基于節(jié)水節(jié)能理念的建筑給排水系統(tǒng)設(shè)計(jì)探究

高倩

摘 要：當(dāng)下，我國(guó)乃至全球淡水資源短缺情況愈發(fā)嚴(yán)重，迫使節(jié)水節(jié)能理念愈發(fā)被著重關(guān)注。而對(duì)于建筑設(shè)計(jì)而言，給排水系統(tǒng)是最具節(jié)水節(jié)能潛力的專(zhuān)業(yè)。對(duì)此，切合實(shí)際并結(jié)合筆者經(jīng)驗(yàn)，就基于節(jié)水節(jié)能理念的建筑給排水系統(tǒng)設(shè)計(jì)展開(kāi)相應(yīng)探究，以供閱覽參考。

關(guān)鍵詞：節(jié)水理念;節(jié)能理念;給排水系統(tǒng)設(shè)計(jì)

中圖分類(lèi)號(hào)：TU82文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：2096-6903（2022）08-0096-03

1 基于節(jié)水理念的給排水設(shè)計(jì)

1.1 選用節(jié)水器具

1.1.1 節(jié)水衛(wèi)具

衛(wèi)具種類(lèi)、材質(zhì)、型號(hào)選擇不合理均會(huì)直接影響節(jié)水的效果，因此，在選擇衛(wèi)具和相關(guān)配水器具時(shí)，除了考慮價(jià)格、種類(lèi)、美觀、用途外，還要認(rèn)真比選其節(jié)水性能和效果。

給水水嘴應(yīng)選擇節(jié)水型、密封性能好、控制流率的節(jié)水水嘴，如陶瓷芯材質(zhì)。節(jié)水水嘴在給水壓力為0.1 MPa以及管徑為DN15時(shí)，最大流量應(yīng)≤0.15 L/s。經(jīng)測(cè)試，在同等條件下與普通水嘴相比，節(jié)能水嘴節(jié)水量約為其3%～50%，大部分節(jié)水約20%～30%，且靜壓越高，節(jié)水效果越好[1]。故而，在建筑中要普遍使用節(jié)水龍頭，特別是對(duì)水壓超標(biāo)的配水點(diǎn)要全部采用節(jié)水龍頭，以最大限度減少用水浪費(fèi)。

坐便器應(yīng)區(qū)分種類(lèi)，按照大、小便分檔沖洗型坐便器，水箱容積應(yīng)≤6 L，設(shè)置大、小便兩檔沖水。沖洗小便的水量≤4 L，沖洗大便的水量≤6 L，在水資源比較缺乏地區(qū)或取用水不方便的地區(qū)，可使用真空抽吸方式，以減少用水量。

公共場(chǎng)所的便器沖洗閥、水嘴應(yīng)具有延時(shí)自閉或感應(yīng)互動(dòng)功能，延時(shí)自閉式?jīng)_洗閥設(shè)置為出水幾秒或出水一定量后自動(dòng)關(guān)閉，以防止長(zhǎng)時(shí)間流水浪費(fèi)。但延時(shí)自閉的出水時(shí)間或出水量固定后，無(wú)法滿足不同對(duì)象的使用需求，因此僅適用于相對(duì)簡(jiǎn)單、人流量大的場(chǎng)所，如碼頭、汽車(chē)站、火車(chē)站等。感應(yīng)式閥門(mén)可適用多種場(chǎng)所，只要人體靠近即可感應(yīng)出水，但是費(fèi)用相對(duì)較高。在設(shè)計(jì)時(shí)，可綜合考慮使用。

1.1.2 節(jié)水管閥

以往建筑給水設(shè)計(jì)多使用鍍鋅鋼管，長(zhǎng)期使用易出現(xiàn)生銹，干凈的水通過(guò)后會(huì)受到污染，且管內(nèi)的水未及時(shí)排出（隔夜），就會(huì)出現(xiàn)一段無(wú)法使用的銹水。此外，鍍鋅鋼管的接頭處也容易出現(xiàn)銹蝕漏水、滲水現(xiàn)象，形成“跑冒滴漏”浪費(fèi)。隨著新型管材的應(yīng)用，材料更加豐富環(huán)保，如PPR、PE、PVCU型管以及多種復(fù)合金屬管，既能減少水質(zhì)污染，提高用水質(zhì)量，還可有效解決浪費(fèi)水現(xiàn)象。例如，某建筑給排水設(shè)計(jì)時(shí)，室外采用PE管、室內(nèi)采用304不銹鋼管，按照分支減壓方式，調(diào)節(jié)入戶水壓，同時(shí)做好基礎(chǔ)處理和管道覆蓋，優(yōu)化管道埋深，從而有效防止管道破損滲漏。此外，閥門(mén)的類(lèi)型、質(zhì)量也會(huì)對(duì)水質(zhì)造成影響，從嚴(yán)密性來(lái)說(shuō)，蝶閥的嚴(yán)密性弱于閘閥，閘閥弱于截止閥，因此，條件相同時(shí)應(yīng)盡量選擇嚴(yán)密性更好，更節(jié)水環(huán)保的閥門(mén)，以防止配件連接處的破損滲漏。

