建筑給水系統(tǒng)節(jié)水節(jié)能優(yōu)化技術(shù)研究

張寶銀

摘 要：建筑給水系統(tǒng)管材在水壓以及管材選用方面會影響著能耗損失，本文針對于水壓、管材兩個(gè)方面進(jìn)行了分析和對比，比選出了在相應(yīng)條件下哪種管材更加環(huán)保和低碳，哪種管材更能起到節(jié)水節(jié)能的效果。

關(guān)鍵詞：水壓；措施；給水；控制；節(jié)能

隨著經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展以及城市化進(jìn)程的快速推進(jìn)，全球水資源供應(yīng)問題面臨著諸多挑戰(zhàn)，水資源分布不均、后繼乏力等現(xiàn)象，同時(shí)建筑用水量在整個(gè)用水系統(tǒng)占有的比重正在逐漸增大，給水系統(tǒng)具有耗水量、耗能量大等特點(diǎn)，針對于以上給水系統(tǒng)應(yīng)用現(xiàn)狀，我們工程技術(shù)人員在建筑給水系統(tǒng)節(jié)水、節(jié)能方面應(yīng)該多加關(guān)注。建筑給水方式指的是建筑內(nèi)的各個(gè)給水系統(tǒng)的布置，合理、高效的給水方案應(yīng)該綜合考慮供水的安全性、穩(wěn)定性以及水質(zhì)質(zhì)量。本文在水壓以及管材選用兩個(gè)方面講述了建筑給水系統(tǒng)節(jié)水節(jié)能是如何優(yōu)化的，并通過一個(gè)較小的工程實(shí)例分析了如何促進(jìn)給水系統(tǒng)節(jié)能優(yōu)化。

1 水壓控制

建筑給水方式主要考慮水量調(diào)節(jié)措施、增壓以及減壓方式，根據(jù)不同需要滿足不同客戶的供水要求。鑒于市政給水存在一定的余壓問題，高層建筑在給水過程中可以充分利用管網(wǎng)的可用水頭，不僅可以減少能耗損失，還能夠提高給水安全性。由于用水習(xí)慣的原因，在家居生活方面，人們用水量以及頻率會有所不同。根據(jù)相關(guān)文件分析，可以發(fā)現(xiàn)我國在廚房、廁所以及淋浴方面用水比較大，這些方面節(jié)水空間比較大。另外，家居生活用水量與用水器具的使用次數(shù)以及一次使用量有很大的關(guān)系，個(gè)人不好的習(xí)慣也會使用水量陡增，所以個(gè)人應(yīng)該提高節(jié)水意識。

1.1 水壓控制對于節(jié)水節(jié)能的影響分析

用水器具使用概率為P=t/T

P為用水器具的使用概率，t為用水器具的使用時(shí)間，T為用水器具一次使用到下次使用的時(shí)間。

由上可以知道t與T都屬于不定性的變量，尤其在家居生活中的衛(wèi)生器具更符合這個(gè)情況。在用水高峰階段，衛(wèi)生器具使用頻率最高；用水低谷階段，衛(wèi)生器具使用次數(shù)少，用水量也少，也達(dá)到了一天用水量的最低值。衛(wèi)生器具用水流速達(dá)到0.08-0.12L/s時(shí)，用水感覺對較為適中，也比較舒適，此時(shí)管內(nèi)水壓達(dá)到額定值1/2左右，此時(shí)用水量也比較合理，不會造成過多的浪費(fèi)。為此要盡量保證樓層水壓以及提供舒適水量的水壓相吻合，不僅可以保證頂層的水壓，還可以使分區(qū)內(nèi)最不利配水管的壓力控制在較為舒適給水的壓力范圍內(nèi)，確保能耗不至于過大。

1.2 解決措施分析

針對于用水過程中出現(xiàn)的超壓出流的情況，應(yīng)該盡量降低壓力和流速，確保用戶用水的正常。針對于已有建筑的減壓改造，可以通過減低水壓、消除多余水頭的方式，或者在有條件的情況下安裝減壓裝置。目前在工程實(shí)踐中使用較多的是減壓裝置包括減壓水箱、減壓閥、減壓孔板、節(jié)流閥等，減壓閥不僅可以滿足不同用戶需求，還可以適應(yīng)不同工程現(xiàn)狀，起到節(jié)能節(jié)水的作用，在工程使用時(shí)還要注意壓力對管材的損耗問題，因?yàn)檫@不僅關(guān)系到用水質(zhì)量問題，還關(guān)系到使用安全問題。

