建筑給水排水系統(tǒng)節(jié)能設(shè)計(jì)分析

李思

【摘? 要】伴隨社會(huì)的發(fā)展，現(xiàn)代建筑耗能也在不斷提升，我國(guó)建筑用能占全國(guó)所有能源量的27.5%，在整個(gè)公共建筑能源中，供暖系統(tǒng)產(chǎn)生的能耗約占40%～50%，這里面，照明能耗約占30%～40%，其他設(shè)備約占10%～20%。此外，公共建筑在維護(hù)給排水系統(tǒng)、供暖系統(tǒng)、照明等方面均表現(xiàn)出良好的節(jié)能潛力。《公共建筑節(jié)能設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》（GB50189—2015）修訂版內(nèi)增設(shè)了給水排水、電氣和可再生能源運(yùn)用內(nèi)容，對(duì)節(jié)能設(shè)計(jì)提出了新的要求。

【關(guān)鍵詞】建筑工程;給水排水;節(jié)能設(shè)計(jì)

1 節(jié)水與節(jié)能技術(shù)概述

1.1 合理選用用水定額

通過(guò)良好的設(shè)計(jì)給水、熱水、排水系統(tǒng)，正確地計(jì)算用水量。這個(gè)過(guò)程中，首先要求根據(jù)工程項(xiàng)目功能和使用人數(shù)等數(shù)據(jù)進(jìn)行合理的用水定額選擇。如，1500床三級(jí)甲等醫(yī)院工程便屬于超大型醫(yī)院工程，由于使用者眾多，故對(duì)其最高日用水量、最大日用水量時(shí)，應(yīng)采用最高日用水定額下限值100L/（床·d），小時(shí)變化系數(shù)為2.5。此時(shí)以200L/（床·d）計(jì)算最高日用水量是不合理的，會(huì)造成最高日用水量翻倍，引發(fā)給水水箱容積過(guò)大、加大水泵流量和水管道管徑等問(wèn)題，且會(huì)因此造成用電功率的加大，導(dǎo)致整個(gè)能耗增加，不合乎節(jié)能設(shè)計(jì)要求。對(duì)此，要求設(shè)計(jì)人員根據(jù)工程項(xiàng)目功能、使用人數(shù)（或單位）等數(shù)據(jù)，合理地進(jìn)行用水定額的選擇，達(dá)到節(jié)約用水降低能耗的目的。

1.2 計(jì)量要求

《民用建筑節(jié)水設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》（GB50555—2010）針對(duì)設(shè)置用水計(jì)量表位置作出了相應(yīng)的要求。冷卻塔循環(huán)冷卻水、游樂(lè)設(shè)施、空調(diào)冷熱水系統(tǒng)等一類(lèi)的補(bǔ)水管中要求設(shè)置相應(yīng)的用水計(jì)量表;公共建設(shè)的廚房、洗衣房、建筑物引入管等存在冷水、熱水計(jì)量，要求水管中設(shè)置相應(yīng)的計(jì)量水表。以達(dá)到有效控制用水量，節(jié)水、節(jié)能的目的。

2 給水系統(tǒng)設(shè)計(jì)降低能耗與給水泵節(jié)能限定值分析

2.1 給水系統(tǒng)設(shè)計(jì)降低能耗

《公共建筑節(jié)能設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》（GB50189—2015）修訂版明確提出給水系統(tǒng)可以在現(xiàn)有給水管網(wǎng)的支持下，通過(guò)其水壓供水。如果要選擇疊壓供水系統(tǒng)，必須向相關(guān)的部門(mén)申請(qǐng)。

如果水壓太高，將會(huì)導(dǎo)致單位時(shí)間的流出量大幅提高，造成水資源的浪費(fèi)。因此，在進(jìn)行給水系統(tǒng)設(shè)計(jì)的過(guò)程中，要在豎直方向上進(jìn)行科學(xué)的規(guī)劃，將建筑高度分成不同區(qū)段，每個(gè)區(qū)段的供水壓力≤0.45MPa，同時(shí)還應(yīng)該采取減壓、限流的舉措，在一個(gè)區(qū)段中，最低部位供水壓力≤0.2MPa。

