建筑給水設(shè)計(jì)中節(jié)能節(jié)水技術(shù)探討

李俊慧

摘要：本文對建筑給水設(shè)計(jì)中節(jié)能節(jié)水的特點(diǎn)及技術(shù)措施的應(yīng)用等方面進(jìn)行探討。給水系統(tǒng)應(yīng)充分利用市政供水管網(wǎng)壓力直接供水或疊壓供水，采用加壓的供水系統(tǒng)應(yīng)進(jìn)行合理的分區(qū)及選擇供水設(shè)備，控制用戶用水點(diǎn)的水壓，生活熱水系統(tǒng)中熱源的選擇，是在建筑給水設(shè)計(jì)中應(yīng)注意的問題。

關(guān)鍵詞：建筑給排水 設(shè)計(jì) 節(jié)能節(jié)水 熱水

我國能源消耗巨大，水資源匱乏，不僅制約了我國經(jīng)濟(jì)的持續(xù)發(fā)展，也將對人民的幸福生活構(gòu)成威脅，“節(jié)能減排”是我國今后長期的基本國策之一。在建筑給排水設(shè)計(jì)中，應(yīng)充分認(rèn)識到節(jié)能節(jié)水的重要性，根據(jù)建筑的具體情況，選擇高效節(jié)能節(jié)水型的設(shè)備器具，充分利用市政供水管網(wǎng)壓力，采用合理的給水系統(tǒng)。

下面結(jié)合工程實(shí)際對建筑給水設(shè)計(jì)中與節(jié)能節(jié)水有關(guān)的幾個(gè)問題進(jìn)行分析和探討。

一、 充分利用市政供水管網(wǎng)壓力

生活給水系統(tǒng)應(yīng)充分利用城鎮(zhèn)給水管網(wǎng)的水壓直接供水。在建筑給水設(shè)計(jì)中，應(yīng)力求準(zhǔn)確地掌握市政供水管網(wǎng)小區(qū)和建筑物入口的水壓、水量和接管管徑等可靠資料。市政管網(wǎng)各地段的壓力是不一樣的，特別是在城市中坡地和路面高差較大的區(qū)域。只有掌握了市政供水管網(wǎng)資料，才能使設(shè)計(jì)的給水系統(tǒng)達(dá)到節(jié)能合理。

市政供水管網(wǎng)能直接供水的樓層，應(yīng)盡量減少供水管道的阻力，更不應(yīng)通過集中加壓再減壓的方式。對于不能直接供水的樓層，宜首先考慮采用疊壓供水設(shè)備（無負(fù)壓供水設(shè)備）或變頻調(diào)速加壓設(shè)備。但不是所有的加壓供水都能采用疊壓供水設(shè)備的，必須根據(jù)市政供水條件、設(shè)備參數(shù)和建筑的具體情況確定。

疊壓供水設(shè)備能最大限度的利用市政供水管網(wǎng)的壓力，降低供水設(shè)備能耗。疊壓供水設(shè)備接管處的市政管網(wǎng)水壓應(yīng)能確保在0.2Mpa以上，市政管道管徑應(yīng)≥300mm，樓前供水干管管徑應(yīng)≥150mm，供水設(shè)備吸入口管道的流速應(yīng)小于1.2m/s，供水設(shè)備啟動時(shí)不應(yīng)使室外管網(wǎng)的壓力明顯下降。當(dāng)然，疊壓供水設(shè)計(jì)方案應(yīng)經(jīng)當(dāng)?shù)毓┧姓鞴懿块T及供水部門批準(zhǔn)認(rèn)可。

二、 供水設(shè)備的選擇

建筑物生活給水加壓系統(tǒng)，一般采用加壓水泵。穩(wěn)壓罐、高位水箱等設(shè)備組成。采用高位水箱調(diào)節(jié)，水泵的最大出水量不應(yīng)小于最大小時(shí)用水量；采用調(diào)速泵組供水時(shí)，應(yīng)按秒流量確定，很顯然，秒流量大于最大小時(shí)用水量，一般在1.5～2.5倍左右。從節(jié)能的角度出發(fā)采用高位水箱調(diào)節(jié)，加壓泵按最大小時(shí)用水量選擇，水泵始終處于高效區(qū)域工作。而變頻調(diào)速泵雖然隨管網(wǎng)流量的變化可調(diào)頻變速，但變頻調(diào)速電機(jī)功率不能隨著流量的降低而一直降低，電機(jī)頻率一般只能由50Hz降至30Hz，其轉(zhuǎn)速只能降至額定轉(zhuǎn)速的60%，而水泵基本不間斷運(yùn)行，且很大一部分時(shí)間在低流量、低效狀態(tài)下工作。因此變頻調(diào)速泵比采用高位水箱調(diào)節(jié)耗能大。

