工業(yè)建筑給排水設(shè)計(jì)的節(jié)能設(shè)計(jì)研究

牛風(fēng)明 中機(jī)第一設(shè)計(jì)研究院有限公司

1 前言

隨著工業(yè)化進(jìn)程的加快，建設(shè)項(xiàng)目越來(lái)越多，工業(yè)建筑質(zhì)量受到廣泛關(guān)注。在工業(yè)建筑中，給排水設(shè)計(jì)直接影響整個(gè)建筑的使用質(zhì)量。因此，設(shè)計(jì)人員應(yīng)充分考慮給排水應(yīng)用的關(guān)鍵點(diǎn)，以確保給排水的質(zhì)量。目前，工業(yè)生產(chǎn)中的高能耗問(wèn)題越來(lái)越受到人們的重視，需要用科學(xué)的思想和措施對(duì)其進(jìn)行合理的控制。

水資源是人類(lèi)最寶貴的資源，當(dāng)今世界水資源短缺現(xiàn)象十分嚴(yán)重，節(jié)能理念能夠在滿(mǎn)足工業(yè)生產(chǎn)需求的基礎(chǔ)上，有效解決能源消耗和資源浪費(fèi)問(wèn)題，減少不必要的開(kāi)支，有利于實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展目標(biāo)。因此，有必要從工業(yè)建筑給排水設(shè)計(jì)入手，貫徹落實(shí)節(jié)能理念，緩解水資源短缺問(wèn)題，有效地提高資源利用效率，促使工業(yè)建筑與生態(tài)環(huán)境協(xié)調(diào)發(fā)展。

2 節(jié)能設(shè)計(jì)概述

節(jié)能設(shè)計(jì)是實(shí)現(xiàn)合理利用資源的重要途徑，符合當(dāng)前可持續(xù)發(fā)展的要求，能夠?yàn)樯鐣?huì)發(fā)展創(chuàng)造更大的環(huán)境效益。隨著新形勢(shì)的發(fā)展，節(jié)能理念越來(lái)越受到人們的重視，希望促進(jìn)資源的科學(xué)開(kāi)發(fā)和利用，減少資源浪費(fèi)問(wèn)題。節(jié)能設(shè)計(jì)是適應(yīng)新環(huán)境發(fā)展需求，促進(jìn)工業(yè)與生態(tài)和諧發(fā)展的重要理念。在這一理念的推動(dòng)下，人們將自覺(jué)節(jié)約水資源，提高資源回收利用質(zhì)量，同時(shí)開(kāi)展創(chuàng)新工作，為人們創(chuàng)造健康舒適的生活、工作空間。

3 工業(yè)建筑給排水設(shè)計(jì)中節(jié)能設(shè)計(jì)的意義

3.1 有利于提高水資源利用率

水資源是寶貴的自然資源，在工業(yè)生產(chǎn)中起著舉足輕重的作用。工業(yè)建筑作為工業(yè)生產(chǎn)的重要場(chǎng)所，在節(jié)能理念背景下，對(duì)給排水設(shè)計(jì)提出了更高的要求。工業(yè)建筑給排水設(shè)計(jì)不僅關(guān)系著生產(chǎn)活動(dòng)的連續(xù)性和穩(wěn)定性，而且與工作區(qū)人員的工作生活密切相關(guān)。工業(yè)建筑給排水設(shè)計(jì)中應(yīng)用節(jié)能設(shè)計(jì)，對(duì)于提高水資源利用率，促進(jìn)企業(yè)穩(wěn)定發(fā)展具有積極意義。在工業(yè)建筑給排水設(shè)計(jì)中，節(jié)能設(shè)計(jì)可以全面考慮水循環(huán)利用、污水集中排放、水凈化處理等，同時(shí)合理開(kāi)發(fā)利用太陽(yáng)能、風(fēng)能、地?zé)崮艿瓤稍偕鍧嵞茉?，充分發(fā)揮資源的最大利用價(jià)值，緩解資源短缺問(wèn)題。

3.2 有利于提高企業(yè)市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力

給排水設(shè)計(jì)在工業(yè)建筑中起著重要作用，給排水節(jié)能設(shè)計(jì)不僅可以確保工業(yè)建筑完工后的給排水能力，而且能夠充分發(fā)揮工業(yè)建筑的功能，從而有效地提高生產(chǎn)效率。同時(shí)，節(jié)能設(shè)計(jì)可以實(shí)現(xiàn)水資源循環(huán)運(yùn)用，使企業(yè)盡可能地避免一些額外的經(jīng)濟(jì)支出，在一定程度上能夠提高經(jīng)濟(jì)效益，有效地提高企業(yè)的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力，為實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展目標(biāo)提供動(dòng)力。

