智能住宅小區(qū)建筑給水系統(tǒng)的節(jié)能優(yōu)化設(shè)計(jì)分析

黃大勇

（湖南省株洲建設(shè)施工圖審查有限公司，湖南株洲 412000）

建筑行業(yè)在能源方面的損耗較大，建筑工程如果在對能源的使用缺乏科學(xué)合理性，易讓使用者在使用過程中產(chǎn)生資源浪費(fèi)現(xiàn)象，與倡導(dǎo)的綠色發(fā)展理念相違背。在建設(shè)小區(qū)時(shí)，特別建設(shè)智能住宅小區(qū)過程中，需要貫徹高新技術(shù)節(jié)水節(jié)能、實(shí)現(xiàn)全民節(jié)能目標(biāo)，使社會能夠可持續(xù)發(fā)展。

1 影響因素

智能住宅是利用新型的科學(xué)技術(shù)建造的居住環(huán)境，家具系統(tǒng)在智能化程度更高，智能設(shè)備在自動控制的能力方面更高，可以使人們的生活空間更智能和更健康。為了使居民的居住環(huán)境建設(shè)水平提升，對技術(shù)人員在其專業(yè)技能上提出了更高的要求。比如在建設(shè)智能住宅小區(qū)的給水系統(tǒng)工程建設(shè)時(shí)，如果建設(shè)人員在技術(shù)能力方面不足，設(shè)計(jì)人員傳遞的節(jié)水節(jié)能理念難以實(shí)現(xiàn)，使用住宅給水系統(tǒng)時(shí)易出現(xiàn)問題[1]。

現(xiàn)階段的智能住宅中的給水系統(tǒng)在進(jìn)行節(jié)能時(shí)，資金在節(jié)能優(yōu)化的設(shè)計(jì)成果上具有重要的影響。若是資金不充足，給排水系統(tǒng)在節(jié)能上的效果會受到直接影響，且日益下降。所以，設(shè)計(jì)者需要全面分析經(jīng)濟(jì)層面的內(nèi)容，使建筑單位能夠增加資金的投入，按照用戶具體需求，使給排水系統(tǒng)在設(shè)計(jì)時(shí)具有合理性，使節(jié)能優(yōu)化的方案可以得到更好地實(shí)現(xiàn)。

2 存在問題

隨著城市土地資源越來越緊張，城市的高層住宅越來越多，高度越來越高，高層住宅的生活給水必須二次加壓才能滿足高層住宅生活給水要求。一般要求分區(qū)的最高層與最低層之間的靜水壓力不大于0.45 MPa，住宅建筑層高按3 m計(jì)，即每一個(gè)給水加壓分區(qū)最多可以供15層，一棟30層的住宅樓的給水加壓分區(qū)分成兩個(gè)區(qū)即可，設(shè)置兩套給水加壓設(shè)備或設(shè)置一套給水加壓設(shè)備加主管減壓閥，可以滿足建筑生活供水。規(guī)范要求住宅衛(wèi)生器具承受的最大工作壓力不能大于0.60 MPa，住宅入戶管的供水壓力不能大于0.35 MPa，新的節(jié)能規(guī)范要求住宅入戶管的壓力不能大于0.20 MPa，如果采用一套加壓設(shè)備加壓供水，為了滿足最高層用水點(diǎn)潔具額定壓力要求，需要把整個(gè)分區(qū)的所有水量都加壓到滿足最高層用水的揚(yáng)程需求，通過減壓閥減壓滿足各層入戶管的壓力要求。如果在設(shè)計(jì)時(shí)能夠合理優(yōu)化分區(qū)層數(shù)，例如每個(gè)分區(qū)層數(shù)控制在7層以內(nèi)，采用四套加壓設(shè)備分別給各區(qū)加壓供水，節(jié)水節(jié)能非常明顯。假設(shè)該樓全天用水總量為200 t，四個(gè)區(qū)的戶數(shù)一樣，四個(gè)區(qū)每個(gè)區(qū)的日用量為50 t，如果采用一套設(shè)備加壓供水，必須將200 t水送至100 m，若采用四套加壓設(shè)備，只需要將50 t水送至100 m、50 t水送至75 m、50 t水送至50 m、50 t水送至25 m。分區(qū)層數(shù)越多，給水管網(wǎng)的工作壓力越小，管網(wǎng)的跑冒滴漏現(xiàn)象會越少，但分區(qū)數(shù)越多，投資會加大，在建筑給水設(shè)計(jì)時(shí)，必須做到科學(xué)合理、節(jié)水節(jié)能、可持續(xù)發(fā)展[2]。

