對建筑給排水中的節水節能技術探討

張 焱

[摘要]隨著城市建筑業突飛猛進的發展,建筑給排水設計中的節水節能問題不容忽視。結合多年工作經驗,針對目前建筑給排水設計中存在的問題,分析建筑給排水中的節水節能技術,以達到減少水資源和能源浪費的目的。

[關鍵詞]建筑給排水節水節能

中圖分類號:TU2文獻標識碼:A文章編號:1671-7597(2009)1220084-01

能源供應緊張、缺水是一個全球性的大問題。隨著城市建筑業突飛猛進的發展,建筑用水占城市總用水量的比例逐年增加,使得建筑給水排水工程的節水、節能問題不容忽略。因此,在滿足用水安全、穩定性及經濟性的前提下,建筑給排水設計還應充分考慮節水節能問題。目前,建筑給排水系統中資源的浪費主要可以歸納為以下幾方面:(1)超壓出流造成浪費;(2)熱水供應系統循環方式選擇不當造成浪費;(3)衛生器具和配水器具造成浪費;(4)消防加壓貯水系統選擇不合理造成浪費;(5)中水綜合利用率不高造成浪費;(6)管道、閥門及其他給水配件等泄漏造成浪費。為改變這一現狀,在建筑給排水設計中應采取多種措施來達到節水節能的目的。

一、充分利用市政給水管網的供水壓力,采用分區供水方式

根據城市供水規模不同,一般市政給水管網壓力均在0.2MPa～0.4MPa之間,只能滿足3～5層多層建筑供水壓力。對于高層建筑,城市市政給水管網水壓一般難以完全滿足其供水要求,需要采用升壓系統供水。充分合理地利用市政給水管網的供水壓力,采用分區供水方式并采用新型供水設施,可節約采用市政直接供水部分樓層的加壓能源,減少二次加壓能耗。如市政管網壓力為0.3MPa,則5層及以下樓層可采用市政管網直接供水,5層以上采用無負壓變頻供水設備供水,這樣既不浪費市政管網余壓又不至于使低樓層管網壓力過高,造成能耗及水量浪費。經計算,如充分利用0.3MPa市政管網壓力,相比傳統水池、水泵二次加壓方式一年可節約能源約16.5kWh。

二、應注意生活給水管道中減壓節流問題

生活給水系統按規定豎向分區后仍然存在部分衛生器具配水點水壓偏大的問題,若不采取減壓節流措施,衛生器具的實際出水流量將會是額定流量的4～5倍,隨之引起水量浪費、水壓過高、漏水量增加的弊病,同時易產生水擊、噪聲和振動,致使管件損壞、破裂。因此,高層建筑給水系統豎向分區后仍應注意減壓節流的問題。

為了減少超壓出流現象,在給水系統設計中需合理配置減壓裝置,將水壓控制在限值要求范圍內。目前,減壓裝置主要有減壓閥、減壓孔板和節流塞。國外一些國家均采用在給水支管上安裝孔板、壓力調節閥或減壓閥等手段來避免部分供水點超壓,使豎向分區的水壓分布更加均勻。

三、生活給水系統和消防給水系統單獨設置

按照“高規”規定:生活給水系統靜壓不大于300kPa～400kPa分區為宜,消防給水系統靜壓不大于800kPa分區為宜。因此,在高層建筑給水系統的設計中,應把生活給水系統和消防給水系統單獨設置,以防止生活給水管道超壓而造成超量供水等問題。否則,如果按照消防給水系統的要求水壓值分區時,則必然造成生活給水系統嚴重超壓,需要常年使用減壓閥降壓節流,造成能源浪費;如果按照生活給水系統的水壓要求分區,則會相對增加水泵機組數目。因此,無論從節能節流還是節約工程投資、運行管理方便等各個角度分析,應把生活給水系統和消防給水系統單獨設置。

