高層建筑給排水系統(tǒng)節(jié)能設(shè)計

方文秀

（蘇州蘇大建筑規(guī)劃設(shè)計有限責(zé)任公司合肥分公司，安徽 合肥 230041）

建筑給排水屬于相對獨立的行業(yè)，在其發(fā)展至今共經(jīng)歷了三個不同階段，分別為房屋衛(wèi)生技術(shù)設(shè)備階段、室內(nèi)給排水階段即反思階段和建筑給排水階段即發(fā)展階段[1]。當(dāng)前建筑規(guī)模逐漸擴大，更多高層、超高層建筑及建筑群被建設(shè)出來，相應(yīng)的給排水系統(tǒng)也逐漸復(fù)雜。基于當(dāng)前綠色建筑發(fā)展需要，急需種合理的節(jié)能方法實現(xiàn)對高層建筑給排水系統(tǒng)的節(jié)能，因此本文開展高層建筑給排水系統(tǒng)節(jié)能設(shè)計研究。

1 給排水系統(tǒng)節(jié)能設(shè)計

1.1 建立高層建筑單循環(huán)中水結(jié)構(gòu)

對于高層建筑而言，中水實質(zhì)上是將生活廢水經(jīng)過單獨采集、處理，并在符合國家用水標(biāo)準(zhǔn)后再次利用的雜用水。結(jié)合中水利用概念，在高層建筑當(dāng)中構(gòu)建單循環(huán)中水結(jié)構(gòu)能夠在一定程度上實現(xiàn)對給排水系統(tǒng)的節(jié)能。為確保單循環(huán)中水在重復(fù)利用的過程中，水質(zhì)始終達到相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)，需要在結(jié)構(gòu)當(dāng)中引入中水綜合水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)，表1 為高層建筑單循環(huán)中水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)對照表。

表1 高層建筑單循環(huán)中水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)對照表

綜合表1 中不同類型排水的各類雜質(zhì)濃度，在利用中水時，盡可能選用優(yōu)質(zhì)雜排水作為水源，其次為雜排水，最后為生活污水[2]。為確保中水在回用過程中不會對人體造成威脅，滿足安全可靠原則，需要對其進行處理，并且根據(jù)水質(zhì)的具體情況應(yīng)用到不同給排水管道當(dāng)中?；诖?，本文構(gòu)建如圖1 所示的高層建筑單循環(huán)中水結(jié)構(gòu)示意圖。

圖1 高層建筑單循環(huán)中水結(jié)構(gòu)示意圖

按照圖1 所示構(gòu)建高層建筑單循環(huán)中水結(jié)構(gòu)，將符合中水回用要求的生活廢水單獨收集匯總，并將其引入中水處理單元當(dāng)中進行有效處理，再進行循環(huán)利用。通過這樣循環(huán)結(jié)構(gòu)，不僅能夠有效降低基礎(chǔ)建筑設(shè)施的投資量，同時結(jié)構(gòu)流程簡單易操作，具備良好的應(yīng)用效果。將該結(jié)構(gòu)應(yīng)用到高層建筑小區(qū)當(dāng)中需要調(diào)整生活排水管的傳輸路徑，增設(shè)一套生活廢水收集與排放系統(tǒng)，做到室內(nèi)外污廢分流、獨立收集與排放。收集到的生活廢水通過中水處理單元進行處理、加壓至二次利用，將其應(yīng)用到整個小區(qū)的沖廁用水以及綠化景觀用水當(dāng)中，最后排入市政下水管當(dāng)中，完成一個涉及范圍更廣的單循環(huán)中水利用，以此實現(xiàn)對水資源的節(jié)約。

1.2 引入變頻調(diào)速恒壓供水系統(tǒng)

對于高層建筑給排水系統(tǒng)而言，供水加壓系統(tǒng)是其中不可或缺的組成部分，加壓系統(tǒng)在運行過程中會消耗大量的能源以及成本，也是本文節(jié)能方法重點關(guān)注對象。為了進一步提高對能源的高效利用，本文在供水加壓系統(tǒng)中重點討論變頻調(diào)速恒壓供水裝置和無負壓供水裝置。

變頻調(diào)速恒壓供水裝置，指在供水量發(fā)生變化時，通過對變頻泵的變速調(diào)節(jié)，達到出口壓力保持不變，確保整個用水官網(wǎng)里隨時都有充足的水壓和水量。由于泵組始終保持著高效運行工況狀態(tài)，由此可減少不必要的揚程浪費?；诠?jié)能需要，在選擇變頻節(jié)能水泵時，應(yīng)當(dāng)根據(jù)高層建筑給水最不利點的揚程以及流量參數(shù)對其進行選擇。由于在給排水系統(tǒng)實際運行過程中，最不利情況出現(xiàn)的概率極小，并且大多數(shù)變頻節(jié)能泵都能夠滿足水量和揚程的需要，為了實現(xiàn)對給排水系統(tǒng)的節(jié)約，根據(jù)高層建筑的用水需要，對變頻節(jié)能泵組進行設(shè)計，給出不同類型的泵組組合模式。根據(jù)用水量的大小及波動大小選擇主泵數(shù)量，當(dāng)主泵數(shù)量達到3 臺泵以上時，要考慮主泵之間互為備用、逐一啟動，減少備用泵的數(shù)量；并在主泵旁邊配置小流量泵，用作夜間小流量供水使用，盡可能使整個主泵均處在高效區(qū)內(nèi)運行，降低能耗；適當(dāng)情況下，可與氣壓罐配套使用，效果更佳。且變頻調(diào)速恒壓供水系統(tǒng)一般配置有不承壓的調(diào)節(jié)水箱，當(dāng)市政管網(wǎng)斷水是，仍能滿足基本的生活用水需要。