2.2 給水泵節(jié)能限定值

目前實(shí)施的《清水離心泵能效限定值及節(jié)能評(píng)價(jià)值》（GB19762—2007）對(duì)“泵能效限定值”“泵目標(biāo)能效限定值”和“泵節(jié)能評(píng)價(jià)值”進(jìn)行了定義。這里面“泵能效限定值”“泵目標(biāo)能效限定值”必須遵守和執(zhí)行，“泵節(jié)能評(píng)價(jià)值”則具有推薦色彩，“泵節(jié)能評(píng)價(jià)值”指的是在規(guī)定的條件下，泵的最低效率能夠達(dá)到節(jié)能認(rèn)證的水平?！氨霉?jié)能評(píng)價(jià)值”的要求高于其他兩個(gè)限定值，因此給水泵效率應(yīng)該達(dá)到“泵節(jié)能評(píng)價(jià)值”，才能夠更好地實(shí)現(xiàn)節(jié)能的目標(biāo)。

3 生活熱水系統(tǒng)節(jié)能設(shè)計(jì)要點(diǎn)

3.1 熱源選擇

《公共建筑節(jié)能設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》（GB50189—2015）修訂版明確指出：集中熱水供應(yīng)系統(tǒng)所需的熱量，最好為余熱、廢熱，或者是通過(guò)可再生能源等提供熱量。在最高日生活熱水量>5m3情況下，除電力需求側(cè)管理鼓勵(lì)用電，且通過(guò)供電加熱的條件下，直接電加熱熱源應(yīng)該排除在外。這對(duì)集中熱水供應(yīng)系統(tǒng)熱源的選擇進(jìn)行了較為嚴(yán)格的規(guī)定。

余熱主要是在工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中形成的，如果不能有效加以利用就會(huì)被浪費(fèi)的熱量，比如蒸汽凝結(jié)水熱等。

應(yīng)用太陽(yáng)能熱水系統(tǒng)時(shí)，為了確保水的溫度和質(zhì)量能夠滿(mǎn)足要求，最好選擇集熱和輔熱設(shè)備彼此獨(dú)立的系統(tǒng)。

在我國(guó)的云、蘇、粵等南部的省級(jí)區(qū)域，空氣源熱泵熱水機(jī)組是非常常見(jiàn)的熱水制備方案，具有良好的成效。在炎熱和過(guò)渡季節(jié)較長(zhǎng)的地區(qū)，空氣源熱泵熱水機(jī)組能夠充分地發(fā)揮出其優(yōu)勢(shì);而在寒冷地區(qū)，必須結(jié)合成本和運(yùn)行可靠性等方面的因素考量是否采用這種機(jī)組。如果機(jī)組長(zhǎng)期處于低溫環(huán)境下，其制熱性能系數(shù)（COP）等級(jí)難以提升，其優(yōu)勢(shì)就無(wú)法得到充分的體現(xiàn)。為使國(guó)內(nèi)熱泵熱水機(jī)（器）市場(chǎng)能夠規(guī)范的發(fā)展，同時(shí)為相關(guān)技術(shù)的發(fā)展創(chuàng)造良好的條件，政府相關(guān)部門(mén)頒布了《熱泵熱水機(jī)（器）能效限定值及能源效率等級(jí)》，根據(jù)這一文件可知，熱泵熱水機(jī)能源效率包括5個(gè)等級(jí)，1級(jí)代表能源效率最高，2級(jí)代表實(shí)現(xiàn)了節(jié)能認(rèn)證的要求，3、4級(jí)則是國(guó)內(nèi)多聯(lián)機(jī)的平均能效水平，5級(jí)是設(shè)備至少應(yīng)該達(dá)到的最低要求，否則禁止在市面上流通。