1.2 開(kāi)辟第二水源

1.2.1 中水回用

中水回用是指將來(lái)源于生活中的污廢水回收處理達(dá)標(biāo)以后，應(yīng)用于日常生活、小區(qū)綠化等方面，需注意的是，中水不能直接作為飲用水。根據(jù)應(yīng)用場(chǎng)景和使用目的的不同，中水水質(zhì)也有著不同的標(biāo)準(zhǔn)，例如用于人工湖泊的水需符合綠化用水標(biāo)準(zhǔn);用于沖洗廁所、清潔道路、保養(yǎng)車(chē)輛的水，需符合雜用用水標(biāo)準(zhǔn)。對(duì)于建筑住宅來(lái)說(shuō)，在日常排放的廢水中，約21%為廁用水，約60%為沐浴、換洗用水，直接飲用水占總廢水量很低[2]。如果將生活污廢水收集處理后，可用于沖洗廁所、澆灌綠植、清潔道路等，深化處理后還可替代自來(lái)水，如此就大大節(jié)約了建筑用水量。根據(jù)調(diào)查統(tǒng)計(jì)發(fā)現(xiàn)，僅中水回用沖洗廁所，即可節(jié)約用水超過(guò)10%。目前，大部分地區(qū)都應(yīng)用了中水處理系統(tǒng)，其運(yùn)行成本（含折舊）為每1 m?水1.7～2.5元，為當(dāng)前自來(lái)水水價(jià)的50%，如果將城市污水處理廠進(jìn)行改造，在排水系統(tǒng)增設(shè)中水管網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)規(guī)模化中水回用，則節(jié)水效果、經(jīng)濟(jì)效益會(huì)更加明顯[3]。

1.2.2 雨水利用

利用雨水是指通過(guò)調(diào)控雨水入滲、地表徑流等方式，將雨水更有目的地資源化使用。例如，將硬質(zhì)道路經(jīng)“海綿化”改造后，大大提高了雨水滲透率，提高地下水位，貯存的雨水通過(guò)凈化處理，可直接用來(lái)清潔道路、澆灌綠植、沖洗廁所等。在建筑工程中，可結(jié)合場(chǎng)地進(jìn)行雨水利用基礎(chǔ)設(shè)施的設(shè)計(jì)，例如增加下凹式綠地面積，在下雨時(shí)可以調(diào)蓄流量，合理引導(dǎo)屋頂和道路的雨水進(jìn)入生態(tài)設(shè)施，或通過(guò)透水路面滲透流入地下補(bǔ)給水源，下滲的雨水通過(guò)植物根系、土壤過(guò)濾對(duì)流量較小的雨水進(jìn)行滯留過(guò)濾，雨量過(guò)大時(shí)多余的雨水流入市政排水系統(tǒng)。相比中水回用、跨區(qū)域調(diào)水，雨水利用成本更低，特別是對(duì)于缺水的地區(qū)，雨水利用的經(jīng)濟(jì)效益更好，值得普遍推廣。

1.3 嚴(yán)格用水計(jì)量

建筑住宅用戶可分設(shè)水表，按一戶一表配置，同一樓層水表集中在同層的水管井內(nèi)統(tǒng)一管理。建筑商業(yè)區(qū)域的衛(wèi)生間分設(shè)水表，例如生活用水一只表、沖廁再生水一只表。水表計(jì)量要保證高靈敏度、高精度，以避免計(jì)量誤差。在住宅進(jìn)戶管、引入管分別設(shè)置水表，做好日常監(jiān)測(cè)計(jì)量，以防管道破損滲漏，出現(xiàn)異常要及時(shí)維護(hù)。為減少建筑給水管網(wǎng)破損滲漏，在給排水設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)采取一定的保護(hù)措施，即給水系統(tǒng)的管材管件須符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)及質(zhì)量要求，并采用高靈敏度水表以便于及時(shí)發(fā)現(xiàn)滲漏問(wèn)題，并定期做好日常管網(wǎng)檢漏等。

