高層建筑給水系統(tǒng)的節(jié)能與優(yōu)化★

霍俊屹 趙宏杰

(1.邯鄲市自來(lái)水公司，河北 邯鄲 056000； 2.邯鄲職業(yè)技術(shù)學(xué)院，河北 邯鄲 056000)

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高層建筑給水系統(tǒng)的節(jié)能與優(yōu)化★

霍俊屹1趙宏杰2

(1.邯鄲市自來(lái)水公司，河北 邯鄲 056000； 2.邯鄲職業(yè)技術(shù)學(xué)院，河北 邯鄲 056000)

通過(guò)分析建筑能源利用現(xiàn)狀，指出高層建筑給水系統(tǒng)水量能量方面，存在超壓出流現(xiàn)象、給水管道和附件以及加壓貯水設(shè)備的損壞導(dǎo)致的水量浪費(fèi)和分區(qū)方法不當(dāng)?shù)痊F(xiàn)象，為了促進(jìn)建筑節(jié)能工作的展開，針對(duì)提出的幾個(gè)問(wèn)題進(jìn)行了深入的研究，得出了能夠減少給水系統(tǒng)在運(yùn)行過(guò)程中水量及能量損失的方法和相應(yīng)的對(duì)策。

高層建筑，給水系統(tǒng)，節(jié)能

0 引言

我國(guó)對(duì)能源的需求量非常大，在世界上屬于能源需求大國(guó)，其中建筑能耗就占了我國(guó)能源總耗量的1/3左右，而且這個(gè)數(shù)據(jù)還在呈現(xiàn)逐年上升的趨勢(shì)。據(jù)統(tǒng)計(jì)，20世紀(jì)70年代末我國(guó)的建筑能耗在能源總消費(fèi)量中僅占10%，可是到了近些年，建筑能耗所占的比例已經(jīng)上升到了27.6%，并且建筑中有99%的建筑都存在著不同程度的能耗浪費(fèi)情況。所以，對(duì)于我國(guó)這樣缺乏能源的國(guó)家來(lái)說(shuō)，不僅要加大對(duì)新能源的開發(fā)，同時(shí)還要注重能源的節(jié)約使用。而能源的節(jié)約使用，不能僅僅把目光放在對(duì)水電等能源的節(jié)約和有效利用上，也要注重建筑節(jié)能工作的發(fā)展，對(duì)設(shè)計(jì)工作者提出更加嚴(yán)格的要求，建立并完善建筑相關(guān)的節(jié)能技術(shù)與標(biāo)準(zhǔn)體系，從而形成我國(guó)的建筑節(jié)能發(fā)展模式，開拓好的發(fā)展方向。

1 給水系統(tǒng)存在的水量及能量損失狀況

1.1 存在超壓出流的現(xiàn)象

對(duì)于建筑內(nèi)部，給水系統(tǒng)壓力的確定是指將系統(tǒng)所需的水量能夠輸送到建筑物內(nèi)部最不利用水點(diǎn)，并且保證該最不利點(diǎn)有足夠的流出水頭，即最小服務(wù)水頭。

為滿足最不利點(diǎn)服務(wù)水頭，那么給水配件前的給水壓力就一定大于該出水點(diǎn)的最低工作壓力，而同時(shí)給水配件的出流量也會(huì)超過(guò)額定的流量，這種現(xiàn)象被稱為超壓出流現(xiàn)象。為了保證最不利點(diǎn)有足夠的服務(wù)水頭，這種超壓現(xiàn)象就必然會(huì)存在。而這種現(xiàn)象的存在，不僅會(huì)破壞給水系統(tǒng)中所用水量的正常分配，還使得閥門和給水龍頭等磨損較快，水量浪費(fèi)也很嚴(yán)重。對(duì)于高層建筑而言，為了提升這部分無(wú)效的水量，還會(huì)造成水泵和電能的浪費(fèi)。

1.2 管道老化導(dǎo)致水量浪費(fèi)

建筑內(nèi)部給水管道的管材一般為塑料和鑄鐵的。這些管材在使用一定時(shí)間后都會(huì)發(fā)生不同程度的老化現(xiàn)象，比如一些水龍頭、水表和閥門等。這些管道和附件一旦損壞，都會(huì)造成水量的浪費(fèi)。另外，對(duì)于一些管道銜接處或法蘭、閥門的連接處等，在長(zhǎng)時(shí)間的運(yùn)行下，都有發(fā)生漏水現(xiàn)象的可能性。尤其是埋地管道，在外界的壓力下，即使管道破裂漏水也不容易被發(fā)現(xiàn)，這樣就會(huì)產(chǎn)生大量的浪費(fèi)。

