分析建筑給水排水系統節能設計要求

孫 地

（魯能集團有限公司，北京 100025）

在給排水系統節能設計中，人們必須貫徹節能環保、綠色生態理念，這樣才能全面提高建筑整體節能效果。

1 給排水系統節能設計概述

據不完全調查，我國建筑能耗占全國生產總能耗的比重大于27%，并且建筑能耗逐年增加，每年增長速度大約為1%[1]。正因如此，我國才積極倡導建筑節能技術的應用，以推動我國經濟實現長足發展。

建筑給水排水節能設計是指在滿足建筑物的規劃、新建（改建、擴建）、改造和使用要求的基礎上，貫徹建筑行業相關的節能標準，積極應用現代節能型的建筑技術、工藝、設備、材料和產品，提高給排水系統的運行效率和運行性能，加強建筑物給排水系統的運行管理，降低水資源浪費量、提高電能利用率。例如，可以積極利用可再生能源，在保證建筑物給排水功能和環境質量的前提下，減少給水排水系統的能耗。雖然建筑給水排水的能耗在建筑能耗中所占比例不大，但降低其使用能耗、提高能源利用效率，有利于節約用水、改善設計系統的效率與保護環境。因此，重視建筑給排水的節能設計，對研究解決建筑節能問題將有著積極的作用和意義。

2 建筑給排水系統節能設計的要求

2.1 確定問題

對于給排水工程來說，如何將工程問題徹底解決并轉變為功能需求是需要重點關注的問題。人們要明確給排水系統節能設計存在的問題，對設計流程進行優化。無論是新工程設計還是老舊工程改造，其首要任務就是明確要解決哪些問題。給排水節能設計主要遵循以下原則：在滿足建筑用水需求下，降低水資源浪費；降低電能損耗，避免出現“大馬拉小車”的問題；加強水資源的循環利用，降低水資源污染。針對這些問題，要全面做好給排水系統設計工作，這樣才能夠實現給排水設計的最終目標。

2.2 確定設計內容

在給排水設計中，人們要結合不同設計環節、部位的權重大小，設定給排水系統設計目標，并將某些環節加入到約束條件中，如保證水量、水壓，確保水質合格，保證供水的安全性和經濟性。另外，要根據實際情況確定設計內容，如建筑層高、設計要求、給排水等級等，客觀地對以上內容進行科學設計，這樣才能夠保證給排水設計內容符合工程運行實際要求。

2.3 貫徹節能環保理念

要想確保給排水系統節能設計方案的合理性，人們既要改善工藝設計，也要加強技術、材料的革新，對傳統供水消費方式進行調整，對水資源、電能進行優化配置，提高水資源利用率，避免造成水質污染和資源浪費等問題，突出人與自然和諧發展理念。導致水污染的根本原因是污染物隨意排放，所以在給排水設計中要減少廢水排放量，降低對自然水體的破壞。給排水系統設計要貫徹以人為本的理念，營造出健康、舒適、環保的居住環境，要減少浪費和污染問題，同時不犧牲建筑的舒適度，在確保滿足居民日常生活需求的基礎上，對水資源進行優化配置。另外，采用四位一體的給排水系統節能設計方案，“四位”主要包括環保、質量、性能和效率。

3 給排水節能設計方案

在給排水系統節能節水設計中，要重點關注設備投入。人們要正確選擇設備，有效降低能源損耗，再綜合采用各項節能技術，從而實現節能設計目標。

3.1 管材與閥門

眾所周知，城市自來水供給中都會加入氯氣消毒，但氯元素本身帶有一定的腐蝕性，特備是在閥門處、管材銜接處，采用鋼管、不銹鋼管容易產生銹蝕問題，銹蝕問題會增加給排水摩阻、給排水不暢，因此在相同的水流和壓力下，應用鋼管、不銹鋼的能耗更高。因此，在選擇管材、閥門時，人們要采用化學性能更加穩定的材料，如鋁塑復合管等，閥門也要采用防腐性能較強的材料，這樣可以有效減少滲透概率，避免銹蝕物對自來水造成污染。在設計中，可以采用復合型管材，如U-PVC 管材、PP-R 管材、PE 管材等，這些材料不僅施工簡單、便捷，也具備較強的可塑性、韌性，可以滿足給排水系統節能要求[2]。

3.2 二次供水設備

水泵-水箱供水系統過去都采用混合材料，在實際使用中很容易產生銹蝕情況，污染箱體水資源。所以，要采用防腐性更好的二次供水設備，如不銹鋼水箱、玻璃材質水箱等。再者，水泵-水箱運行中會消耗掉一定帶能，建議采用二次供水變頻調速供水或壓罐供水方案。變頻調速設備可以自動調節電機供電頻率，根據水泵運行壓力實現無級調速，采用變壓變量、變頻氣壓實現調節功能。同時，要根據給排水系統運行、設備節能兩個方面科學選擇二次設備，從而保證系統運行的節能效果。結合居民的生活規律，建筑會出現用水高峰期和低谷期，人們可以根據不同時間的用水量設置運行參數。特別是在用水低谷期，如果依然全能供電，會造成電能浪費。而自動變頻系統會檢測水泵運行狀態，在水量小于單泵20%時即可判定為用水低谷期，此時系統會自動調節小流量泵供水方案，從而降低電能損耗。