3 設(shè)計(jì)方法

3.1 二次供水方面

水泵在二次供水的系統(tǒng)內(nèi)屬于主要設(shè)備，對于水泵的選型能夠?qū)Χ喂┧男十a(chǎn)生直接影響，應(yīng)對其泵機(jī)組以及泵站中的綜合技術(shù)的指標(biāo)方面展開考慮，使其安全可靠、具有經(jīng)濟(jì)性和實(shí)用性[3]。水泵特性如圖1所示。

圖1 水泵特性

在流量以及揚(yáng)程都滿足的條件下，臺數(shù)少的大泵比較適宜，能夠使運(yùn)行效率得到保證，使節(jié)能管控更便利。在泵站流量變化比較小時(shí)，水泵臺數(shù)為2～4臺比較適宜。泵站的流量變化較大時(shí)，水泵的臺數(shù)為3～6臺比較適宜，具體情況應(yīng)按照實(shí)際現(xiàn)狀決定。

流量變化不大的情況下，不同對泵站經(jīng)常調(diào)度，將相同的規(guī)格以及型號的大泵作為第一選擇；在流量變化大的情況下，為使對流量變化更適應(yīng)，需要使選擇的水泵在其型號以及規(guī)格上盡量減少，降低后期的檢修工作的難度。

水泵需要具有高效節(jié)能以及噪聲低的特點(diǎn)，生產(chǎn)企業(yè)能夠利用技術(shù)改造對水泵中機(jī)械效率、容積與流動效率進(jìn)行提升，使其能夠提升總效率提升以及節(jié)約電能。

水泵特性曲線應(yīng)隨流量變大揚(yáng)程下降，防止使用具有凸形的Q-H曲線水泵，水泵在供水壓力方面波動比較大，出流不具有穩(wěn)定性，在用水的過程中耗水量較大。

3.2 循環(huán)使用方面

在日常生活中，大量的建筑用水都可以在相關(guān)設(shè)施上進(jìn)行使用，達(dá)到重復(fù)使用。比如建筑和雨水的過程中存在的居民生活廢水通過設(shè)施處理后，可以二次使用。通過開展設(shè)計(jì)工作，將原始中所分析的信息數(shù)據(jù)與實(shí)際使用進(jìn)行結(jié)合，可以得到建筑用水與雨水都可以二次使用，可以使社區(qū)中的居民能夠節(jié)約一半的用水量。處理建筑物中的排水問題是在多種因素作用下共同完成，排水設(shè)施應(yīng)保證使運(yùn)行管理簡便，還需要對水循環(huán)處理過程中的水質(zhì)進(jìn)行保證，使其具有更高的性價(jià)比[3]。

3.3 市政管網(wǎng)方面

一般情況下，城市中市政管網(wǎng)所提供的供水壓力處于0.2～0.4 MPa，將市政管網(wǎng)中提供的供水壓力進(jìn)行修改并合理使用，通過分區(qū)供水的手段降低二次供水中加壓產(chǎn)生的損耗，如圖2所示。

圖2 市政管網(wǎng)中分區(qū)給水能耗情況

市政管網(wǎng)提供的供水壓力可以滿足5層建筑的供水壓力需求，如果智能住宅小區(qū)中樓層較低，可通過市政管網(wǎng)提供供水服務(wù)；如果智能小區(qū)中樓層較高多，可利用無負(fù)壓變頻的供水設(shè)備進(jìn)行供水，通過此設(shè)備實(shí)現(xiàn)二次加壓。

3.4 清潔能源方面

設(shè)計(jì)給水系統(tǒng)時(shí)，需要對清潔能源進(jìn)行充分使用，使其在傳統(tǒng)能耗方面得到有效減少，實(shí)現(xiàn)節(jié)能目標(biāo)。風(fēng)能和太陽能與地?zé)崮芏际侵饕那鍧嵞茉?，目前太陽能的技術(shù)比較成熟，且應(yīng)用氛圍較廣。太陽能屬于可再生能源，太陽能的熱水器其工作原理是將太陽能轉(zhuǎn)化為熱能。太陽能熱水器的主要組成部分為儲水箱、給水箱、水泵與集熱器等，集熱管能夠進(jìn)行能源轉(zhuǎn)換，屬于主要設(shè)備，按照集熱器將其劃分成真空管與平板兩個(gè)類型。平板型通過集熱器加熱水后直接將其送入儲水箱，構(gòu)造簡單，成本較低[4]；真空管類型的集熱器利用非承壓水箱和其相接，通過落水方法收集熱水。熱管型的真空管中沒有水，抗凍耐壓，能夠承受較高的溫差，且能夠接替承壓水箱開展系統(tǒng)中雙循環(huán)工作。