2 給水管材選用方面注意事項(xiàng)分析

在建筑給水系統(tǒng)優(yōu)化中，優(yōu)化方法選擇與超壓出流現(xiàn)象有著不可分割的聯(lián)系，其中管材優(yōu)化不僅可以避免給水器具不正確的使用，還可以有效控制超壓出流對資源的過多消耗。

2.1 常用的給水管材特性分析

工程中常用的給水管材應(yīng)該具有防腐蝕功能，還要保證用戶用水安全，目前較為常用的給水管材包括鋼塑復(fù)合管、鋁塑復(fù)合管、聚丁烯管、硬聚氯乙烯管、鍍鋅鋼管、銅管、不銹鋼管以及多種塑料給水管材等。以上幾種管材中，銅管具有較好的防腐蝕能力，也具有較好的耐熱性能，一般用水高級賓館以及會議室或者高級住宅里給水工程中，但是由于銅管造價(jià)比較高，在工程實(shí)際應(yīng)用范圍也比較小。目前使用最多的給水管是鋁塑復(fù)合管，其具有加工工藝簡單、防腐蝕效果好、質(zhì)量穩(wěn)定等優(yōu)點(diǎn)，常用于民用冷熱水管道以及地面輻射采暖工程中，但是鋁塑復(fù)合管的連接接頭銅質(zhì)較多，價(jià)格較高，所以接頭數(shù)量應(yīng)該盡量避免多次維修和更換，盡量避免材料過多消耗，對環(huán)境以及經(jīng)濟(jì)造成不必要的影響。

2.2 管材能耗對比分析

由于管材材質(zhì)不同，內(nèi)壁粗糙程度也會有所不同，水流與管壁的摩擦力也會有所不同，致使水流在通過時(shí)會由于內(nèi)壁粗糙程度不同，產(chǎn)生不同的能量損失。不同的給水管材通水時(shí)的水頭損失會有不同的表現(xiàn)，這種能量在管材的選取應(yīng)用上也是要考慮的因素之一，在同等使用狀況下，能耗較低的管材更能夠節(jié)省能源，間接的也會更加環(huán)保一些。下面以一個(gè)具體案例對比分析不同能耗管材對能量損失。以一建筑的每層用戶用水情況進(jìn)行分析，用水定額為300L/（人*天），假設(shè)每戶常住人口為3.5人，用水當(dāng)量為9.25，小時(shí)變化系數(shù)為KH為2.3，可以計(jì)算不同樓層以及管道的水頭損失數(shù)值大小，可以用表格方式進(jìn)行對比，表格如下1-1。

表1-1 不同管材相對應(yīng)的水頭損失計(jì)算表

對比分析 6層 12層 16層 25層 33層

PPR管材 0.863 1.333 1.766 2.876 3.997

UPVC管材 0.653 1.775 1.452 2.321 3.41

銅管材 0.997 1.435 2.111 3.345 4.342

涂塑管材 0.876 1.243 1.701 2.762 3.267

襯塑管材 0.579 1.127 1.652 2.541 3.01

水煤氣管材 1.624 2.721 3.811 6.411 7.621

表1-2 不同管材在不同樓層產(chǎn)生的耗能對比分析圖

由上統(tǒng)計(jì)可以發(fā)現(xiàn)，單根給水管在不同的樓層會由于管材材質(zhì)變化，水頭損失也會有相應(yīng)變化。其中襯塑管材水頭損失最小，銅管水頭損失最大。當(dāng)處于低樓層給水過程中，塑料管水頭損失相對于鋼管水頭損失要小點(diǎn)。當(dāng)樓層越高時(shí)，塑料管水頭損失增值會急劇變大，但是此時(shí)鋼管增值幅度會逐漸減少。根據(jù)上表2，我們可以用一個(gè)公式對水頭損失以及樓層高度進(jìn)行定量計(jì)算。