4 工業(yè)建筑給排水設(shè)計(jì)的現(xiàn)狀

4.1 壓力設(shè)計(jì)缺乏合理性

為了滿(mǎn)足工業(yè)生產(chǎn)的用水量，避免由于水壓過(guò)小而造成供水不足問(wèn)題，需要科學(xué)設(shè)計(jì)水壓。在工業(yè)建筑給排水設(shè)計(jì)中，供水系統(tǒng)壓力值缺乏合理性會(huì)導(dǎo)致水資源浪費(fèi)，大多數(shù)工廠(chǎng)為了實(shí)現(xiàn)全范圍的覆蓋供水，往往會(huì)增加水壓力值，水壓過(guò)大容易出現(xiàn)水管爆裂現(xiàn)象，出現(xiàn)水資源浪費(fèi)問(wèn)題。

4.2 管道質(zhì)量不符合要求

管道是工業(yè)建筑給排水系統(tǒng)的重要組成部分，管道出現(xiàn)質(zhì)量問(wèn)題時(shí)會(huì)導(dǎo)致給排水系統(tǒng)不能正常進(jìn)行工作。部分設(shè)計(jì)人員注重給排水管道的布局，而忽視了管道及其配件設(shè)施的質(zhì)量。同時(shí)，企業(yè)為了能夠節(jié)省資金，采用材質(zhì)較差的管件，管件經(jīng)常生銹堵塞，需要進(jìn)行修復(fù)和更換。這種情況不僅增大了管道爆裂概率，而且管道堵塞會(huì)影響正常的生產(chǎn)作業(yè)。

4.3 給排水基礎(chǔ)設(shè)施落后

在現(xiàn)有的工業(yè)建筑給排水設(shè)計(jì)中，一些設(shè)施仍然沿用原有的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，造成給排水質(zhì)量不能滿(mǎn)足實(shí)際生產(chǎn)需求，甚至導(dǎo)致給排水系統(tǒng)不能正常運(yùn)行。隨著我國(guó)工業(yè)領(lǐng)域的不斷發(fā)展，對(duì)水資源的需求逐漸增加，導(dǎo)致水資源短缺。大多數(shù)工業(yè)建筑處于偏遠(yuǎn)郊外，供水距離較近，為了確保生產(chǎn)項(xiàng)目的用水，往往導(dǎo)致供水壓力過(guò)高，遠(yuǎn)近供水壓力不能合理有效地調(diào)節(jié)，水資源出現(xiàn)嚴(yán)重浪費(fèi)現(xiàn)象。

4.4 滲漏水問(wèn)題普遍

在工業(yè)建筑給排水設(shè)計(jì)中，管道和龍頭接頭處滲漏問(wèn)題普遍存在，主要原因是材料存在質(zhì)量問(wèn)題或設(shè)計(jì)規(guī)格不符合標(biāo)準(zhǔn)，從而造成水資源浪費(fèi)。給排水設(shè)計(jì)直接關(guān)系到建筑的使用功能。在設(shè)計(jì)過(guò)程中，部分設(shè)計(jì)人員專(zhuān)業(yè)理論知識(shí)較強(qiáng)，實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)相對(duì)缺乏，現(xiàn)場(chǎng)勘查不全面，導(dǎo)致給排水設(shè)計(jì)缺乏合理性，管道接口較多，增加了滲漏水的可能性。

5 工業(yè)建筑給排水工程能耗形成原因

5.1 工程規(guī)劃原因

工業(yè)建筑給排水是滿(mǎn)足水資源利用需求的重要工程，其應(yīng)用范圍非常廣泛。然而，在工業(yè)建筑給排水設(shè)計(jì)中，部分設(shè)計(jì)人員忽視了能源消耗問(wèn)題，主要關(guān)注工程是否滿(mǎn)足工業(yè)生產(chǎn)的需求，導(dǎo)致出現(xiàn)剩余能源。具體而言，排水系統(tǒng)布局過(guò)于彎角過(guò)多，造成能耗大的問(wèn)題。此外，工程基本參數(shù)超出實(shí)際需求過(guò)多，導(dǎo)致出現(xiàn)能源浪費(fèi)。

