高層建筑生活給水系統(tǒng)節(jié)能與優(yōu)化

孫偉

鑫港置業(yè)（沈陽(yáng)）有限公司 遼寧沈陽(yáng) 110003

隨著城市化進(jìn)程的推進(jìn)，高層建筑的高度和層數(shù)在不斷增加，總耗能量也在不斷增加。高層建筑有別于低層建筑，具有層數(shù)多、高度高、用水要求高、給水能耗大等特點(diǎn)。之前的相關(guān)設(shè)計(jì)中關(guān)于節(jié)能方面的內(nèi)容很少，基本是依靠一些節(jié)水節(jié)能型的衛(wèi)生器具等，但隨著社會(huì)的不斷發(fā)展，科技的不斷進(jìn)步目前人們對(duì)節(jié)能環(huán)保方面的意識(shí)越來(lái)越強(qiáng)，而我們國(guó)家對(duì)節(jié)能方面也是越來(lái)越重視，出臺(tái)了許多的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)以及規(guī)范[1]。

1 現(xiàn)階段高層建筑給水系統(tǒng)水量損失現(xiàn)狀

1.1 超壓出流現(xiàn)象

為了滿足最不利配水點(diǎn)的水頭要求，其他配水點(diǎn)必然會(huì)出現(xiàn)超壓出流現(xiàn)象。超壓出流現(xiàn)象不但會(huì)破壞給水系統(tǒng)中水量的正常分配，因超壓出流的水未產(chǎn)生任何效益，即為無(wú)效水量，也大大浪費(fèi)了水資源。而且當(dāng)水壓過(guò)大時(shí)，水龍頭開(kāi)關(guān)時(shí)容易使管道振動(dòng)，且磨損閥門(mén)和給水龍頭，縮短材料使用壽命，并可能引起管道連接處松動(dòng)漏水，加劇水資源的浪費(fèi)。在高層建筑中，高區(qū)的供水還必須由水泵提供，提升這部分無(wú)效水量又直接造成了電能的浪費(fèi)。這些現(xiàn)象十分不利于降低建筑給水能耗、實(shí)現(xiàn)建筑節(jié)水節(jié)能。

1.2 給水管道及附件的損壞

管道老化、生銹，閥門(mén)、水表、龍頭等的破損也會(huì)導(dǎo)致水量的損耗。給水管道在水管接縫處及法蘭、閥門(mén)連接處都會(huì)有不同程度的漏水現(xiàn)象。埋于地下的管道破裂更不易被發(fā)現(xiàn)，造成極大的水資源浪費(fèi)；其次是給水附件的不合理選擇，造成實(shí)際出流量遠(yuǎn)大于需要的用水量，造成水資源浪費(fèi)。

1.3 給水方式不合理

（1）給水分區(qū)不合理。對(duì)于高層建筑給水系統(tǒng)，若縱向分區(qū)劃分細(xì)密，則各區(qū)域低樓層所需的水壓較低，超壓現(xiàn)象不會(huì)太嚴(yán)重，造成的損失也相對(duì)減少，即管網(wǎng)運(yùn)行能耗較低；但分區(qū)多會(huì)造成加壓設(shè)備和供水管網(wǎng)增加，且升壓設(shè)備不集中，提高給水系統(tǒng)的初期投資建設(shè)費(fèi)用。如果分區(qū)較少時(shí)，供水管網(wǎng)簡(jiǎn)單，則超壓出流現(xiàn)象會(huì)比較嚴(yán)重，造成大量水量損失并且會(huì)提高管網(wǎng)的運(yùn)行能耗；但系統(tǒng)加壓設(shè)備和管網(wǎng)較少，系統(tǒng)的初期建設(shè)費(fèi)用會(huì)比較低。因此，在作給水分區(qū)設(shè)計(jì)時(shí)要兼顧各方面要求，選擇合適的縱向分區(qū)，以達(dá)到給水系統(tǒng)安全、節(jié)能、經(jīng)濟(jì)合理的要求[2]。

（2）給水配置不合理。給水方法的正確選擇直接影響了供水方式的使用效果和工程造價(jià)，是高層建筑給水排水系統(tǒng)設(shè)計(jì)的重點(diǎn)。影響給水方式的因素有許多，其中主要有輸送的穩(wěn)定性、水中化學(xué)性質(zhì)的穩(wěn)定、節(jié)能降耗、運(yùn)行的便宜性、高性?xún)r(jià)比等例如有些建筑選用一些不合理的給水方法，這樣不僅讓市政供水管網(wǎng)的水頭浪費(fèi)了，而且使給水所需要的能量大大增加。