Y=An3+Bn2+Cn+D

Y為給水管水頭損失數(shù)值，n為建筑物樓層數(shù)，h為管材相應(yīng)樓層高度，A、B、C、D為系數(shù)。可以知道層高越高，樓層越高，水頭損失是呈曲線上升的。所以同種材料的A、B、C、D的數(shù)值是不變的，層高對于水頭損失有一定的影響。

2.3 管材價(jià)格對比分析

給水管材價(jià)格主要是由材質(zhì)、管徑以及品牌所決定的。管徑變大，相應(yīng)的管材價(jià)格也會提高；不同品牌的管材由于品牌效應(yīng)、加工工藝、質(zhì)量等方面影響，材料價(jià)格會有所變化；不同區(qū)域的市場，給水管材價(jià)格也會有一定的差距。在同樣壓力條件下、同樣區(qū)域，襯塑管材要比UPVC管材價(jià)格高很多，主要是由于襯塑管材生產(chǎn)耗費(fèi)資源更多，所以在滿足使用要求情況下，盡量選用價(jià)格低、更加環(huán)保的管材，不僅可以降低工程成本，還可以減少住戶經(jīng)濟(jì)過多投入。

建筑用水量在整個(gè)用水系統(tǒng)中占有的比重也逐步增大，其中建筑給水系統(tǒng)具有耗水量和耗能量巨大的特點(diǎn)，尤其在數(shù)量急劇增加的高層建筑系統(tǒng)中，表現(xiàn)更為明顯，要減少資源利用量，并充分利用有限的資源，就迫切需要在建筑給水系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)節(jié)水、節(jié)能的目標(biāo)。建筑給水系統(tǒng)節(jié)水節(jié)能優(yōu)化不僅要在水壓控制、管材選擇方面多加注意，還應(yīng)該提高人們用水、節(jié)水意識，加大國家用水調(diào)控力度，只要這樣才能合理、高效利用我國有限的水資源，減少水資源過度消耗對經(jīng)濟(jì)的影響。

水資源是有限的，全球有60%以上的陸地淡水供應(yīng)不足，有四十多國家面臨淡水資源短缺問題，所以我們應(yīng)該在節(jié)水節(jié)能方面多下功夫。提高我國建筑給水系統(tǒng)管材在低碳、低耗應(yīng)用方面已經(jīng)取得了一定的效果，還應(yīng)該在新技術(shù)、新工藝、新加工方法方面多下功夫，更加重視節(jié)水節(jié)能，降低對經(jīng)濟(jì)以及環(huán)境的影響，緩解我國資源緊張的局面。

參考文獻(xiàn)

[1] 吳飛.建筑給水排水節(jié)水節(jié)能方法探討[J].湖南環(huán)境生物職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報(bào)，2012，12.

[2] 劉振宏，王平.鄭守利淺談建筑給排水設(shè)計(jì)中節(jié)水節(jié)能問題[J].建筑節(jié)能，2007，04.

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[5] 洪葵育.高層建筑設(shè)計(jì)中節(jié)水節(jié)能技術(shù)的應(yīng)用[J].中國新技術(shù)新產(chǎn)品，2010，03.

[6] 關(guān)鴻濱，張晉峰.城市給排水專項(xiàng)規(guī)劃的編制要點(diǎn)[J].科技情報(bào)開發(fā)與經(jīng)濟(jì)，2010，03.

Y=An3+Bn2+Cn+D

Y為給水管水頭損失數(shù)值，n為建筑物樓層數(shù)，h為管材相應(yīng)樓層高度，A、B、C、D為系數(shù)?？梢灾缹痈咴礁?，樓層越高，水頭損失是呈曲線上升的。所以同種材料的A、B、C、D的數(shù)值是不變的，層高對于水頭損失有一定的影響。

2.3 管材價(jià)格對比分析

給水管材價(jià)格主要是由材質(zhì)、管徑以及品牌所決定的。管徑變大，相應(yīng)的管材價(jià)格也會提高；不同品牌的管材由于品牌效應(yīng)、加工工藝、質(zhì)量等方面影響，材料價(jià)格會有所變化；不同區(qū)域的市場，給水管材價(jià)格也會有一定的差距。在同樣壓力條件下、同樣區(qū)域，襯塑管材要比UPVC管材價(jià)格高很多，主要是由于襯塑管材生產(chǎn)耗費(fèi)資源更多，所以在滿足使用要求情況下，盡量選用價(jià)格低、更加環(huán)保的管材，不僅可以降低工程成本，還可以減少住戶經(jīng)濟(jì)過多投入。