3.3 衛生器與配水器

衛生器和配水器作為建筑用水的主要設備，也是給排水系統節能設計中的重要一環。在選擇水龍頭時，人們可以采用充氣龍頭和瓷心水龍頭，這些節能型水龍頭會自動調節水壓，降低水體流速，滿足用戶用水需求并降低水資源浪費量。當今市面上很多節能型水龍頭相比傳統水龍頭都可以節水至少30%[3]。對于衛生器來說，其設計標準是在保證沖洗干凈的基礎上，盡可能降低用水量，具有水容量小、沖擊力強等特點。傳統的衛生器水容量非常大，通常在6 L以上，而新型衛生器雖然容量沒有改變，但是設置了兩檔水壓（兩個沖洗按鈕），大壓力按鈕沖水量為4 L、小壓力按鈕沖水量為2 L，并配備了4旋流結構，可以提升沖水壓力，降低用水量。另外，普通蓮蓬頭出水量為20 L/min，淋水較為集中，造成水資源浪費，而新型節能型蓮蓬頭出水量為10 L/min，淋水較為分散，在滿足用戶使用需求基礎上，理論上減少50%用水量，實際節水效果明顯[4]。

4 建筑給排水系統節能技術的設計應用

4.1 減壓技術

給水水壓會直接影響給水性能。在普通給排水系統設計中，為了保證給水質量，人們通常會增加給水壓力，提升水流量，但也會造成嚴重的水資源浪費。給水管道一旦給水壓力過大，就會出現超壓問題，此時水流速度快。為了解決供給壓力和用戶需求的矛盾，人們可以采用減壓技術，通過合理降低給水壓力減少水資源浪費。在日常設計中，要著重考慮設備減壓情況，在滿足用戶用水需求的基礎上，盡可能降低給水壓力。例如，為了提高沖擊力，多數衛生器都采用超壓設計方案，雖然采用了分壓設計方案，但是低壓按鍵依然可以達到350 kPa，甚至部分衛生器可以達到400 kPa。衛生器壓力通常是節能型水龍（20～30 kPa）頭的5 倍，也就是低壓在100～150 kPa，高壓在150～250 kPa[5]。同時，漩渦衛生器會通過漩渦增加沖擊力，特別是在漩渦合流位置的漩渦沖力性能更強，可以用少量水沖擊掉排泄物，因此配合漩渦設計即可降低用水量。

4.2 廢水回收系統

雖然我國能源豐富，但是人均能源在國際上僅能排在中下等，為了實現節能目標，人們可以采用廢水回收系統，實現廢水二次利用。要采用無公害廢水處理技術，將循環水用于小區清潔、植被澆灌等，從而提高水資源利用率。

在給排水系統設計中，可以將洗手池、洗碗池與廢水回收系統連接，即可收集建筑廢水。其主要處理流程為：利用排水管收集生活廢水；對所收集的污水進行測試；結合國家相關標準在廢水回收系統中對廢污水統一處理；將雜質、垃圾與水體分離，垃圾直接排放到下水管，過濾水體進入二次凈化系統，然后進行二次檢測；檢測合格的水體直接傳輸到儲水箱中，用于坐便器沖洗或植被澆灌，無法二次使用的廢水直接排放到下水管中。

4.3 熱水系統

4.3.1 合理選擇熱源

合理選擇熱源是熱水系統節能的前提，人們需要對建筑多種熱源進行對比分析，而熱水系統可以劃分為集中熱水供應系統、局部熱水供應系統。其中，集中熱水供應系統可以充分利用工業余熱、廢熱、地熱、太陽能。例如，南方地區可以采用地熱水作為熱水工業水源；西北地區可以利用太陽能供熱；北方供熱城市可以采用鍋爐房熱水、蒸汽作為熱源。局部熱水供應系統熱源可以因地制宜地采用空氣源熱泵、太陽能、燃氣等。如果采用電力作為熱源，建議采用儲熱式電熱水器，盡可能降低電力能耗[6]。

4.3.2 熱水供應系統設計

一是集中熱水供應系統應增設熱水回水管道。對于要求隨時獲取溫熱水的建筑，除了采用循環系統干管、立管中熱水循環，還需要采用支管熱水循環，保證支管中熱水溫度達到使用標準。在一戶多衛生間的情況下，支管延伸非常長，通常一次用水要放走大量冷水。

二是采用熱水循環管道布設方案。該方案可以有效避免系統中熱水產生短路循環，確保系統運用的循環效果，各個用水電能可以隨時獲取相應溫度熱水，對節能、節水有著重要意義。雖然該設計方案會增加前期投資量，但對后續節能大有裨益，可以減少調節維護工作量，應用更加舒適。同時，還可以采用循環泵機械方案，有效提升熱水循環效果。自然循環水頭由于無法實現同程循環，循環效果較差，無法達到節水效果，不建議使用。

三是高層熱水系統分區要與給水系統分區保持一致，確保系統冷熱水循環平衡，達到節能、節水的目的。四是淋浴室可以采用單管熱水供應系統，達到節約用水、使用便捷的目的。但考慮到衛生器具給水配件熱水不與冷水混合，所以要嚴格控制熱水水溫，保證熱水的穩定性。

5 結語

建筑給排水系統節能涉及內容非常廣泛，需要將給排水系統中各個子系統相聯系，每個環節都要達到節水節能的標準要求。人們要采用先進的設備、工藝和技術，以保證給排水系統的節水節能效益，加強水資源的循環利用、減少電能損耗，最終實現節水、節能建設目標，保證建筑工程整體的社會效益和經濟效益。