（3）水泵機(jī)組配置的影響。在這些影響因素中，尤其以水泵機(jī)組選擇不合理造成的資源浪費(fèi)最為嚴(yán)重，因?yàn)檎麄€(gè)給水系統(tǒng)中95%-98%的電能消耗都是用來(lái)維持水泵機(jī)組的運(yùn)轉(zhuǎn)。在實(shí)際設(shè)計(jì)工作中，出于對(duì)供水安全可靠性的考慮，設(shè)計(jì)者通常會(huì)取偏安全的用水量，導(dǎo)致選擇的水泵流量比實(shí)際情況偏大，水泵流量選擇過(guò)大會(huì)導(dǎo)致用水點(diǎn)的實(shí)際供水壓力比計(jì)算值偏高，造成超壓出流現(xiàn)象，浪費(fèi)水資源，因此，應(yīng)合理選擇水泵機(jī)組的型號(hào)和數(shù)量，合理安排水泵機(jī)組的運(yùn)行調(diào)配方案，使水泵機(jī)組盡可能長(zhǎng)時(shí)間處于高效區(qū)內(nèi)運(yùn)行，提高其工作效率，降低供水能耗。

2 高層建筑給水系統(tǒng)節(jié)能以及優(yōu)化措施

2.1 給水系統(tǒng)分區(qū)優(yōu)化

我國(guó)GB50015-2003建筑給水排水設(shè)計(jì)規(guī)范（2009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0.45MPa；靜水壓大于0.35MPa的入戶(hù)管（或配水橫管）宜設(shè)減壓或調(diào)壓設(shè)施。高層建筑給水系統(tǒng)采用分區(qū)給水方式可有效降低低樓層的剩余水壓，達(dá)到節(jié)能節(jié)水的目的，而且分區(qū)數(shù)越多節(jié)能效果越明顯，最多可比不分區(qū)給水節(jié)約50%的供水能耗。但供水管網(wǎng)及加壓設(shè)備投資會(huì)隨分區(qū)數(shù)增加而增加，并不是分區(qū)數(shù)越多越好，因此，在滿足給水可靠性和安全性的基礎(chǔ)上，應(yīng)對(duì)分區(qū)產(chǎn)生的節(jié)能價(jià)值和系統(tǒng)設(shè)備投資額增加量?jī)煞矫嬉蛩剡M(jìn)行綜合比較分析，得出不同分區(qū)數(shù)的年費(fèi)用值情況，以年費(fèi)用值最低的分區(qū)數(shù)作為最優(yōu)分區(qū)[3]。

2.2 給水方式優(yōu)化

給水方式主要分為直接給水方式、氣壓給水方式、變頻調(diào)速給水方式以及水泵、水箱聯(lián)合的給水方式。幾種給水方式各有利弊和特點(diǎn)，所以在實(shí)際應(yīng)用中我們還需要結(jié)合高層建筑的基本條件及相關(guān)的用水特點(diǎn)等因素綜合考慮具體適用于哪種給水方式。

2.3 增壓設(shè)備的優(yōu)化

水泵是給水系統(tǒng)中最主要的升壓設(shè)備。在建筑內(nèi)部的給水系統(tǒng)中，一般采用離心式水泵，它具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、管理方便、體積小、效率高且流量和揚(yáng)程在一定范圍內(nèi)可以調(diào)整等優(yōu)點(diǎn)。水泵的選型配置、運(yùn)行方式、維護(hù)管理的優(yōu)劣，不僅影響工程投資，而且與節(jié)能、提高經(jīng)濟(jì)效益密切相關(guān)。水泵能耗是高層建筑給水系統(tǒng)的主要能耗。水泵能耗是否合理主要由以下因素決定：

（1）水泵流量和揚(yáng)程的設(shè)定否合理；

（2）水泵是否運(yùn)行在高效區(qū)內(nèi)；

（3）水泵的組合配置是否合理。

因此，準(zhǔn)確計(jì)算水泵的流量和揚(yáng)程、合理選擇水泵機(jī)組的配置可以提高水泵的運(yùn)行效率，降低無(wú)效能耗，達(dá)到節(jié)能的目的。

3 結(jié)語(yǔ)

雖然我國(guó)對(duì)高層住宅小區(qū)的節(jié)水節(jié)能方面的工作越來(lái)越重視，并且也出臺(tái)了許多的此方面的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)及規(guī)范，但是可以看到我們?cè)诠?jié)水節(jié)能方面的工作并不理想，許多浪費(fèi)水資源的事情依然在發(fā)生，水資源和能源的浪費(fèi)現(xiàn)象依然很?chē)?yán)重，這就需要我們?cè)谧≌^(qū)的給水設(shè)計(jì)中更深入的進(jìn)行研究，使資源浪費(fèi)的現(xiàn)象降到最低。