1.4 減少超壓出流

超壓出流是指配水點(diǎn)靜水壓超過(guò)流出水頭，實(shí)際流量超過(guò)定額流量的情況。超壓出流不僅會(huì)影響給水系統(tǒng)的正常分配，還會(huì)生成無(wú)效用水量且不易被察覺(jué)，造成大量隱形水浪費(fèi)。在對(duì)給水系統(tǒng)合理分區(qū)后，可使用一些減壓限流節(jié)水措施，如對(duì)用水器具的配水水壓進(jìn)行分區(qū)設(shè)計(jì)，或設(shè)置減壓閥、節(jié)流塞等減壓裝置，均可提高節(jié)水效果。此外，根據(jù)相關(guān)規(guī)范要求，建筑生活給水系統(tǒng)可進(jìn)行豎向分區(qū)，每個(gè)分區(qū)的衛(wèi)具配水點(diǎn)最低靜水壓應(yīng)≤0.45 MPa，最大不得超過(guò)0.55 MPa，而多數(shù)衛(wèi)具最佳使用水壓為0.2～0.3 MPa，因此大部分屬于超壓出流[4]。根據(jù)實(shí)踐發(fā)現(xiàn)，如果配水點(diǎn)靜水壓≥0.15 MPa時(shí)，水流量會(huì)明顯上升，故而當(dāng)分區(qū)給水系統(tǒng)中最低衛(wèi)具配水點(diǎn)的靜水壓超過(guò)這個(gè)數(shù)值，需采取減壓措施，即在進(jìn)戶管的水表前端安裝減壓閥等附屬設(shè)施，以減少超壓出流。

1.5 改進(jìn)熱水系統(tǒng)

對(duì)于當(dāng)前建筑集中熱水系統(tǒng)而言，多數(shù)均存在浪費(fèi)水的情況，主要是無(wú)效冷水的浪費(fèi)。即在啟動(dòng)熱水裝置時(shí)，原水管中的一截冷水流出后通常作無(wú)用處理，造成嚴(yán)重浪費(fèi)。這種情況可從設(shè)計(jì)、施工及管理等方面予以優(yōu)化。從設(shè)計(jì)來(lái)說(shuō)，可考慮熱水管網(wǎng)布局，防止環(huán)路短流，并計(jì)算熱水循環(huán)系統(tǒng)多環(huán)路阻力平衡，減少冷熱水進(jìn)水壓力差異，降低冷水出水量。在當(dāng)前給排水設(shè)計(jì)時(shí)，多采用立管、干管以及支管、立管、干管兩種循環(huán)方式中，去除干管循環(huán)，保證立管、干管的熱水循環(huán)，盡量縮小冷水管距離，以有效提高節(jié)水節(jié)能效果。對(duì)此，在熱水集中供應(yīng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)，需統(tǒng)籌考慮工程成本與節(jié)水效果，并結(jié)合建筑規(guī)劃、性質(zhì)及環(huán)境條件，綜合選用支管循環(huán)或立管循環(huán)，防止無(wú)效水的浪費(fèi)。

2 基于節(jié)能理念的給排水設(shè)計(jì)

2.1 合理分區(qū)供水

2.1.1 供水水壓利用

市政管網(wǎng)供水壓力通常為0.2～0.4 MPa，僅能夠滿足多層建筑供水，但對(duì)于高層建筑而言，市政供水壓力很難滿足供水要求。因此，在進(jìn)行給排水設(shè)計(jì)時(shí)，通常先將水引入儲(chǔ)水池中，對(duì)儲(chǔ)水池中的水進(jìn)行二次增壓，再供給高層用戶使用，而此種方式白白浪費(fèi)了市政水壓的可用水頭，特別是儲(chǔ)水池在建筑物地下層時(shí)，市政供水壓力被轉(zhuǎn)換為負(fù)壓，再消耗能量增壓，如此一來(lái)就浪費(fèi)了許多能量。故而，從綠色節(jié)能角度考慮，對(duì)于高層建筑要優(yōu)化供水方案，既考慮能利用原有市政管網(wǎng)水壓，又能因地制宜節(jié)能降耗。許多地區(qū)采用了方便可行、更加經(jīng)濟(jì)的分區(qū)供水方式，即根據(jù)建筑樓層合理分區(qū)進(jìn)行供水，層數(shù)低于3層可直接利用市政水壓供水，層數(shù)高于3層可使用變頻設(shè)備以二次增壓或疊壓方式供水，如此一來(lái)就能充分利用市政管網(wǎng)水壓，減少低樓層能量消耗，實(shí)現(xiàn)綠色節(jié)能的目標(biāo)。