1.3 加壓儲(chǔ)水系統(tǒng)選擇不合理

首先是水泵機(jī)組的選型，只為滿足提升水量的要求，而不進(jìn)行綜合考慮導(dǎo)致資源浪費(fèi)，這是在高層建筑設(shè)計(jì)中浪費(fèi)最為嚴(yán)重的環(huán)節(jié)，因?yàn)樗脵C(jī)組的正常運(yùn)轉(zhuǎn)全部是靠電能來(lái)實(shí)現(xiàn)的，而在整個(gè)建筑給水系統(tǒng)中有95%以上的電能都是用來(lái)進(jìn)行水泵機(jī)組運(yùn)轉(zhuǎn)的，因此，在進(jìn)行水泵選型時(shí)要格外重視。此外，對(duì)于儲(chǔ)水池的問(wèn)題，現(xiàn)在每座高層建筑都需要設(shè)消防加壓系統(tǒng)，而一般都會(huì)采用各個(gè)建筑物單獨(dú)設(shè)計(jì)，這就會(huì)使得設(shè)備的初期投資和基建費(fèi)用大大的增加。建成后，每一座儲(chǔ)水池都會(huì)存儲(chǔ)大量的水量，而且還要定期換水，這都會(huì)造成水資源的嚴(yán)重浪費(fèi)。

1.4 給水系統(tǒng)分區(qū)不當(dāng)

我國(guó)GB 50015—2003建筑給水排水設(shè)計(jì)規(guī)范(2009年版)3.3.5規(guī)定，高層建筑的生活給水系統(tǒng)應(yīng)豎向分區(qū)，豎向分區(qū)壓力應(yīng)符合以下要求：各分區(qū)最低衛(wèi)生器具配水點(diǎn)處的靜水壓力不宜大于0.45 MPa；靜水壓大于0.35 MPa的入戶管(或配水橫管)宜設(shè)減壓或調(diào)壓設(shè)施?？梢妼?duì)于高層建筑，在進(jìn)行給水系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)，一定要充分利用市政管網(wǎng)原有的水壓，在此基礎(chǔ)上對(duì)高層建筑進(jìn)行合理的系統(tǒng)分區(qū)。若沒有對(duì)給水系統(tǒng)進(jìn)行分區(qū)或分區(qū)時(shí)采用的方法不當(dāng)，這些都會(huì)導(dǎo)致系統(tǒng)水壓的能量浪費(fèi)。

2 高層建筑給水系統(tǒng)節(jié)能優(yōu)化措施

2.1 充分利用無(wú)負(fù)壓給水方式

無(wú)負(fù)壓供水設(shè)備是以市政管網(wǎng)為水源，在使用過(guò)程中能夠充分利用市政管網(wǎng)原有的壓力，以連續(xù)接力增壓供水的方式進(jìn)行工作。這種給水方式能夠節(jié)約能源，對(duì)水質(zhì)不會(huì)產(chǎn)生二次污染。

我們提到的無(wú)負(fù)壓供水設(shè)備，一般情況下指的是無(wú)負(fù)壓變頻供水設(shè)備，也被稱為變頻無(wú)負(fù)壓供水設(shè)備。傳統(tǒng)供水方式都是由市政管網(wǎng)先向蓄水池供水，然后再利用提升設(shè)備將蓄水池中的水供給用戶，這樣一來(lái)，市政管網(wǎng)的有壓水在進(jìn)入蓄水池時(shí)就變成了無(wú)壓水，提升設(shè)備再將無(wú)壓水進(jìn)行加壓提升供給用戶，從而造成能源的大量浪費(fèi)。而無(wú)負(fù)壓供水設(shè)備避免了這種現(xiàn)象的發(fā)生，它能夠直接與市政自來(lái)水管網(wǎng)銜接，且對(duì)市政管網(wǎng)不會(huì)產(chǎn)生任何影響，這樣就能夠在市政管網(wǎng)水壓的基礎(chǔ)上進(jìn)行疊壓供水，大大的節(jié)約了能源，而且此系統(tǒng)全封閉，不會(huì)產(chǎn)生二次污染，是一種理想的供水方式。

2.2 采取消防水池單獨(dú)設(shè)計(jì)的方法

在實(shí)際設(shè)計(jì)過(guò)程中，由于場(chǎng)地等因素的限制，經(jīng)常會(huì)采用生活水池和消防水池合建的方法，但是在應(yīng)用過(guò)程中，由于水池容積較大，水源的更新周期過(guò)長(zhǎng)會(huì)影響生活用水的水質(zhì)。

另外，由于消防水泵需要定期試運(yùn)行，即按照相關(guān)規(guī)定，每月要試水運(yùn)行5 min～10 min，來(lái)檢查消防泵的運(yùn)行是否正常，而試運(yùn)行時(shí)的出水，對(duì)于生活和消防合建水池來(lái)說(shuō)，這些出水不能夠回流，因?yàn)闀?huì)影響生活用水的水質(zhì)，只能外排到室外雨水井，這樣就造成了水資源的浪費(fèi)。若生活水池和消防水池采用分建，那么這部分試運(yùn)行時(shí)的出水可直接排入消防水池中，節(jié)約了水源。由此可見，生活水池和消防水池分建，不僅能夠保證生活用水的水質(zhì)，還能夠節(jié)約水資源。

