供水方式，各配水點的壓力波動很小，有利于節(jié)水。再次，設(shè)置減壓裝置，除浴盆的流出水頭為5～10m(0.05～0.10 MPa)外，其他各用水配件的流出水頭不超過5m(0.05 MPa)，進(jìn)戶壓力0.1 MPa，最不利點壓力為0.05 MPa即可滿足各住戶要求，超過0.1 MPa即形成超壓出流?？稍谶M(jìn)戶管處、水表前裝設(shè)調(diào)壓孔板或節(jié)流塞實施減壓，減少超壓出流量。

2.1.3 熱水系統(tǒng)的節(jié)水節(jié)能

熱水系統(tǒng)的節(jié)水節(jié)能主要從以下兩個方面。

(1)選擇合適的熱水供應(yīng)系統(tǒng)循環(huán)方式。在進(jìn)行熱水供應(yīng)系統(tǒng)設(shè)計中，熱水的循環(huán)主要有干管循環(huán):立管、干管循環(huán):支管、立管、干管循環(huán)這三種方式。實踐證明，干管循環(huán)浪費水量最多，支管、立管、干管循環(huán)最省，而立管、干管循環(huán)則居兩者之間，但由于支管、立管、干管循環(huán)造價相對較高，因此建議在設(shè)計集中熱水供應(yīng)系統(tǒng)時應(yīng)設(shè)計為干管、立管熱水循環(huán)。不過，在不受經(jīng)濟條件制約的前途下，可考慮造價較高的支管、立管、干管循環(huán)。為達(dá)到節(jié)能、節(jié)水的目的，熱水供應(yīng)系統(tǒng)設(shè)計時，一定要保證各配水點處的冷熱水壓力的平衡。如壓力不平衡或不穩(wěn)定，調(diào)節(jié)困難，浪費極大，使用也不舒適。為使水壓一致，在設(shè)計中，冷、熱水系統(tǒng)分區(qū)應(yīng)一致，各區(qū)的水加熱器、貯水罐的進(jìn)水均應(yīng)由同區(qū)的給水系統(tǒng)專管供給;當(dāng)無法滿足時，應(yīng)采取合理設(shè)置減壓閥等措施保證系統(tǒng)冷、熱水壓力的平衡;同一供水區(qū)的冷、熱水管道宜相同布置并建議采用上行下給的布置方式;應(yīng)選用被加熱水側(cè)阻力損失小的水加熱設(shè)備，直接供給生活熱水的水加熱設(shè)備的被加熱水側(cè)阻力損失宜小于0.01 MPa水柱。

(2)熱源選擇。熱水系統(tǒng)的熱源選擇應(yīng)本著節(jié)能、節(jié)水的原則進(jìn)行選擇，應(yīng)優(yōu)先選擇可再生能源，可再生能源作為熱源的熱水系統(tǒng)主要包括以下三個方面:

①太陽能生活熱水系統(tǒng):太陽能是取之不盡的最有條件推廣應(yīng)用的熱能。近年來，我國太陽能作為熱水供應(yīng)的熱源應(yīng)用相當(dāng)普遍，特別是日照時間長、太陽輻射量大的地區(qū)應(yīng)用效果更佳。因此，應(yīng)進(jìn)一步擴大太陽能利用的開發(fā)力度和應(yīng)用的范圍。有資料顯示［5］，一個三口之家使用太陽能每年可節(jié)約889 kWh的能量，節(jié)能效果相當(dāng)明顯。

②熱泵生活熱水系統(tǒng):在地?zé)崴Y源豐富且允許開發(fā)的地區(qū)，根據(jù)水質(zhì)、水溫、水壓等參數(shù)，盡可能地直接或經(jīng)適當(dāng)處理后用作熱水供應(yīng)的熱源或直接用作生活熱水、采暖空調(diào)等。

