節(jié)能理念下現(xiàn)代建筑給排水設(shè)計(jì)思路研究

譚明飛

(華南理工大學(xué)建筑設(shè)計(jì)研究院， 廣東 廣州 510000）

由于我國經(jīng)濟(jì)發(fā)展迅速， 能源消耗問題日益嚴(yán)重， 因此如何將節(jié)能理念應(yīng)用到日常生活中來， 是當(dāng)前社會發(fā)展的重要問題， 尤其是在建筑工程這一能耗巨大的領(lǐng)域， 引入節(jié)能理念更是迫在眉睫。 因此本文重點(diǎn)討論節(jié)能理念下的建筑給排水設(shè)計(jì)， 結(jié)合建筑實(shí)際情況， 突出節(jié)水節(jié)能的設(shè)計(jì)特點(diǎn)， 并提出相應(yīng)的節(jié)能改進(jìn)措施， 以響應(yīng)發(fā)展綠色經(jīng)濟(jì)的號召， 高效利用水資源， 促進(jìn)我國經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展。

1 建筑給排水工程管道組成結(jié)構(gòu)

1.1 管道敷設(shè)

現(xiàn)代建筑給排水系統(tǒng)主要由排水管道、 生產(chǎn)設(shè)備、 排污器具、 給水器、 局部處理構(gòu)造物、 抽升裝置、 清通裝置、 通氣管系統(tǒng)等部分共同組成。 在進(jìn)行給排水系統(tǒng)排水管道敷設(shè)時， 需要采用一個彎曲半徑4 倍于管道半徑的90°彎頭或2 個同等規(guī)格的45°彎頭對排水管端部和排水立管進(jìn)行連接， 并且應(yīng)在基礎(chǔ)板、 管道穿墻處以及穿樓板等位置預(yù)留一些孔洞， 以便排氣。 同時管道之間、 管道與墻之間須預(yù)留適當(dāng)間距。 一般情況下， 應(yīng)將排水的橫支管通過暗埋法， 掩埋于結(jié)構(gòu)層與建筑墊層內(nèi)， 同時將廁所地面增高6 ～20cm， 以便在增高的地面填充層中安設(shè)輔助用水器具的水平主管道和連接管道， 接著在地面填充層的基礎(chǔ)上設(shè)置防水層和砂漿平層， 并在專用假墻內(nèi)裝設(shè)給排水橫管。

1.2 管道布置

在進(jìn)行給排水系統(tǒng)設(shè)計(jì)時， 如果該系統(tǒng)采用的是下行上給的方式進(jìn)行熱水供應(yīng)， 應(yīng)將回水立管與配水立管相連， 并保證上層連接點(diǎn)處于最佳配水點(diǎn)下方50cm處， 同時應(yīng)在管道底部裝設(shè)對應(yīng)的泄水閥， 并通過最佳配水點(diǎn)對管道進(jìn)行排氣處理。 如果該系統(tǒng)采用的是上行下給的方式進(jìn)行熱水供應(yīng)， 應(yīng)將循環(huán)管道與每個立管進(jìn)行連接， 并在配水干管的頂端安裝具備消音功能的排氣設(shè)備， 降低給排水系統(tǒng)運(yùn)行過程中產(chǎn)生的噪音， 同時在管道底部增設(shè)帶有手動控制放氣閥的膨脹式水箱和排氣裝置。

1.3 管道保溫

給排水系統(tǒng)主要由回水立管、 水箱、 水溫控制設(shè)備、 供水立管、 機(jī)械循環(huán)回水干管、 供水干管、 貯水器等裝置組成。 由于給排水系統(tǒng)能耗較大， 并且需要對建筑物進(jìn)行熱水供應(yīng)， 因此應(yīng)對系統(tǒng)內(nèi)的管道進(jìn)行保溫處理， 以減少熱能損耗。

1.4 管道支架

為了均勻分配給排水系統(tǒng)的管道伸縮量， 應(yīng)通過固定支架法將給排水管道配置在自然補(bǔ)償管道及伸縮器的端口處。 同時應(yīng)以伸縮器標(biāo)準(zhǔn)補(bǔ)償量大于管道伸縮量為標(biāo)準(zhǔn)， 設(shè)定管道支架間距。