建筑用水量在整個(gè)用水系統(tǒng)中占有的比重也逐步增大，其中建筑給水系統(tǒng)具有耗水量和耗能量巨大的特點(diǎn)，尤其在數(shù)量急劇增加的高層建筑系統(tǒng)中，表現(xiàn)更為明顯，要減少資源利用量，并充分利用有限的資源，就迫切需要在建筑給水系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)節(jié)水、節(jié)能的目標(biāo)。建筑給水系統(tǒng)節(jié)水節(jié)能優(yōu)化不僅要在水壓控制、管材選擇方面多加注意，還應(yīng)該提高人們用水、節(jié)水意識，加大國家用水調(diào)控力度，只要這樣才能合理、高效利用我國有限的水資源，減少水資源過度消耗對經(jīng)濟(jì)的影響。

水資源是有限的，全球有60%以上的陸地淡水供應(yīng)不足，有四十多國家面臨淡水資源短缺問題，所以我們應(yīng)該在節(jié)水節(jié)能方面多下功夫。提高我國建筑給水系統(tǒng)管材在低碳、低耗應(yīng)用方面已經(jīng)取得了一定的效果，還應(yīng)該在新技術(shù)、新工藝、新加工方法方面多下功夫，更加重視節(jié)水節(jié)能，降低對經(jīng)濟(jì)以及環(huán)境的影響，緩解我國資源緊張的局面。

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Y=An3+Bn2+Cn+D

Y為給水管水頭損失數(shù)值，n為建筑物樓層數(shù)，h為管材相應(yīng)樓層高度，A、B、C、D為系數(shù)。可以知道層高越高，樓層越高，水頭損失是呈曲線上升的。所以同種材料的A、B、C、D的數(shù)值是不變的，層高對于水頭損失有一定的影響。

2.3 管材價(jià)格對比分析

給水管材價(jià)格主要是由材質(zhì)、管徑以及品牌所決定的。管徑變大，相應(yīng)的管材價(jià)格也會提高；不同品牌的管材由于品牌效應(yīng)、加工工藝、質(zhì)量等方面影響，材料價(jià)格會有所變化；不同區(qū)域的市場，給水管材價(jià)格也會有一定的差距。在同樣壓力條件下、同樣區(qū)域，襯塑管材要比UPVC管材價(jià)格高很多，主要是由于襯塑管材生產(chǎn)耗費(fèi)資源更多，所以在滿足使用要求情況下，盡量選用價(jià)格低、更加環(huán)保的管材，不僅可以降低工程成本，還可以減少住戶經(jīng)濟(jì)過多投入。

建筑用水量在整個(gè)用水系統(tǒng)中占有的比重也逐步增大，其中建筑給水系統(tǒng)具有耗水量和耗能量巨大的特點(diǎn)，尤其在數(shù)量急劇增加的高層建筑系統(tǒng)中，表現(xiàn)更為明顯，要減少資源利用量，并充分利用有限的資源，就迫切需要在建筑給水系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)節(jié)水、節(jié)能的目標(biāo)。建筑給水系統(tǒng)節(jié)水節(jié)能優(yōu)化不僅要在水壓控制、管材選擇方面多加注意，還應(yīng)該提高人們用水、節(jié)水意識，加大國家用水調(diào)控力度，只要這樣才能合理、高效利用我國有限的水資源，減少水資源過度消耗對經(jīng)濟(jì)的影響。

水資源是有限的，全球有60%以上的陸地淡水供應(yīng)不足，有四十多國家面臨淡水資源短缺問題，所以我們應(yīng)該在節(jié)水節(jié)能方面多下功夫。提高我國建筑給水系統(tǒng)管材在低碳、低耗應(yīng)用方面已經(jīng)取得了一定的效果，還應(yīng)該在新技術(shù)、新工藝、新加工方法方面多下功夫，更加重視節(jié)水節(jié)能，降低對經(jīng)濟(jì)以及環(huán)境的影響，緩解我國資源緊張的局面。

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