5.2 設(shè)計(jì)改動(dòng)原因

在工業(yè)建筑給排水設(shè)計(jì)中，應(yīng)充分結(jié)合建筑整體結(jié)構(gòu)優(yōu)化給排水系統(tǒng)運(yùn)行效率，確保給排水管道的合理性。然而，由于設(shè)計(jì)變化較大，給排水管道設(shè)計(jì)與實(shí)際流量不符，管徑、水壓、污水處理存在偏差，無(wú)法提高水資源利用效率。在建筑給排水初步設(shè)計(jì)過(guò)程中，為了實(shí)現(xiàn)給排水系統(tǒng)的高效運(yùn)行，需要對(duì)多種設(shè)計(jì)方案進(jìn)行比選。

5.3 管材質(zhì)量原因

管道是工業(yè)建筑給排水系統(tǒng)的重要組成，在工業(yè)建筑給排水設(shè)計(jì)中，大多數(shù)設(shè)計(jì)人員主要關(guān)注管材的規(guī)格及其他參數(shù)是否滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求，而忽視了管材的質(zhì)量。給排水系統(tǒng)出現(xiàn)滲漏情況是給排水系統(tǒng)中的常見(jiàn)問(wèn)題，由于工業(yè)建筑給排水系統(tǒng)的長(zhǎng)期運(yùn)行，加之用水量大，管材的破損率和失效率相對(duì)較大。當(dāng)管道損壞或失效時(shí)，給排水系統(tǒng)會(huì)發(fā)生滲漏問(wèn)題，會(huì)形成較大的能耗。

工業(yè)建筑中給排水管道主要使用的是PPR 管，雖然具有質(zhì)量輕、節(jié)約材料、耐腐蝕以及使用壽命長(zhǎng)等特點(diǎn)，但是硬性不高，保護(hù)工作不到位容易導(dǎo)致PPR管發(fā)生彎曲變形，為工業(yè)建筑給排水造成了安全隱患，使給排水發(fā)生滲漏的現(xiàn)象。

6 工業(yè)建筑給排水設(shè)計(jì)的節(jié)能設(shè)計(jì)措施

6.1 合理利用市政水壓

在工業(yè)建筑給排水設(shè)計(jì)中充分利用給水管網(wǎng)的壓力，可以有效地降低能耗，實(shí)現(xiàn)節(jié)能目標(biāo)。具體而言，可以連接普通的給水管網(wǎng)，利用給水管網(wǎng)的壓力來(lái)滿(mǎn)足工業(yè)建筑低層建筑的供水要求，從而降低能耗。在設(shè)計(jì)過(guò)程中，可對(duì)2層以下建筑物進(jìn)行普通供水，并可選擇合理的加壓方式，以保證3 層以上建筑物的水量。但在設(shè)計(jì)前，必須咨詢(xún)城市供水部門(mén)，以確保管道供水壓力，提高供水效果。此外，可以采取疊壓供水的方式，該模式的自動(dòng)控制效果良好。當(dāng)水壓達(dá)到供水標(biāo)準(zhǔn)后，水泵會(huì)自動(dòng)關(guān)閉，避免出現(xiàn)資源剩余。同時(shí)，需要對(duì)重要給水配件增加保護(hù)措施，應(yīng)結(jié)合建筑水壓范圍規(guī)定，避免供水過(guò)程中出現(xiàn)水壓過(guò)大的情況，有效地保護(hù)供水系統(tǒng)的配件。

6.2 優(yōu)化用水量定額

在工業(yè)建筑給排水設(shè)計(jì)過(guò)程中，應(yīng)根據(jù)《建筑給排水設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》中的用水量定額標(biāo)準(zhǔn)，有效優(yōu)化用水量。工業(yè)建筑對(duì)水資源的需求不是越多越好，需要根據(jù)工業(yè)生產(chǎn)需求科學(xué)地計(jì)算總用水量，以保證供水質(zhì)量，減少資源的過(guò)度消耗。在控制總用水量時(shí)，應(yīng)強(qiáng)化員工節(jié)水意識(shí)，合理規(guī)劃生活水池規(guī)模，降低水泵工作壓力。

6.3 重視水循環(huán)設(shè)計(jì)