1.5 通氣管道系統(tǒng)

建筑給排水管道系統(tǒng)通過通氣管與外部相連， 系統(tǒng)通氣方式較復(fù)雜， 主要設(shè)備有器具通氣管、 專用通氣管、 結(jié)合通氣管環(huán)形通氣管、 伸頂通氣管、 副通氣管、 主通氣管等。

2 建筑給排水節(jié)能設(shè)計(jì)思路

通過科學(xué)測量， 對建筑內(nèi)給排水進(jìn)行合理分區(qū)，并根據(jù)建筑特點(diǎn)選取合適的給排水系統(tǒng)系統(tǒng)， 可以更好地實(shí)現(xiàn)節(jié)能設(shè)計(jì)。 在高層建筑給排水系統(tǒng)設(shè)計(jì)過程中， 合理劃分給排水系統(tǒng)區(qū)域， 分區(qū)設(shè)置減壓閥， 盡量不對減壓閥進(jìn)行串聯(lián)設(shè)置， 以便實(shí)現(xiàn)節(jié)能設(shè)計(jì)。 在進(jìn)行給排水系統(tǒng)選擇時， 應(yīng)結(jié)合建筑特點(diǎn)， 查閱相關(guān)資料， 通過詳細(xì)計(jì)算， 充分利用市政壓力對建筑進(jìn)行給排水， 避免水泵在低水壓情況下運(yùn)作， 降低系統(tǒng)能耗。 同時可以將各種供水系統(tǒng)進(jìn)行組合利用， 根據(jù)建筑特點(diǎn)、 實(shí)際施工情況， 實(shí)現(xiàn)給排水系統(tǒng)的節(jié)能設(shè)計(jì)。

2.1 給排水系統(tǒng)選擇

由于熱水制備能耗占建筑給排水系統(tǒng)能耗的85%以上， 因此選擇合適的熱水系統(tǒng)對節(jié)能理念的實(shí)現(xiàn)具有現(xiàn)實(shí)意義。 應(yīng)根據(jù)建筑特點(diǎn)及用水情況， 擇優(yōu)選擇熱源， 并考察建筑水壓， 合理設(shè)計(jì)熱水系統(tǒng)， 根本上降低給排水系統(tǒng)能耗， 同時優(yōu)化了節(jié)能管理細(xì)節(jié)。 在設(shè)計(jì)好熱水系統(tǒng)后， 應(yīng)結(jié)合熱水系統(tǒng)特點(diǎn)， 選擇合適的循環(huán)冷卻水系統(tǒng)， 接著進(jìn)行分質(zhì)供水設(shè)計(jì)， 并結(jié)合節(jié)能理念， 設(shè)計(jì)水循環(huán)利用系統(tǒng)以及雨水回用系統(tǒng)。

2.2 水資源節(jié)能設(shè)計(jì)

在建筑給排水系統(tǒng)中增設(shè)節(jié)水系統(tǒng)， 是實(shí)現(xiàn)給排水節(jié)能的重要方法， 同時也是最直接、 最簡便的節(jié)能手段。 目前我國大多數(shù)建筑的給排水系統(tǒng)供水管線都存在不同程度的老化現(xiàn)象， 且節(jié)水系統(tǒng)安裝率普遍較低， 導(dǎo)致建筑給排水節(jié)能效果低下。 因此在進(jìn)行建筑給排水系統(tǒng)設(shè)計(jì)時， 須根據(jù)建筑特點(diǎn)、 供水管線水壓等實(shí)際情況增設(shè)節(jié)水裝置， 從管道、 閥門、 水壓多角度、 全方位地進(jìn)行水資源節(jié)能設(shè)計(jì)， 科學(xué)合理的融入節(jié)能理念。 由于在我國建筑給排水系統(tǒng)設(shè)計(jì)中， 管道和閥門這兩種配件使用量較大， 且易受水流侵蝕， 因此在進(jìn)行建筑給排水節(jié)能設(shè)計(jì)時， 須選用抗腐蝕性高的防水型材料作為管道閥門的配件材料。

2.2.1 變頻水泵設(shè)計(jì)