為了防止和減少二次污染，應(yīng)采用不銹鋼組合式高位水箱，水箱的貯水時(shí)間宜按12～24小時(shí)確定，并做好衛(wèi)生防護(hù)和定期清洗。

目前選擇加壓泵的流量流量都是按滿足最大用水量考慮的，但實(shí)際運(yùn)行中白天的負(fù)荷變化可以由水泵來進(jìn)行調(diào)節(jié)。但夜間22時(shí)到次日早上6時(shí)用水量極少，占全天1/3的時(shí)間段用水量只有最高日用水量的1/10。變頻調(diào)速泵組宜采用二用一備，以適應(yīng)在不同時(shí)段的需要，也可配置一臺小流量泵或氣壓罐。

變頻調(diào)速泵組中變頻器（采用PID調(diào)節(jié)器）宜采用一對一的配置，二臺以上的泵組至少應(yīng)配置二套變頻器。如二臺水泵采用一套變頻器進(jìn)行切換，當(dāng)用水量在40～60%范圍內(nèi)變化時(shí)，會導(dǎo)致水泵的頻繁啟停。

疊壓供水設(shè)備在建筑給水系統(tǒng)中一般有以下三種形式：

常規(guī)疊壓供水設(shè)備，適用于供水流量充足，但壓力不能滿足樓層較高用戶水壓的要求，對生活用水能保證較高的衛(wèi)生要求。

箱式疊壓供水設(shè)備，適用于對供水保證率要求較高的用戶，需要儲存一定的用水量，適用于經(jīng)常性短期停水、室外供水壓力較低的場所。當(dāng)室外管網(wǎng)的壓力下降或停水時(shí)，可以啟動低位水箱的增壓裝置正常供水。

高位調(diào)蓄式疊壓供水設(shè)備，適用于用水量變化較大的用戶，用水壓力要求穩(wěn)定的場所，供水設(shè)備可按最大小時(shí)用水量確定，水泵短期內(nèi)停止運(yùn)行，高位水箱可保持正常供水，供水壓力穩(wěn)定。

三、 高層建筑給水系統(tǒng)分區(qū)

高層建筑給水系統(tǒng)分區(qū)應(yīng)按《建筑給排水設(shè)計(jì)規(guī)范》和《住宅設(shè)計(jì)規(guī)范》，各分區(qū)最低衛(wèi)生器具配水點(diǎn)處的靜水壓不宜大于 0.45 MPa，居住建筑入戶管的供水壓力不應(yīng)大于0.35MPa，套內(nèi)用水點(diǎn)的供水壓力不應(yīng)大于0.20Mpa。而分區(qū)過多則增加減壓閥的設(shè)置和管道系統(tǒng)。

為了充分利用供水設(shè)備的能力，一組供水設(shè)備在垂直高度上不應(yīng)承擔(dān)過多的分區(qū)。從節(jié)能的角度考慮，分區(qū)減壓閥不宜串聯(lián)設(shè)置，減壓閥前后的壓差也不應(yīng)太大。雖然目前減壓閥的質(zhì)量和技術(shù)已經(jīng)非常成熟，可以減動壓也可以減靜壓，有比例式可調(diào)式等多種選擇，減壓范圍也有所增加，在給水設(shè)計(jì)中得到廣泛的應(yīng)用，但減壓閥產(chǎn)生的是無功功耗，增加了加壓設(shè)備的能耗，還會產(chǎn)生噪聲和振動，縮短給水材料的使用壽命，甚至影響給水系統(tǒng)的正常運(yùn)行和破壞閥件和器具。