3.2 熱水管網(wǎng)布置

《公共建筑節(jié)能設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》（GB50189—2015）修訂版明確指出，部署了集中熱水供應(yīng)系統(tǒng)的小區(qū)中，熱水循環(huán)管網(wǎng)服務(wù)范圍應(yīng)該在300～500m之間（半徑），水加熱、熱交換站室最好安排在熱水用量最大的建筑中，同時(shí)不應(yīng)距離小區(qū)中心位置太遠(yuǎn)。另外，該標(biāo)準(zhǔn)還對(duì)自加熱設(shè)備站室到最遠(yuǎn)建筑的距離進(jìn)行了規(guī)定，提出熱水循環(huán)管網(wǎng)服務(wù)半徑方面的需求，一方面是為了降低管路上熱量以及輸送動(dòng)力損失，否則會(huì)導(dǎo)致較高的運(yùn)行能耗和成本，不滿(mǎn)足經(jīng)濟(jì)性方面的要求;中國(guó)建筑設(shè)計(jì)研究院在廣州亞運(yùn)城集中熱水供應(yīng)系統(tǒng)管網(wǎng)這一項(xiàng)目中，探討了熱水管道敷設(shè)長(zhǎng)度是如何影響熱量損失的。該單位在亞運(yùn)會(huì)期間媒體村低區(qū)熱水供水管網(wǎng)的若干位置布置溫度傳感器，結(jié)果發(fā)現(xiàn)熱損失和管線(xiàn)長(zhǎng)度之間為正相關(guān)關(guān)系，降低管道總長(zhǎng)度，有利于節(jié)省管網(wǎng)熱損失，這是相關(guān)部門(mén)對(duì)熱水管網(wǎng)的服務(wù)半徑進(jìn)行限定的主要原因。另一方面，如果管線(xiàn)過(guò)長(zhǎng)，管網(wǎng)末端水溫更低，更有可能產(chǎn)生軍團(tuán)菌，這會(huì)對(duì)水質(zhì)產(chǎn)生影響，或者是需要采取額外的措施來(lái)保障水質(zhì)達(dá)到要求，使系統(tǒng)的總成本提高。所以，相關(guān)部門(mén)進(jìn)行這樣的規(guī)定，旨在縮短熱水管線(xiàn)的總長(zhǎng)度，從而節(jié)省熱損耗，保障良好的水質(zhì)，很好地兼顧了安全性和經(jīng)濟(jì)性方面的要求。

3.3 冷、熱水壓力平衡

《公共建筑節(jié)能設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》（GB50189—2015）修訂版明確提出，集中熱水供應(yīng)系統(tǒng)的供水分區(qū)最好和用水點(diǎn)處的冷水分區(qū)位于同一區(qū)，另外還需采取針對(duì)性的舉措，確保用水點(diǎn)處冷、熱水供水壓力平衡，使循環(huán)管網(wǎng)能夠有序的運(yùn)轉(zhuǎn)。生活熱水應(yīng)該是將冷、熱水按照一定的比例混合在一起，實(shí)現(xiàn)所需的出水溫度。所以熱水供應(yīng)系統(tǒng)和冷水系統(tǒng)的分區(qū)應(yīng)該是相同的，確保冷、熱水的壓力平衡，這是節(jié)水、節(jié)能目的的實(shí)現(xiàn)是很有幫助的。集中熱水供應(yīng)系統(tǒng)通常為機(jī)械循環(huán)，保證干管、立管的熱水循環(huán)，支管無(wú)須滿(mǎn)足循環(huán)要求，多設(shè)立管，從而縮短支管的長(zhǎng)度，在節(jié)能的基礎(chǔ)上確保出水溫度能夠達(dá)到要求。

4 結(jié)語(yǔ)

節(jié)水和節(jié)能有著緊密的關(guān)聯(lián)，二者不可分割。節(jié)水、節(jié)能的理念完全契合，需要在給水排水設(shè)計(jì)中嚴(yán)格的踐行。為節(jié)約能耗、減少水泵輸送的能耗，必須確保給水、熱水、排水系統(tǒng)的科學(xué)性，相關(guān)設(shè)備必須達(dá)到節(jié)能要求。集中熱水系統(tǒng)是給水排水設(shè)計(jì)工作的重要內(nèi)容，在進(jìn)行著部分內(nèi)容設(shè)計(jì)的過(guò)程中，關(guān)鍵在于熱源的選擇、水加熱站或熱交換器室布置位置、管道布置和保溫等，盡量降低熱損失，從而節(jié)省系統(tǒng)的整體能耗。統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)表明，在公共建筑中，給水排水系統(tǒng)能耗在用電設(shè)備總能耗中的占比僅為10%～20%，它甚至沒(méi)有被“基準(zhǔn)建筑模型”考慮進(jìn)去，且其節(jié)能的空間非常有限，但只要能夠降低能耗，就是對(duì)政府節(jié)約能源、保護(hù)環(huán)境號(hào)召的積極響應(yīng)，同時(shí)也能夠?yàn)榭沙掷m(xù)性發(fā)展目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)盡一份力。

參考文獻(xiàn)：

[1]GB50555-2010，民用建筑節(jié)水設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)[S].北京：中國(guó)建筑工業(yè)出版社，2010.

[2]建標(biāo)110-2008，綜合醫(yī)院建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)[S].北京：中國(guó)計(jì)劃出版社，2008.

（作者身份證號(hào)碼：370305198802262810）