3.5 壓力方面

智能性質(zhì)的住宅小區(qū)，供水設(shè)備需要按照發(fā)展需求不斷完善與改良。隨著科學(xué)技術(shù)進(jìn)步與發(fā)展，使用新型的設(shè)備開展供水工作，即無負(fù)壓變頻的供水設(shè)備。此設(shè)備依據(jù)每一個(gè)住戶中的用水量將工作壓力設(shè)定，系統(tǒng)能夠按照設(shè)定的壓力對水泵的轉(zhuǎn)速以及運(yùn)行臺數(shù)進(jìn)行自動調(diào)節(jié)，完成大跨度變速調(diào)節(jié)，使給水系統(tǒng)一直節(jié)能運(yùn)行。利用傳感器，該設(shè)備能夠?qū)Τ隹趬毫M(jìn)行實(shí)時(shí)檢測，使出水壓力保持在一定范圍。系統(tǒng)操作簡單，具備自動檢查以及故障判斷和故障記憶與顯示、自動處理以及自行啟動備用水泵和將故障水泵的運(yùn)行切除等作用，在智能小區(qū)中屬于理想的節(jié)能供水設(shè)備。

3.6 損耗方面

熱水應(yīng)開展集中供應(yīng)，小區(qū)住戶使用熱水需求量較大，且位置分布比較復(fù)雜，住戶所在的位置不同，可以針對高層中的住戶進(jìn)行單層的集中供水，即在不同方位的外墻集中安裝太陽能集熱板，每層都設(shè)置一個(gè)貯存熱水的水箱，水箱需要滿足該樓層住戶的熱水需求且能夠承壓，具有安全閥以及溫度計(jì)等。水箱中的進(jìn)水管不能設(shè)置止回閥，將閥門打開，使膨脹水進(jìn)入。

在智能小區(qū)中，建筑的智能化較高，通常情況下，供水系統(tǒng)在豎向分區(qū)中提供的壓力會發(fā)生過大的現(xiàn)象，若不使用合理的方式進(jìn)行減壓節(jié)流，容易導(dǎo)致用水設(shè)備中實(shí)際的出水量比額定流量大，出現(xiàn)浪費(fèi)水資源的現(xiàn)象，因壓力太大使供水系統(tǒng)被損壞。需要利用減壓閥和減壓孔板等方式使供水壓力始終保持在合理范圍，防止浪費(fèi)水資源[5]。

3.7 串并聯(lián)方式

將住宅中區(qū)水泵出水管連接高區(qū)的變頻水泵的吸水管，保證連通管管徑較小，在高峰的用水期間兩個(gè)區(qū)域水泵進(jìn)行并聯(lián)供水，在低峰用水時(shí)，兩個(gè)區(qū)域水泵串聯(lián)，可以使低區(qū)水泵中部分壓力由高區(qū)水泵承擔(dān)，提升高區(qū)水泵中的進(jìn)口壓力。出水流量與壓力沒有發(fā)生變化的前提下，變頻泵中的轉(zhuǎn)速能夠因?yàn)檫M(jìn)口壓力的變化而發(fā)生變化，進(jìn)口壓力增加，轉(zhuǎn)速下降，能夠降低高區(qū)水泵揚(yáng)程，減少消耗的能源，實(shí)現(xiàn)節(jié)能目標(biāo)。

4 結(jié)語

隨著人們愈發(fā)重視節(jié)能環(huán)保，智能住宅中給排水系統(tǒng)的節(jié)能優(yōu)化設(shè)計(jì)是保持可持續(xù)發(fā)展的關(guān)鍵。在設(shè)計(jì)給排水系統(tǒng)的過程中，建設(shè)單位需也加強(qiáng)重度，使節(jié)能優(yōu)化產(chǎn)生的效果被最大化利用，防止浪費(fèi)水資源。