在工業(yè)建筑給排水設(shè)計(jì)過(guò)程中，應(yīng)對(duì)各類(lèi)排水進(jìn)行處理，使水質(zhì)達(dá)到有關(guān)規(guī)定。同時(shí)，科學(xué)利用自然降水也是減少水資源消耗的一項(xiàng)重要措施，特別是在降水量較少的地區(qū)。因此，設(shè)計(jì)人員要注意雨水和生活用水的回收利用，設(shè)計(jì)相關(guān)回收處理設(shè)施，實(shí)現(xiàn)雨水和廢水的二次利用。在雨水和生活污水回收過(guò)程中，必須采用分類(lèi)的方法，將生活污水引入檢驗(yàn)池，嚴(yán)格檢測(cè)水中的有毒有害物質(zhì)，并按照水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)實(shí)施凈化。對(duì)于有毒有害水體，應(yīng)采取化學(xué)凈化處理方法達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)，有效減少對(duì)人類(lèi)和環(huán)境的危害。在雨水循環(huán)利用設(shè)計(jì)中，可在建筑屋頂設(shè)置雨水存儲(chǔ)設(shè)施。對(duì)雨水進(jìn)行科學(xué)處理、儲(chǔ)存和回用。收集雨水后，沉淀池處理后排入蓄水池，可以直接用于綠化、沖廁等，有效降低自來(lái)水使用比重，可以在一定程度上降低企業(yè)運(yùn)行成本。

6.4 廢水零排放

在當(dāng)前水資源短缺的形勢(shì)下，工業(yè)建筑需要開(kāi)發(fā)第二水資源，以滿(mǎn)足正常供水需求。實(shí)現(xiàn)水資源的二次開(kāi)發(fā)利用是實(shí)現(xiàn)節(jié)能的重要手段，在工業(yè)建筑給排水設(shè)計(jì)中，工業(yè)廢水可以回收利用，采取沉淀、凈化等措施分離水中的有害物質(zhì)，凈化后的水用于道路噴灑等。此外，還應(yīng)建立生活污水和糞便分離處理系統(tǒng)，處理后的生活污水可以用于工業(yè)生產(chǎn)，在一定程度上也可以避免水資源浪費(fèi)。雖然前期投入成本較高，但可以帶來(lái)長(zhǎng)期的經(jīng)濟(jì)效益，減少工業(yè)建筑使用的水量。

6.5 合理應(yīng)用清潔能源

目前，太陽(yáng)能是常用的清潔能源，不會(huì)產(chǎn)生任何有害氣體，能有效地解決能源損失問(wèn)題。在設(shè)計(jì)過(guò)程中，應(yīng)利用專(zhuān)業(yè)設(shè)備收集太陽(yáng)能，并將其轉(zhuǎn)化為電能和熱能，以滿(mǎn)足給排水系統(tǒng)運(yùn)行需求。目前，工業(yè)建筑內(nèi)的熱水大多是通過(guò)電加熱并儲(chǔ)存在水箱中，如果不及時(shí)使用熱水，就會(huì)喪失熱量重新加熱，嚴(yán)重浪費(fèi)了能源。而利用太陽(yáng)能可以減少用電，而且可以有效地避免熱量的損失，提高工業(yè)建筑的節(jié)能特性。

6.6 采用分區(qū)給水方式

向工業(yè)建筑供水時(shí)，應(yīng)根據(jù)供水管網(wǎng)的實(shí)際容量，充分利用管網(wǎng)的壓力。當(dāng)市政供水壓力不能滿(mǎn)足工業(yè)建筑的水壓力需求時(shí)，可以采用分區(qū)供水方式降低二次增壓的能耗。同時(shí)，二次加壓水泵最好使用變頻調(diào)速水泵，以適應(yīng)水流量的變化。對(duì)供水安全性要求不高的工業(yè)建筑，可以采用疊加供水方式。

6.7 優(yōu)化設(shè)計(jì)排水系統(tǒng)

針對(duì)給排水系統(tǒng)存在的滲漏問(wèn)題，有必要采用優(yōu)質(zhì)節(jié)能的供水管道和接口，加強(qiáng)對(duì)材料的檢查。在排水系統(tǒng)的無(wú)縫連接接口上，利用新技術(shù)和新設(shè)備，堅(jiān)持節(jié)能理念。做好水箱的檢查和維護(hù)工作，及時(shí)解決水箱老化、生銹問(wèn)題，避免污染水質(zhì)，確保水資源的合理利用。設(shè)計(jì)人員需要提升給排水設(shè)計(jì)水平，深入分析節(jié)能方案，提高給排水系統(tǒng)的密封度，最大限度地避免管道出現(xiàn)滲漏問(wèn)題。