③余熱的回收和利用:應(yīng)充分利用工業(yè)余熱、廢熱，既節(jié)能又防治污染，在有條件時應(yīng)首先利用。

2.1.4 消防系統(tǒng)的節(jié)水節(jié)能

消防系統(tǒng)的節(jié)水節(jié)能應(yīng)從以下兩個方面考慮。

(1)生活給水系統(tǒng)和消防給水系統(tǒng)兩者宜分別單獨設(shè)置。因為2種給水系統(tǒng)對水壓的要求不同，若合用一個系統(tǒng)為滿足2種用水需要，勢必造成水量或電能浪費，還會增加運行管理費用。消防貯水池宜單獨設(shè)置或與游泳池、水景兼用，做到一水多用、重復(fù)利用及循環(huán)使用。因為在消防水與生活貯水池合建的情況下，會由于消防貯水量遠(yuǎn)大于生活貯水量而致使生活供水在貯水池中停留時間過長，造成水質(zhì)的劣化，使給水系統(tǒng)用戶用水端發(fā)生二次污染。而按標(biāo)準(zhǔn)定期更換貯水池中的全部存水(包括消防貯水)又會造成巨大浪費。

(2)以區(qū)域集中消防加壓貯水系統(tǒng)取代各建筑物中的單個消防加壓貯水系統(tǒng)。對于高層建筑群或小區(qū)，應(yīng)盡可能共用消防水池和加壓水泵，消防貯水量應(yīng)按其中最大的一座高層建筑需水量來計算。這樣既可避免消防加壓給各建筑設(shè)計帶來的諸多技術(shù)問題，又可以節(jié)省工程建設(shè)和設(shè)備投資，降低運轉(zhuǎn)費用，便于集中管理，同時可避免多座貯水池的大量消防貯水及定期換水而造成的浪費。

2.2 節(jié)水設(shè)備的使用

目前全市公共場所節(jié)水器具的普及率為50%，居民家庭節(jié)水器具的普及率僅為30%。通過推廣節(jié)水器具、器材來節(jié)約用水是個趨勢，潛力很大。如何從設(shè)計的源頭做起，推廣應(yīng)用節(jié)水器具和器材具有更為普遍和特殊的意義。2002年國家就頒布了《節(jié)水型生活用水器具》(CJ164—2002)的產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)，采用節(jié)水型生活用水器具勢在必行。

2.2.1 推廣節(jié)水型水龍頭

推廣節(jié)水型水龍頭。水龍頭是應(yīng)用范圍最廣、數(shù)量最多的一種盥洗用水器具。推廣非接觸自動控制式、延時自閉、停水自閉、腳踏式、陶瓷磨片密封式等節(jié)水型水龍頭。目前，使用比較多的為陶瓷芯節(jié)水龍頭和充氣水龍頭。節(jié)水型水龍頭大多為陶瓷閥芯水龍頭。這種水龍頭密閉性好、啟閉迅速、使用壽命長，而且在同一靜水壓力下，其出流量均小于普通水龍頭的出流量，具有較好的節(jié)水效果，節(jié)水量約為20%～30%。充氣水龍頭是國外使用較廣泛的節(jié)水龍頭，這種龍頭出水時使人感到水量很大，在水龍頭上開有充氣孔，由于吸進(jìn)空氣，體積增大，速度減小，既防濺水又可節(jié)約水量，據(jù)報道可節(jié)約水量25%左右，特別是當(dāng)出現(xiàn)超壓供水時，充氣龍頭的節(jié)水效果更加明顯。在公共建筑中，可采用感應(yīng)式或延時自閉式節(jié)水龍頭，節(jié)能、節(jié)水效果明顯。