四、采用節水節能型衛生器具和配水器材

作為水的最終使用單元,衛生器具和配水器具的節水性能直接影響著建筑節水工作的成效,因此,在追求美觀、功能完善、使用合理的前提下,應盡量選擇節水節能型衛生器具。目前使用節水型衛生器具的主要辦法有:1.使用小容積水箱,減少馬桶沖洗水量。目前我國正在推廣使用6L水箱節水型大便器。如果采用兩檔沖洗閥門,則普通住宅可節水12%,賓館、飯店可節水4%,辦公樓可節水27%。2.在配水器的選擇方面,浴盆、洗臉盆等衛生器具的節水,主要靠給水配件的性能改善來實現,比如充氣水龍頭、腳踏開關淋浴器、節水延時自閉沖洗閥等,均可以不同程度地起到節水、節能的效果。采用充氣水龍頭和泡沫口水龍頭比普通水龍頭節水20%～30%左右。3.公共衛生間的沖洗系統建議摒棄傳統的定時沖洗,采用光電數控控制,根據人數來進行沖洗從而減少水量的浪費。現在小便器沖洗系統中研制成一種感應沖洗閥,利用紅外線作用,當人離去后就有最小限度的水沖洗小便器,是比較節水的小便器。

五、采用太陽能熱水器作為熱水加熱的節能技術

太陽能作為清潔能源是節能的重要途徑,利用太陽能制備生活熱水,既節約能源又保護環境。我國大部分地區均適合推廣使用太陽能熱水器。太陽能熱水器由集熱器、儲水箱、給水箱、循環管、循環泵、配水管等組成,由70年代發展至今已經經歷了三個發展階段:第一階段是箱式集熱器,技術原始、效率低;第二階段是管板式太陽能集熱器,利用傳統集熱技術并加以改進,效率可達40%,價格便宜、壽命較長,但熱損失大,冬季和陰天不能使用,易損壞;第三階段是真空管式集熱器,又分玻璃套金屬管式和全玻璃式,基本做到沒有熱損失,效率提高、受季節和天氣的影響程度小、壽命更長,但價格相對較高。

太陽能熱水器的安裝方式不同,節能效果也有所區別。對于多層建筑,太陽能宜分散設置,在樓梯間公共部位設管道井,各戶的太陽能進出水管均設在管井中,每戶的太陽能集熱板、熱水箱設置在屋面。對于高層建筑,除上部幾層可設置分散的太陽能熱水器外,其它層應采用集中供熱的太陽能熱水系統。高層建筑太陽能的利用有直接利用和間接利用。直接利用是把整個屋面均布置成幾組串連集熱的太陽能聚熱板,在樓梯間頂部設水箱間,熱水箱內設電輔助加熱設備,熱水采用上供下回,循環泵設置在水箱間;間接利用是太陽能板集中設置在屋面或與景觀相結合,設置在小區內的道路架空間上面,換熱器熱水箱設在地下室設備間內,制備好的熱水再用變頻泵送到各用戶。

六、開發建筑中水回用系統

建筑中水設施是指民用建筑物或建筑小區內使用后的各種排水,如生活排水、冷卻水及雨水等經適當處理后,回用于建筑物或建筑小區內,作為雜用水的供水設施。由中水原水的收集、儲存、處理和中水供給等工程設施所組成,目前已成為建筑物或建筑小區的功能配套設施之一。據資料表明,采用中水回用系統后,居住區用水量將節省30%～40%,同時排放量減少35%～50%;商住小區可節水70%;科研事業單位可節水40%左右;對一般居民住宅可節水30%左右。這對社會和環境效益的深遠影響是無法估量的。

充分利用盥洗廢水等優質雜排水。中水水源一般應根據排水的水質、水量、排水狀況和中水回用的水質、水量選定。經調查和試驗分析,盥洗廢水具有水量大、使用時間較均勻、水質和處理效果相對較好等優點,應作為中水水源,加以充分利用。此外,屋面雨水也可作為中水水源或其補充。

推廣技術、管理、經濟綜合優化的新處理工藝。建筑中水處理技術不但要求處理效果穩定可靠、運行管理簡單方便,還應在經濟上具有一定優勢。常用的典型工藝可分為物化處理方法和生化處理方法,應綜合技術、管理、投資、成本及占地等各方面因素,綜合優選出新的中水處理工藝。

七、雨水的積蓄利用

積蓄來自屋頂或其它區域的降水作為中水水源加以利用,已成為開發利用水資源的有效方法,對于實現水的可持續利用和保護環境具有重要意義。近幾年以來,隨著西方等國家相繼開展了雨水收集利用的研究。研究表明,如果建立雨水收集利用系統,將雨水就近收集、就近處理、就近循環使用,作為中水用于沖洗廁所、清洗車輛、綠化、噴淋街道,或作為景觀用水