6.8 選用高效節(jié)水管材

工業(yè)建筑給排水設(shè)計(jì)工作中，對(duì)材料質(zhì)量控制是確保給排水系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行的關(guān)鍵。一些給排水管道遇到溫度變化時(shí)會(huì)發(fā)生開(kāi)裂，所以設(shè)計(jì)人員應(yīng)根據(jù)工業(yè)建筑所在地的環(huán)境變化選擇給排水系統(tǒng)材料。由于供水管道流速和粗糙度的影響，水頭會(huì)造成一定的水資源損失。管道內(nèi)的粗糙度和局部阻力越小，管道內(nèi)的水流阻力越小，在確定管道直徑后，必須選用粗糙度小、局部阻力小的管材，這樣才能降低管道阻力造成的損失。工業(yè)建筑傳統(tǒng)衛(wèi)生潔具使用性能差，設(shè)備老化快，密封性不強(qiáng)，漏水現(xiàn)象較為普遍。在設(shè)計(jì)中，衛(wèi)生間應(yīng)選用防水、防泡、優(yōu)質(zhì)的器具，防止出現(xiàn)漏水現(xiàn)象。衛(wèi)生間和浴室應(yīng)盡量使用節(jié)水節(jié)能裝置，如果條件允許可以安裝紅外線(xiàn)感應(yīng)馬桶，這一節(jié)水投資效果非常可觀(guān)。

6.9 水系統(tǒng)梯級(jí)利用

雖然工業(yè)建筑的水污染問(wèn)題十分嚴(yán)重，但事實(shí)上許多水資源可以通過(guò)簡(jiǎn)單的處理進(jìn)行再利用。當(dāng)然，要進(jìn)行這種優(yōu)化實(shí)踐，需要建立健全的工業(yè)用水分類(lèi)標(biāo)準(zhǔn)，明確各類(lèi)水資源的處理工藝。隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，中水系統(tǒng)可以提高水資源的利用效率，使冷卻水、廢水和污水處理等均能達(dá)到綠色灌溉和道路清潔的標(biāo)準(zhǔn)。這種梯級(jí)利用模式有效地提高了水資源的利用效率，符合我國(guó)提倡的節(jié)能理念。

6.10 變頻調(diào)速水泵

高層工業(yè)建筑的供水主要由水箱和水泵聯(lián)合供水，水箱靠水泵提升水位。由于頻繁啟動(dòng)電機(jī)，功率浪費(fèi)嚴(yán)重，需要調(diào)整速度和改善流量。而變頻調(diào)速水泵電機(jī)轉(zhuǎn)速由水量自動(dòng)調(diào)節(jié)，水量大時(shí)電機(jī)轉(zhuǎn)速增大，水量小時(shí)電機(jī)轉(zhuǎn)速降低，能夠避免電機(jī)頻繁起動(dòng)，降低設(shè)備運(yùn)行成本。分析發(fā)現(xiàn)，采用變頻泵供水可節(jié)約電能40%左右，節(jié)電效果顯著。

7 結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，工業(yè)建筑給排水設(shè)計(jì)關(guān)系到企業(yè)的整體發(fā)展，給排水節(jié)能工作對(duì)保護(hù)環(huán)境，加快經(jīng)濟(jì)發(fā)展模式由高能耗向低碳環(huán)保發(fā)展模式轉(zhuǎn)變具有重要作用。工業(yè)建筑給排水節(jié)能設(shè)計(jì)是一項(xiàng)綜合性工程，需要在滿(mǎn)足工業(yè)建筑給排水需求的基礎(chǔ)上進(jìn)行設(shè)計(jì)。設(shè)計(jì)人員應(yīng)樹(shù)立節(jié)能設(shè)計(jì)理念，優(yōu)化設(shè)計(jì)給排水系統(tǒng)，控制給水壓力，重視水循環(huán)設(shè)計(jì)，提高水資源利用率，達(dá)到理想的節(jié)能效果，進(jìn)而促進(jìn)可持續(xù)發(fā)展目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)。