淺談建筑給排水節能技術與措施

曲迪

摘 要：節能環保是我國可持續發展戰略的重要舉措， 建筑給排水節能潛能很大，作為建筑給排水專業工程師應結合當地實際情況，重點研發節水節能的新技術和新設備，不斷普及節水節能的相關知識，提高人們的節約意識，在不違反相關條例規范的情況下，盡量提高節能的程度。本文對建筑給排水節能技術與措施進行了探討。

關鍵詞：建筑給排水；節水；節能

1 建筑給排水節能設計在節約水資源的重要性

我國水資源豐富，但我國人口眾多人均可用水資源并不多，地下水污染近年有加劇情況，水資源越來越貧瘠。因此，在社會的各方面做到節約利用水資源十分重要。我們不僅要提倡居民在使用過程中勤儉節約，在建筑施工的給排水設計中也要做到節能減排。

2 建筑給排水節能措施

2.1 減少各種污染

（1）水箱 -目前，我國民用建筑多采用高層建筑，這種建筑高度較高，市政給水壓力無法滿足正常居民用水，所以多采用分區供水的方式，即水箱儲水變頻泵向樓內供水的方式。儲水池、水箱中水質污染源主要有：附體、本體以及停留時間。傳統建筑水箱是由鋼筋混凝土堆砌而成，其表面粗糙并且極易滋生細菌、微生物、青苔；而鋼制水箱極易生銹。建議采用不銹鋼或玻璃鋼代替傳統鋼板水箱，必要時在水箱內加內襯。另外，在日常使用過程中應定期進行清理和消毒殺菌工作，防止細菌的繁殖，確保人們的身體健康。

（2）管材 -自來水水質大多可以腐蝕金屬管道，進而導致自來水中氯離子減少，礦物質元素（如鐵、鋅、錳等）以及溶解性固體，細菌數目明顯增多。金屬管道不僅會造成水質下降，發生銹蝕后更容易出現露水和滲水的現象。所應禁止使用鍍鋅鋼管輸送生活用水，要采用質量的新型材料合成管道，如鋁塑復合管、鋼塑復合管、聚丙烯管、聚氯乙烯給水管、納米聚丙烯管、交聯聚乙烯管、不銹鋼管、銅管等，以避免在輸送過程中污染水資源。

2.2 防滲漏及節水措施

就目前建筑給排水設計中出現的最大問題是供水管道的滲漏。這與材料的選擇、工程的設計、施工工藝有直接關系。另外，周圍環境和溫度也可以造成管道的泄漏。因此建議使用高質量的閥門和各種優質新型管材，這種材料能夠更好的減少管道的泄漏防止跑冒滴漏。

高層建筑給水系統的設計中的減壓閥對供水系統耗水量的作用極為重要，它的損壞甚至會引起整個供水系統的癱瘓，產生很大的水資源浪費。因此要選取高質量的減壓閥，同時，要定期對減壓閥等設備進行保養和維護，對于受損的零件要及時更換。只有這樣，才能保證在供水過程中最大限度的節約水資源，做到建筑給排水設計中的節能減排。

配水器具和衛生器具方面推廣采用節水的衛生器具，作為供水系統的終端，尤其要注意器具的節能效果，這是非常重要的一個環節。如采用充氣水龍頭，腳踏開關淋浴器、節水延時自閉閥、限制衛生器具的流出水頭、紅外線感應龍頭和便器等，不應采用無控制花灑、長流水的小便槽。

2.3 選用合理的供水方式

合理利用市政管網余壓，采用分區給水方式及新型供水節能設施。

城市供水中，根據供水規模大小不同，一般市政給水管網壓力均在0.2MPa ～0.4MPa 之間，只能滿足三～五層多層建筑供水壓力，現在城市城區土地利用率均較高，城區住宅高層建筑增多，且一般多層住宅樓層均在五層以上，供水壓力要求采用二次加壓。合理利用市政管網壓力，采用分區供水方式并采用新型供水設施，可以減少二次加壓能耗。如市政管網壓力為0.3MPa，則五層及以下樓層可采用市政管網直接供水，五層以上采用無負壓變頻供水設備供水。這樣即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。

使用無負壓給水設備加壓與傳統二次加壓方式比較（傳統加壓方式為市政管網供水至水池，然后由水泵供應至屋頂水箱）有以下優點：（1）可減少投資；傳統加壓方式需要建水箱，使用無負壓給水設備可取消水箱。（2）可減少污染；自來水在水箱內增加停留時間，水中余氯余量低，微生物含量高，使用新型設備后水質同自來水。（3）可節省大量能源；傳統二次加壓方式是將自來水直接放入水箱中，使原有壓力全部為零，再從零重新加壓供水；而無負壓變頻設備完全利用原有市政管網壓力供水，與供水管網直接串接，差多少，補多少。（4）可減少水資源浪費，水箱滲水、跑水、漏水、蒸發不可避免，而且水箱需定期清洗，需要大量清洗水。采用變頻供水設備可以通過用水量的大小來改變變頻設備輸出電壓的頻率進而改變水泵的功率大小，從而節約電能。由此可見新型的無負壓給水方式更加的環保，有效防止污染更有利于使用者的安全健康。同時，供水效率顯著提高，而耗電量反而更低，從而大大的節約了能源，有利于節能減排。