2.1.2 分區(qū)方式選擇

根據(jù)規(guī)范要求，套內(nèi)分戶用水點(diǎn)的給水壓力應(yīng)≥0.05 MPa，入戶管的給水壓力應(yīng)≥0.35 MPa。以住宅建筑層高2.9 m計(jì)算，那么超過(guò)9層樓時(shí)，給水壓力將無(wú)法滿足要求，因此需要進(jìn)行分區(qū)供水。從節(jié)約電能角度考慮，給水分區(qū)數(shù)和節(jié)能成正比，即分區(qū)數(shù)越多，節(jié)能效果會(huì)越好，如果先是一次性集中加壓、再分區(qū)減壓供水，會(huì)大幅增加能耗。例如，一棟24層的高層住宅建筑，住戶是216戶×3人/戶=648人，每天每人平均用水為120 L，在綜合效率均為70%的情況下，不同分區(qū)供水形式的能耗表見(jiàn)表1。由表1中數(shù)據(jù)可知，①比③更節(jié)能，每天節(jié)約達(dá)到16.9%，以50年建筑壽命計(jì)算，可節(jié)約大約5.93萬(wàn)度電。

2.2 合理選擇水泵

為保證建筑用水的均衡性，在建筑給水系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)往往需采用變頻泵來(lái)調(diào)節(jié)用水量，但由于給水管特性系數(shù)為不變的定值，在水流量減小時(shí)管道阻力也隨之減小，而設(shè)計(jì)時(shí)的定壓值往往是根據(jù)最大流量和阻力參數(shù)確定的，定壓點(diǎn)位置往往設(shè)在加壓泵的水泵出口管道上，感應(yīng)不夠靈敏，這樣就可能出現(xiàn)流量小時(shí)，終端用戶的水壓也會(huì)比設(shè)計(jì)水壓高很多，造成能量浪費(fèi)。此外，變頻泵在低轉(zhuǎn)速時(shí)，可能存在效率不高的問(wèn)題，如DL多級(jí)泵的電機(jī)頻率<42 Hz時(shí)，效率會(huì)明顯降低，但居民區(qū)的用水高峰期時(shí)間很短，水泵在大部分時(shí)間里未滿負(fù)荷狀態(tài)運(yùn)轉(zhuǎn)，且在23時(shí)至次日6時(shí)期間處于極低流量。較為理想的節(jié)能設(shè)計(jì)是，把定壓點(diǎn)設(shè)置在最不利位置，根據(jù)流量大小動(dòng)態(tài)調(diào)整定壓值，再另行配置一套氣壓罐，這樣即使在流量較低時(shí)，變頻泵效率也可保持經(jīng)濟(jì)運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)節(jié)能效果[5]。此外，還要合理選擇流量、揚(yáng)程不同型號(hào)的大小泵，以提高水泵電機(jī)效率，減少二次增壓能耗，實(shí)現(xiàn)節(jié)能效果。

2.3 合理利用能源

太陽(yáng)能作為一種應(yīng)用廣泛的清潔環(huán)保、可再生能源，只要年日照時(shí)長(zhǎng)超過(guò)1 400 h，年極端低溫不小于﹣45℃，年太陽(yáng)輻射量超過(guò)4 200 MJ/㎡，即可采用太陽(yáng)能作為能源。在建筑給水系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)，通常采用集中-分散式中央熱水系統(tǒng)將熱水輸送到每戶，其原理是利用太陽(yáng)能集熱器吸熱后生產(chǎn)出熱水，通過(guò)管道輸送到每戶的保溫水箱，以便隨取隨用。在實(shí)際應(yīng)用時(shí)，可將太陽(yáng)能集熱器安裝在建筑物屋頂，每戶安裝一個(gè)保溫水箱，內(nèi)置換熱器（換熱功率1 500 W/h）;與此同時(shí)，每戶再安裝一個(gè)燃?xì)鉄崴?，?dāng)太陽(yáng)日照時(shí)間不足以供熱時(shí)，可采用燃?xì)鉄崴髯鳛闊崴a(bǔ)充（熱水系統(tǒng)原理如圖1所示）[6]。

3 結(jié)語(yǔ)

節(jié)水節(jié)能是發(fā)展節(jié)約型社會(huì)永恒的主題，而于建筑設(shè)計(jì)中最易實(shí)現(xiàn)節(jié)水節(jié)能的便是給排水專(zhuān)業(yè)。因此，設(shè)計(jì)人員應(yīng)充分認(rèn)識(shí)到節(jié)水節(jié)能的關(guān)鍵性與緊迫性，并在進(jìn)行具體項(xiàng)目的給排水設(shè)計(jì)時(shí)切實(shí)做到與時(shí)俱進(jìn)、精心計(jì)算、周密考慮，將各個(gè)可能實(shí)現(xiàn)節(jié)水節(jié)能的環(huán)節(jié)做好、做到位，為建設(shè)節(jié)約型社會(huì)“鋪磚添瓦”貢獻(xiàn)己力。

參考文獻(xiàn)

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