1.3 引入無負壓供水系統(tǒng)

變頻加壓供水系統(tǒng)的最大缺點，是浪費了市政供水的余壓，造成能源的浪費。為充分利用市政余壓，在有條件的建筑單體或建筑小區(qū)內(nèi)，采用無負壓供水系統(tǒng)供水，可大大降低能耗，尤其是小高層較多的建筑小區(qū)。

無負壓供水系統(tǒng)主要包括罐式無負壓系統(tǒng)和箱式無負壓系統(tǒng)，二種類型設(shè)備均可直接與市政供水管網(wǎng)直連，在市政管網(wǎng)余壓基礎(chǔ)上串聯(lián)疊壓供水，并確保市政管網(wǎng)內(nèi)部產(chǎn)生負壓；均具有占地面積相對較小、干凈且不易造成二次污染、運行成本較低、具有很明顯的節(jié)能效果。不同點是罐式無負壓系統(tǒng)在水泵鉗裝設(shè)壓力密封罐和真空消除器，水泵通過穩(wěn)流罐吸水并加壓至用戶，通過真空消除器的作用降低對市政供水管網(wǎng)的影響，但罐式無負壓系統(tǒng)無儲備水量，當(dāng)市政供水停水時，會出現(xiàn)斷水現(xiàn)象；箱式無負壓系統(tǒng)設(shè)置有不承壓的調(diào)節(jié)水箱，當(dāng)市政管網(wǎng)的水量及水壓能滿足無負壓供水要求時，系統(tǒng)直接從市政管網(wǎng)抽水；反之，如市政管網(wǎng)的水量或水壓不能滿足要求，系統(tǒng)可以從調(diào)節(jié)水箱取水；箱式無負壓系統(tǒng)具有一定的儲水量，市政停水的情況下可以暫緩?fù)Ｋ坏怯捎诖嬖谒?，需要定期清潔消毒?/p>

1.4 二次利用雨水資源

雨水是一種天然免費資源，并且具有較好的水質(zhì)，因此只需要通過簡單的凈化處理便能夠?qū)⑵鋺?yīng)用到生活綠化用水和沖廁用水當(dāng)中，因此為達到更理想的給排水系統(tǒng)節(jié)能效果，本文對雨水資源進行二次利用設(shè)計，進一步提高雨水資源的利用效率。雨水二次利用包括雨水滲透系統(tǒng)和雨水回收利用系統(tǒng)。地面雨水和屋面初期雨水可通過人造透水地面、下凹式綠地、滲透管等對雨水資源進行滲透，圖2 為草皮磚地面示意圖。

圖2 草皮磚地面示意圖

圖2 是一種常見的人造透水地面結(jié)構(gòu)，將該結(jié)構(gòu)應(yīng)用到高層建筑的停車場、人行道以及廣場上能夠?qū)崿F(xiàn)對雨水的高效回收及利用。利用土質(zhì)良好的材料敷設(shè)地面，利用草皮與磚的交錯結(jié)構(gòu)，既能夠達到良好的雨水滲透效果，又具備美化環(huán)境的作用[3]。當(dāng)遇到雨水天氣，草皮磚地面能夠達到十分理想的蓄水量。

高層屋面或綠地雨水經(jīng)過初期截污、棄流后，根據(jù)高層建筑所在地理位置的地形條件，通過雨水自動過濾裝置，進入雨水蓄水模塊或蓄水池，并對雨水進行消毒處理，通過加壓泵組及管線，輸送至回用水點。同時，蓄水池內(nèi)的雨水也可以通過滲透管將雨水資源傳輸?shù)剿槭瘜赢?dāng)中，最后向周圍土壤當(dāng)中滲透，通過碎石層的引入達到調(diào)蓄雨水的作用。以此進一步提高對雨水資源的利用率，達到節(jié)能效果。

2 結(jié)論

本文在綠色建筑建設(shè)發(fā)展的需求背景下，開展對高層建筑給排水系統(tǒng)節(jié)能方法的設(shè)計研究，通過研究提出幾種新的節(jié)能方法。除本文提出的節(jié)能方法外，通過太陽能熱水器應(yīng)用、其他節(jié)水器具大量引入也能夠在一定程度上達到節(jié)能效果，從而進一步改進和完善節(jié)能方法，實現(xiàn)最佳的節(jié)能效果。