3 加強水資源循環利用

3.1 中水的概念及分類

循環再利用的水，是各種排水經處理后，達到規定的水質標準，可在一定范圍內重復使用的非飲用水。中水水源應該包括：冷卻排水、淋浴排水、盥洗排水、廚房排水、廁所排水、城市污水處理廠尾水等。一般不宜采用工業污水作為中水水源，嚴禁將具有傳染性和放散性的污水作為中水水源。對于住宅可考慮除廁所生活污水外其余排水作為中水水源；對于大型的公共建筑、旅館、商住樓等，采用冷卻排水、淋浴排水、盥浴排水作為中水水源；公共食堂、餐廳的污水水質污染程度較高，處理比較復雜，不宜采用；大型洗衣房的排水由于含有各種不同的洗滌劑，能否作為中水源須經試驗確定。

中水系統按規模分為建筑、建筑小區和城市中水系統。建筑中水系統是針對單幢建筑物或相鄰幾幢建筑物而言的，實施容易。但由于規模小，其投資及處理運行費用較高；建筑小區中水系統指的是在一個較小的范圍內的中水系統，其管理集中，處理運行費用相對較低，供水水質較穩定；城市（區域）中水系統是指以城市污水處理廠二級處理出水為中水原水，經深度處理后提供城市中水使用。其處理運行費用低，但是由于規模大，實現難度較大。中水系統由原水收集系統、水處理系統和中水供水系統組成。原水收集系統主要是采集原水，包括室內中水采集管道、室外中水采集管道和相應的集流配套設施。中水處理設備是用來處理原水使其達到中水的水質標準。中水供水系統通過室內外和小區的中水給水管道系統向用戶提供中水。

3.2 中水的收集

中水原水收集有部分集流和全部集流兩種方式。結合供水回用情況 ，可分為3種：①全集流全回用方式，即將建筑物或小區所排放的全部污水集流，處理后全部回用。該方式將室內外的排水管道與中水收集系統合二為一，降低中水收集系統造價，但是由于水質污染大，處理成本高，適用于已建成的建筑或小區及城市中水系統。②分質集流和部分回用方式，即只收集優質雜排水或雜排水，處理后供回用，這種方式需要室內外具備兩套排水管道，即單獨敷設中水原水管道和污水管道，基建投資高，但由于中水原水水質好，運行處理費用低，適用于新建建筑、小區。③全集流部分處理回用方式，即將中水收集系統與建筑物排水系統合并，但不全部處理回用，多余排水排放到城市排水管網中，這種方式適用于已建成地區或建筑的中水系統分期建設或改擴建的工程。

3.3 中水的處理

中水因使用的用途不同處理方式有兩種：一種是將其處理到飲用水的程度而直接回用到日常生活中，即實現水資源直接循環利用，這種處理方式用于水資源極度缺乏的地區，而且投資高，工藝復雜，一般地區不采用，目前我國中水系統普遍未達到飲用水水質要求；另一種方式是將其處理到非飲用水的程度，主要用于不與人體直接接觸的用水，如建筑中便器的沖洗，地面、汽車清洗，綠化澆灑，空調冷卻以及消防等方面。這是我們通常所采用的中水處理方式。其中用于廁所沖洗、綠化、清潔灑水和沖洗汽車等雜用的中水水質須符合國家標準《生活雜用水水質標準》（CJ2511-89），用于水景、空調冷卻等用途的中水水質標準還應有所提高。

3.3.1 城市中水處理和建筑中水處理

以物化處理為主，適合中水原水為優質雜排水。采用混凝沉淀，過濾及活性炭吸附，臭氧處理等。工藝特點適用于住（客）房使用率波動較大，水源質量變化較大或間歇性使用的公共建筑的水中處理，可除磷等有害物，運行方便。缺點：對水中的溶解性有機物和表面活性劑去除效果不佳。工藝流程：雜排水→預處理（調節池）→物化處理（混凝沉淀或氣浮）→過濾→消毒（消毒劑）→中水。

普通生物處理與物化處理并用。適合中水原水為主生活污水或優質雜排水，對水溶解性有機物和表面活性劑有效。工藝流程：原水→預處理（調節池）→普通生物處理→物化處理過濾（沉淀）→后處理（過濾）→消毒（消毒劑）→中水。

采用MBR為主的處理工藝，適用于中水原水為生活污水或優質雜排水。用超濾膜替代常規的二沉池和后置的過濾工藝，在較大程度上節省處理建筑的占地和提高活性污泥法的排水水質和優化處理工藝。占地面積小，出水水質穩定，排泥量少，自動化程度高等優點。缺點是，成本高，容易發生膜堵塞，導致水體發黑，發臭，有異味，增加了后續預防處理的麻煩和投資經費。工藝流程：原水→調節池→預處理→膜分離（MBR）→消毒（消毒劑）→中水。