目前我國建筑給排水系統(tǒng)一般配備有計(jì)量水表，但缺少編程和自動控制技術(shù)的有效運(yùn)用， 容易造成嚴(yán)重的水資源浪費(fèi)情況。 因此在設(shè)計(jì)建筑給排水系統(tǒng)時， 應(yīng)合理運(yùn)用節(jié)能技術(shù)， 結(jié)合中水系統(tǒng)， 在建筑給排水系統(tǒng)中安裝變頻水泵， 實(shí)現(xiàn)自動調(diào)節(jié)和供水功能。 在建筑給排水系統(tǒng)中加入變頻水泵設(shè)計(jì)， 可有效實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的節(jié)能功能。 同時為了貫徹節(jié)能理念， 在變頻水泵的實(shí)際設(shè)計(jì)過程中， 應(yīng)將變頻調(diào)速技術(shù)、 可編程序控制技術(shù)、 水位顯示控制技術(shù)、 壓力傳感技術(shù)進(jìn)行綜合利用， 設(shè)計(jì)出多位一體的變頻水泵系統(tǒng)， 將使給排水系統(tǒng)電能消耗降低20%， 水資源消耗降低9%， 有效實(shí)現(xiàn)建筑給排水系統(tǒng)的節(jié)能功效。

2.2.2 中水系統(tǒng)設(shè)計(jì)

對建筑給排水系統(tǒng)中的中水系統(tǒng)進(jìn)行科學(xué)合理的優(yōu)化設(shè)計(jì)， 可以有效降低污水污染， 減少水資源消耗， 實(shí)現(xiàn)節(jié)能目的。 在進(jìn)行中水系統(tǒng)設(shè)計(jì)時， 須根據(jù)建筑中水水質(zhì)、 水流量和回用水質(zhì)要求等因素， 結(jié)合現(xiàn)有技術(shù)以及建設(shè)經(jīng)費(fèi)， 經(jīng)過詳細(xì)比對后確定回用處理工藝， 一般情況下使用生物—物化流程進(jìn)行水質(zhì)回用。 在建筑給排水系統(tǒng)中增設(shè)中水系統(tǒng)， 可降低建筑40%左右的水資源消耗， 同時對污水進(jìn)行有效回用，以達(dá)到節(jié)能目的。

2.2.3 雨水回用設(shè)計(jì)

由于建筑給排水系統(tǒng)在運(yùn)用過程中， 會排放不少廢水、 污水， 嚴(yán)重污染環(huán)境， 同時與雨水混合后， 會并進(jìn)一步降低給排水水質(zhì)， 因此設(shè)計(jì)雨水回用裝置，與中水系統(tǒng)進(jìn)行配套使用， 是現(xiàn)代建筑給排水節(jié)能設(shè)計(jì)的重點(diǎn)項(xiàng)目。 同時雨水回用技術(shù)操作簡單， 投入資金少， 只需將建筑頂部的雨水經(jīng)過簡單過濾沉淀后即可投入給排水系統(tǒng)， 進(jìn)行循環(huán)利用。 但是由于地面雨水所含雜質(zhì)較多， 須經(jīng)過嚴(yán)格過濾后才可投入使用。在經(jīng)過雨水的初期棄流操作后， 設(shè)計(jì)2 組過濾裝置，對雨水進(jìn)行沉淀處理后， 并對水質(zhì)進(jìn)行嚴(yán)格檢測， 確認(rèn)檢測結(jié)果符合給排水標(biāo)準(zhǔn)后方可投入使用。 同時，將雨水回用裝置與中水系統(tǒng)進(jìn)行合理搭配， 利用重力能、 生物能和太陽能設(shè)置微生物過濾分解系統(tǒng)， 對水質(zhì)進(jìn)行凈化處理， 以達(dá)成建筑污水零排放、 雨水合理收集利用的節(jié)能環(huán)保目的。

3 建筑給排水節(jié)能措施改進(jìn)