2.3 充分利用太陽(yáng)能資源

太陽(yáng)能屬于一種清潔能源，并且取之不盡，若能夠充分利用，會(huì)帶來(lái)節(jié)能效果?，F(xiàn)在設(shè)計(jì)使用最多就是太陽(yáng)能熱水器，我國(guó)在北緯40°以北地區(qū)占了大多數(shù)，這些地區(qū)日照時(shí)間長(zhǎng)，都適合使用并推廣太陽(yáng)能熱水器。太陽(yáng)能的利用，對(duì)節(jié)約電能和熱能都帶來(lái)廣闊的前景。

2.4 合理進(jìn)行分區(qū)

對(duì)于高層建筑，由于建筑高度太高，垂直管段過(guò)長(zhǎng)，若不分區(qū)，會(huì)使下層管道系統(tǒng)承受的靜壓過(guò)大，所以，在建筑物的垂直方向上要按照規(guī)范要求進(jìn)行系統(tǒng)分區(qū)，每一個(gè)供水區(qū)域分別成為相對(duì)獨(dú)立的供水系統(tǒng)，分區(qū)的同時(shí)也節(jié)約了水泵提升時(shí)消耗的能源。高層建筑給水系統(tǒng)分區(qū)方式可分為串聯(lián)分區(qū)、并聯(lián)分區(qū)和減壓分區(qū)三種方式。工程設(shè)計(jì)中應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況，按照供水安全、技術(shù)先進(jìn)、經(jīng)濟(jì)合理的原則來(lái)確定。

3 結(jié)語(yǔ)

在實(shí)際工程中，如何確定合理的供水方案，應(yīng)依據(jù)用戶對(duì)水質(zhì)、水壓和水量的要求，結(jié)合室外管網(wǎng)所能提供的水質(zhì)、水壓、水量的情況，衛(wèi)生器具及消防設(shè)備在建筑物內(nèi)的分布，用戶對(duì)供水安全可靠性的要求因素，經(jīng)濟(jì)技術(shù)比較后綜合確定。

對(duì)于高層建筑，可以充分利用無(wú)負(fù)壓供水方式，這樣既不會(huì)產(chǎn)生二次污染，又可以充分利用市政管網(wǎng)的水壓進(jìn)行供水。對(duì)于儲(chǔ)水池，生活水池和消防水池最好應(yīng)分開設(shè)置，這樣不僅節(jié)省了運(yùn)行維護(hù)的費(fèi)用，還節(jié)約了水資源。另外，在條件允許的情況下要充分利用太陽(yáng)能這種新型能源，除了現(xiàn)有的太陽(yáng)能熱水器外，可進(jìn)一步開發(fā)新的產(chǎn)品和利用形式，以達(dá)到很好的節(jié)能效果。最后，對(duì)于高層建筑，應(yīng)根據(jù)其自身特點(diǎn)，進(jìn)行合理的給水系統(tǒng)的分區(qū)，這樣既可以充分利用市政管網(wǎng)的水壓，也可以保護(hù)高層建筑有壓管道，使節(jié)能技術(shù)充分展現(xiàn)在現(xiàn)代建筑物的設(shè)計(jì)中。

[1] 蔡宇仕.建筑給排水設(shè)計(jì)節(jié)水措施的談?dòng)慬J].山西建筑，2005，31(11)：136-137.

[2] 程衛(wèi)山.節(jié)水節(jié)能在建筑給水排水設(shè)計(jì)中的應(yīng)用[J].福建建筑，2004(4)：71-72.

[3] 李鐵柱.建筑給排水工程環(huán)保問(wèn)題初探[J].科技創(chuàng)新導(dǎo)報(bào)，2010(15)：24-25.

[4] 黃 靜.建筑給排水設(shè)計(jì)中的節(jié)水應(yīng)用分析[J].中華民居，2010(11)：34-36.

Energy saving and optimization of high-rise building water supply system★

Huo Junyi1Zhao Hongjie2

(1.HandanWaterSupplyCorporation,Handan056000,China; 2.HandanVocationalCollege,Handan056000,China)

Through analyzing building energy utilization status, the paper points out high-rise building water supply system water quantity problems, such as over pressure discharge, water supply pipeline and neighborhood pressure water storage equipment damage, water waste and inappropriate distribution methods and so on, puts forward several problems for further deep research in order to promote building energy saving work, and shows methods of reducing water system water quantity and energy loss and corresponding countermeasures as well.

high-rise building, water supply system, energy saving

2015-04-25★：邯鄲市科學(xué)技術(shù)研究與發(fā)展計(jì)劃項(xiàng)目(項(xiàng)目編號(hào)：1423109061—1)

霍俊屹(1980- )，男，工程師； 趙宏杰(1979- )，女，講師

1009-6825(2015)19-0183-02

TU201.5

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