3.3.2 景觀環境排水用水及處理

景觀水通常指用于視覺觀賞的水體，通常分為兩類：一類是自然水景，像天然的湖泊、等；另一類是人工水景，像噴泉、人工湖、城市小型河道等，都是露天地表水，自凈能力非常低，并且非常容易受到污染。景觀排水處理原則：一.統一協調；二.目的明確；三.位置恰當；四.安全可靠；五.風格獨特；六.量力而行；七.其他多方面考慮。在處理中要模擬自然界水動態，使水可以流動起來，增加水體溶解氧、鮮化、活化的特點。讓水力浮選，這樣可以徹底除去水中有機無機物。處理工藝有如下兩種方法可供參考：

脫氮生物處理與物化處理聯合處理法，適用于中水為生活污水或優質排水。采用脫氮功能的前置反硝化接觸氧化法，講解水中有機物，氨氮，總氮，磷等。優點：占地面積小，安全可靠，效果好，投資運營經費小。工藝流程：原水→預處理→脫氮生物處理→物化處理→后處理→中水。

硝化生物處理與人工濕地結合處理法，適用于中水原水為生活污水或優質排水，采用接觸氧化法，曝氣生物濾池等高負荷工藝。優點：具有水質穩定，排泥量少，投資成本小，運行費用低等。缺點：占地面積大，需長期進行人工維護。

3.4 中水供水方式

中水給水管網的水量和水壓能滿足觀及園林用水，采用直接供水方式，其供水可靠，投資少，能耗低。 另外對于多層和高層建筑而言，宜采用分區供水方式，低層由中水供水管網直接供水，高層通過加壓方式供水，這樣既可以節省能源，又能充分利用室外中水給水管網的水壓。

4 采暖及熱水系統中的節能措施

根據工程實際情況，若具備條件的應當至少選擇一種可再生能源（指風能、太陽能、水能、生物質能、地熱能、海洋能等非化石能源），用于建筑物的熱水供應。熱水水源的利用可采用太陽能、水源熱泵、地源熱泵技術。在采用水源熱泵、地源熱泵技術時，不得對水體和土壤造成污染和浪費。如利用地下地溫地源自動供暖制冷系統，就是通過表層地下水為載體，或將盤管埋在土壤中以盤管內流動的介質為載體，將這些地溫熱源輸送到水源熱泵進行能量轉換，冬季輸出45℃～65 ℃的熱水。

在太陽能的利用上，有條件的可采用太陽能蓄熱技術，太陽熱水系統的工程參數應結合建筑所處的地理位置確定。太陽能熱水器的循環可采用強迫式、自然式循環太陽能熱水器和直流式太陽能熱水器。太陽能熱水器應有溫控裝置，并應合理控制和設定熱水的溫度。太陽能熱水系統的熱能再利用與節水技術還應相互結合。太陽能熱水器可作為熱水供應的預加熱措施，可設在其他熱交換器的前端。熱水系統宜機械循環以滿足用水點的節水要求。合理設計熱水供應系統。

利用太陽能用作住宅熱水加熱的使用范圍及太陽能熱水器分類：①太陽能作為清潔能源，取之不盡，用之不竭。是節能的重要途徑，太陽能熱水器是由集熱器、儲水箱、給水箱、循環管、循環泵、配水管等組成。我國大部分地區均處北緯40度以北，日照時間較長，均適合推廣太陽能熱水器。②根據現在使用的太陽能熱水器技術，按集熱器形式可分為平板型和真空管型。使用太陽能熱水器的選擇方式及節能效果具體應用太陽能熱水器應根據工程具體情況及住宅小區物業管理情況確定，在土建施工階段預留熱水器進出水管及管道井，在管理條件許可的情況下，應優先采用第一種供水方式，根據現有太陽能熱水器技術，使用全玻璃真空管比較經濟合理。

加強余熱的回收和利用（包括工業余熱、廢熱、煙氣余熱、蒸凝結水、熱風能量的回收和梯級利用），有條件的地區可采用城市熱網或區域性鍋爐房的熱水或蒸氣作熱源。可采用專用的蒸氣或熱水鍋爐制備熱源，也可采用燃油、燃氣熱水機組制備熱源或直接供應生活熱水。

從技術可靠、經濟適用的角度出發，應合理配置組合各種不同熱源的比例關系。對集中熱水系統遠距離的少量供熱點可采用局部加熱方式；對不同場所可采用不同的熱源形式。熱水供應系統儲水溫度宜控制在55℃～60 ℃。應合理確定熱水用水量定額、耗水量、耗熱量、供水水溫、水質等熱水系統的基本設計參數。熱水供應管網宜采用同程回水的給水方式。

當采用電作為熱源時，宜采用儲熱式電熱水器，以降低耗電功率。熱水供應系統宜縮短熱水的給水時間，增加機械循環，并平衡冷熱水的水壓。對于適合熱電聯供技術的工程，應優先考慮。

5 結語

總之，建筑給排水工程中的節能減排對于保護環境和減少污染有著十分重要的意義。但僅憑設計者的努力仍然不夠，還需增強全民環保意識，設計優化為主，使用者合理利用為輔，兩者結合才能真正實現建筑給排水的節能。

參考文獻：

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