2.2.2 推廣節(jié)水型便器

在設(shè)計過程中，一定要合理布置系統(tǒng)，選用質(zhì)量好的節(jié)水、節(jié)能型產(chǎn)品，按規(guī)范要求安裝計量設(shè)施等，以滿足節(jié)能、節(jié)水的要求。目前我國正在推廣使用兩檔式、最大沖洗用水量6 L水箱節(jié)水型大便器。另外還有坐便器沖洗水箱采用有壓水箱，它利用管路中自來水的壓力將水箱中的空氣壓縮，使水箱內(nèi)的水具有一定的壓力，沖洗時，水可高速沖洗大便器，沖洗清潔度比常壓水箱高40%，每次只需3.5 L沖洗水量。目前已開發(fā)研制出許多種類的節(jié)水設(shè)備，美國研制的免沖洗(干燥型)小便器，采用高液體存水彎襯墊，無臭味，不用水，免除了用水和污水處理的費用，是一種有效的節(jié)水設(shè)備。還有一種帶感應(yīng)自動沖水設(shè)備的小便器，比一般設(shè)備日節(jié)水13 L。在瑞士及德國，公共衛(wèi)生間的小便器幾乎100%采用了這種設(shè)備。

2.2.3 推廣節(jié)水型淋浴設(shè)施

淋浴器在生活用水中淋浴用水占總用水量的20%～35%，比例相當(dāng)大。舊式淋浴器調(diào)節(jié)水溫時浪費水量很多，其調(diào)節(jié)的過程其實就是浪費水的過程。目前市場上出現(xiàn)了恒溫式淋浴器，它可以事先設(shè)定溫度，通過形狀記憶合金來調(diào)節(jié)熱水和冷水，并可瞬間回復(fù)至原來設(shè)定的溫度。在公共場合上，普及使用冷熱水混合淋浴裝置，推廣使用卡式智能、非接觸自動控制、延時自閉、腳踏式等淋浴裝置;賓館、飯店、醫(yī)院等用水量較大的公共建筑推廣采用淋浴器的限流裝置。淋浴連接閥對于具備水壓的淋浴設(shè)備來說，是理想的節(jié)水節(jié)能配件。它使用于有軟管連接的淋浴裝置上，可安裝在軟管與水龍頭的接口處，也可安裝在軟管與沐浴頭手柄的連接處，以空氣為動力產(chǎn)生壓差，當(dāng)“膨化”水由花灑噴出時，仍具有大面積淋灑，在滿足同樣舒適度的情況下，節(jié)水節(jié)能高達(dá)70%。

2.2.4 鼓勵研究生產(chǎn)新型節(jié)水器具和配水器材

鼓勵研究開發(fā)高智能化的用水器具、具有最佳用水量的用水器具和按家庭使用功能分類的水龍頭。同時還應(yīng)開發(fā)采用電控淋浴房沖淋裝置，并兼有沖洗、清潔、理療、健身、康復(fù)等功能，開發(fā)多功能衛(wèi)生器具應(yīng)成為一種新的趨向。開發(fā)與新穎衛(wèi)生器具相配套的五金配件，使其具有控流、滿足水量要求、減壓限流、開啟方便、不漏水、冷熱水混合效果好、消解斷流水錘、防回流污染等功能。使用延時自閉式水龍頭和光電控制式水龍頭、小便器、大便器水箱延時自閉式水龍頭

2.2.5 推廣使用優(yōu)質(zhì)的管材、閥門

隨著時代的進(jìn)步和人們對生活質(zhì)量要求的不斷提高，新型給水管材不斷出現(xiàn)，給設(shè)計人員提供了更大的選擇空間。新型管材不僅在外型上美觀，而且在性能上明顯優(yōu)于傳統(tǒng)的鍍鋅鋼管。傳統(tǒng)的鍍鋅鋼管容易生銹，造成水質(zhì)污染，這樣人們在使用中必須將銹水完全放空才能使用，而且其接頭處容易銹蝕而漏水、滲水，造成不必要的用水浪費。如今，鋼塑復(fù)合管、PP－R管、鋁塑復(fù)合管、不銹鋼管等的出現(xiàn)就能很好地解決這些問題。閥門是建筑給排水中最常見的配件之一，其類型和質(zhì)量的好壞也能對節(jié)水產(chǎn)生直接的影響。在設(shè)計中，應(yīng)優(yōu)先選用性能好、關(guān)閉嚴(yán)的閥門。