對于一棟28層的住宅，按垂直高度分為四個(gè)區(qū)，如采用一組加壓設(shè)備供水，下部三個(gè)區(qū)都需要減壓供水，不考慮支管減壓閥的能耗，則分區(qū)減壓裝置的能耗占比高達(dá)48.7%，如按垂直采用二組加壓設(shè)備供水，則分區(qū)減壓裝置的能耗占比將下降到25.6%。雖然設(shè)備投資有所增加，但減少了減壓裝置，最主要的是大大降低了設(shè)備能耗和運(yùn)行費(fèi)用，保證給水系統(tǒng)的正常運(yùn)行和延長了系統(tǒng)的壽命，其優(yōu)勢是十分明顯的。

四、 生活熱水系統(tǒng)熱源的選擇

給排水設(shè)計(jì)中能源消耗最大的是生活熱水供應(yīng)系統(tǒng)，而用于制備生活熱水的熱源又是其系統(tǒng)能耗的主要部分，合理地選擇生活熱水的熱源對于節(jié)能有著舉足輕重的作用。集中熱水供應(yīng)系統(tǒng)的熱源選擇應(yīng)首先考慮是否有可利用的工業(yè)余熱、廢熱和地?zé)崴Y源；當(dāng)日照時(shí)數(shù)大于1400h/年，且年太陽輻射量大于 4200MJ/m2及年極端最低氣溫不低于-45℃的地區(qū)，宜優(yōu)先采用太陽能作為熱水供應(yīng)熱源；也可利用既有的城市或區(qū)域性熱網(wǎng)的熱水或蒸汽作熱源；但應(yīng)落實(shí)是否能滿足全年熱水供應(yīng)。

采用風(fēng)冷熱泵機(jī)組的集中空調(diào)系統(tǒng)的建筑，夏季可以采用熱回收式熱泵機(jī)組。但應(yīng)注意的是生活熱水制熱量一般小于空調(diào)制冷量，熱回收機(jī)組的選擇需經(jīng)過計(jì)算確定。

在不具備以上條件的地區(qū)，可采用燃?xì)?、燃油熱水機(jī)組制備生活熱水。最近十多年來，水源、空氣源熱泵也廣泛地應(yīng)用到熱水供應(yīng)系統(tǒng)中。以下重點(diǎn)論述空氣源熱泵的選擇和應(yīng)用。

空氣源熱泵使用于夏熱冬暖和溫和地區(qū)，亦可用于夏熱冬冷地區(qū)。由于空氣源熱水機(jī)組是按照環(huán)境溫度20℃的室外空氣時(shí)所提供的制熱量，因此在冬季室外溫度較低時(shí)制熱量應(yīng)按當(dāng)?shù)刈罾湓缕骄鶜鉁睾屠渌┧疁囟冗M(jìn)行校核修正，當(dāng)差距較大時(shí)，需增加機(jī)組供熱量及適度設(shè)置電輔助加熱器。熱泵機(jī)組的計(jì)算工作時(shí)間宜為12～15小時(shí)。

空氣源熱水機(jī)組應(yīng)設(shè)置在通風(fēng)良好，對噪聲控制要求不高的室外空曠場地，一般設(shè)置在裙房屋面或主樓屋面，也可設(shè)置在外挑陽臺上。機(jī)組進(jìn)風(fēng)面與遮擋物、控制面距墻面、機(jī)組進(jìn)風(fēng)面相對布置之間，均應(yīng)保證有足夠的間距，不得影響機(jī)組進(jìn)、排風(fēng)和檢修。

五、 結(jié)語

建筑給排水節(jié)能節(jié)水的途徑是多方面的，節(jié)能節(jié)水節(jié)地節(jié)材是一個(gè)系統(tǒng)性工程，也是整個(gè)建筑節(jié)能的一部分。對于一個(gè)建筑給排水設(shè)計(jì)的技術(shù)人員，應(yīng)高度認(rèn)識到本專業(yè)在建筑節(jié)能節(jié)水中的重要性，在建筑給排水設(shè)計(jì)中把節(jié)能節(jié)水充分應(yīng)用到實(shí)際工程中。作為一個(gè)系統(tǒng)工程，需要不斷開發(fā)新的節(jié)能節(jié)水型產(chǎn)品，采用節(jié)水新技術(shù)，同時(shí)也要有一個(gè)良好的設(shè)計(jì)，加強(qiáng)運(yùn)行管理，提高全民的節(jié)能節(jié)水意識。