3.1 合理控制超壓出流量

合理控制超壓出流量， 可以有效提高建筑給排水系統(tǒng)的水資源利用率。 該措施通過對建筑內(nèi)配水點(diǎn)進(jìn)行水壓控制， 將壓力控制在能維持建筑水能需求的范圍內(nèi)， 以起到節(jié)約能源的目的。 在進(jìn)行措施改進(jìn)時，須嚴(yán)格按照建筑給排水系統(tǒng)要求進(jìn)行排水管網(wǎng)設(shè)計(jì)，保證建筑內(nèi)部排水系統(tǒng)的橫豎向分區(qū)與室外給水系統(tǒng)合理搭配， 協(xié)調(diào)運(yùn)行， 通過測定橫豎分區(qū)用水量、 排水系統(tǒng)管道質(zhì)量， 在保證維修方便的前提下， 合理計(jì)算給水壓力大小。 如果排水系統(tǒng)的橫豎分區(qū)位于給水系統(tǒng)的低處， 應(yīng)對室內(nèi)衛(wèi)生器具的靜水壓進(jìn)行合理控制， 一般住宅樓、 醫(yī)院和酒店的靜水壓為 300 ～350kPa， 高層辦公建筑靜水壓為 350 ～450kPa。 同時在進(jìn)行建筑給排水系統(tǒng)節(jié)能設(shè)計(jì)中， 要綜合考慮建筑物高度、 建筑面積、 水泵性能以及室外管線壓力等因素， 合理設(shè)計(jì)建筑物分區(qū)水壓， 以起到節(jié)能目的。 由于市政管網(wǎng)系統(tǒng)存在一定的水壓不穩(wěn)情況， 無法保證建筑用水量， 為了貫徹節(jié)能理念， 應(yīng)對供水方式進(jìn)行優(yōu)化。 可供使用的供水方式有水箱供水方式、 水泵-水箱供水方式、 水池-水泵供水方式， 以上方式可以較大程度上穩(wěn)定水壓并實(shí)現(xiàn)節(jié)水節(jié)能功能， 并且該類供水方式下用水點(diǎn)的壓力起伏值也比一般供水方式的壓力起伏值低。 并且隨著科技進(jìn)步， 可以利用多元化的節(jié)水設(shè)備， 對水壓進(jìn)行合理控制到控制水的流量，比如在水表前端安裝節(jié)水閥門或節(jié)水塞， 可以起到控制水流量的效果。

3.2 太陽能給水加熱

太陽能具有可再生、 無污染等巨大優(yōu)勢， 是應(yīng)用廣泛的新型綠色能源， 將其應(yīng)用到建筑給排水設(shè)計(jì)中， 進(jìn)行給水加熱， 可以有效節(jié)約能源， 并且根除了傳統(tǒng)方式下給水加熱造成的環(huán)境污染現(xiàn)象。 因此在進(jìn)行建筑給排水節(jié)能設(shè)計(jì)時， 應(yīng)合理運(yùn)用太陽能加熱裝置， 并結(jié)合建筑給排水管網(wǎng)特點(diǎn)、 居民生活用水習(xí)慣， 對太陽能加熱裝置進(jìn)行合理配置和優(yōu)化， 對太陽能給水加熱技術(shù)進(jìn)行合科學(xué)合理的設(shè)計(jì)優(yōu)化， 同時可以通過單獨(dú)布置太陽能加熱裝置的方式， 結(jié)構(gòu)高層建筑給水加熱難題。 充分利用太陽能給水加熱技術(shù)， 對降低建筑給排水能量損耗， 貫徹節(jié)能理念， 促進(jìn)綠色經(jīng)濟(jì)發(fā)展有著現(xiàn)實(shí)意義。

4 結(jié)語

隨著我國經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展， 綠水青山就是金山銀山的節(jié)能觀念已深入人心， 由于傳統(tǒng)模式下的現(xiàn)代建筑給排水設(shè)計(jì)易造成水資源浪費(fèi)及污染， 因此對當(dāng)前建筑給排水設(shè)計(jì)方案進(jìn)行合理改進(jìn)， 對節(jié)能理念的實(shí)施有著重要意義。 本文通過分析建筑給排水管道特點(diǎn)， 對給排水系統(tǒng)進(jìn)行相應(yīng)的節(jié)能設(shè)計(jì)， 并提出一定的改進(jìn)措施， 以期減少建筑給排水系統(tǒng)能耗， 促進(jìn)水資源循環(huán)利用， 響應(yīng)國家節(jié)能減排號召， 實(shí)現(xiàn)我國經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展。