2.3 雨水的回收和利用

雨水利用就是將雨水收集起來，經(jīng)過一定的設(shè)施和藥劑處理后，得到符合某種水質(zhì)指標(biāo)的水再利用的過程。類似于中水，處理后的雨水作為一種可以利用的水資源可以用于廁所沖洗、城市綠化、景觀用水以及其他適應(yīng)中水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)的用水。建筑物收集雨水的一般結(jié)構(gòu)是，有導(dǎo)管把屋頂?shù)挠晁朐O(shè)在地下的雨水沉淀池，經(jīng)沉積的雨水流入蓄水池，由水泵送入雜用水蓄水池，經(jīng)加氯消毒后送入中水管道系統(tǒng)再利用。不過，雨水集蓄利用系統(tǒng)并不是適用于每個地方，如果降雨量不高或用水量不大則雨水集蓄利用系統(tǒng)的成本回收就比較慢，應(yīng)周密考慮。根據(jù)雨水處理后的用途不同，處理流程也不同與人體不接觸的水水質(zhì)要求較低，處理過程簡單，而與人體直接接觸的水水質(zhì)要求高，處理過程復(fù)雜。通過建筑的屋頂收集的雨水，如果帶有少量的泥沙和枝葉，可以利用簡易的截留、泥沙過濾、沉淀等就可以用于衛(wèi)生清潔、澆灌植物等。

2.4 中水的回收和利用

中水來源于建筑生活排水，包括人們?nèi)粘Ｉ钪信懦龅纳钗鬯蜕顝U水。生活廢水包括冷卻排水、沐浴排水、盥洗排水、洗衣排水及廚房排水，統(tǒng)稱為雜排水。不含廚房排水的雜排水稱為優(yōu)質(zhì)雜排水。這些雜排水經(jīng)過物化處理或生化處理后，用作建筑雜用水和城市雜用水，如沖廁所、道路清掃、城市綠化、車輛沖洗、建筑施工、消防等雜用，從而代替出等量的自來水，這樣相當(dāng)于增加了城市的供水量。但是，由于中水工程是系統(tǒng)工程，初期投資較高，所以目前出臺中水建設(shè)管理規(guī)定的地市還不多。從長遠(yuǎn)看，在水資源匱乏的狀況下，建設(shè)中水設(shè)施，可實現(xiàn)污、廢水資源化，既節(jié)約了水資源，又使污水無害化，保護(hù)了環(huán)境，緩解了水資源不足，是節(jié)約用水的必然選擇。

3 小結(jié)

建筑給排水中節(jié)水節(jié)能的潛能很大，涉及到建筑給排水系統(tǒng)的各個環(huán)節(jié)。在建筑給排水設(shè)計中，在確保使用功能完善、外型美觀等前提要求的同時也要從節(jié)水節(jié)能的角度出發(fā)進(jìn)行科學(xué)、合理的優(yōu)化，同時依靠科技進(jìn)步，通過不斷采取新工藝、新材料、新設(shè)備來達(dá)到節(jié)水節(jié)能的目的，實現(xiàn)水資源的可持續(xù)利用和保護(hù)，從而取得較好的社會效益和環(huán)境效益。

［1］ 張焱．對建筑給排水中節(jié)水節(jié)能技術(shù)探討［J］．工程科學(xué)，2009(1):84

［2］ 陳剛．基于節(jié)水理念的建筑給排水設(shè)計研究［J］．科技資訊，2009(23):112－113

［3］ 張雪峰，李偉．節(jié)水節(jié)能技術(shù)在建筑給排水中的應(yīng)用及發(fā)展［J］．山西建筑，33(25):210－211

［4］ GB 50015－2003建筑給水排水設(shè)計規(guī)范(2009版)［S］

［5］ 張勇．論住宅建筑中節(jié)能技術(shù)［J］．科技創(chuàng)新導(dǎo)報，2009(13):40