智能住宅小區建筑給水系統的節能優化設計分析

黃大勇

（湖南省株洲建設施工圖審查有限公司，湖南株洲 412000）

建筑行業在能源方面的損耗較大，建筑工程如果在對能源的使用缺乏科學合理性，易讓使用者在使用過程中產生資源浪費現象，與倡導的綠色發展理念相違背。在建設小區時，特別建設智能住宅小區過程中，需要貫徹高新技術節水節能、實現全民節能目標，使社會能夠可持續發展。

1 影響因素

智能住宅是利用新型的科學技術建造的居住環境，家具系統在智能化程度更高，智能設備在自動控制的能力方面更高，可以使人們的生活空間更智能和更健康。為了使居民的居住環境建設水平提升，對技術人員在其專業技能上提出了更高的要求。比如在建設智能住宅小區的給水系統工程建設時，如果建設人員在技術能力方面不足，設計人員傳遞的節水節能理念難以實現，使用住宅給水系統時易出現問題[1]。

現階段的智能住宅中的給水系統在進行節能時，資金在節能優化的設計成果上具有重要的影響。若是資金不充足，給排水系統在節能上的效果會受到直接影響，且日益下降。所以，設計者需要全面分析經濟層面的內容，使建筑單位能夠增加資金的投入，按照用戶具體需求，使給排水系統在設計時具有合理性，使節能優化的方案可以得到更好地實現。

2 存在問題

隨著城市土地資源越來越緊張，城市的高層住宅越來越多，高度越來越高，高層住宅的生活給水必須二次加壓才能滿足高層住宅生活給水要求。一般要求分區的最高層與最低層之間的靜水壓力不大于0.45 MPa，住宅建筑層高按3 m計，即每一個給水加壓分區最多可以供15層，一棟30層的住宅樓的給水加壓分區分成兩個區即可，設置兩套給水加壓設備或設置一套給水加壓設備加主管減壓閥，可以滿足建筑生活供水。規范要求住宅衛生器具承受的最大工作壓力不能大于0.60 MPa，住宅入戶管的供水壓力不能大于0.35 MPa，新的節能規范要求住宅入戶管的壓力不能大于0.20 MPa，如果采用一套加壓設備加壓供水，為了滿足最高層用水點潔具額定壓力要求，需要把整個分區的所有水量都加壓到滿足最高層用水的揚程需求，通過減壓閥減壓滿足各層入戶管的壓力要求。如果在設計時能夠合理優化分區層數，例如每個分區層數控制在7層以內，采用四套加壓設備分別給各區加壓供水，節水節能非常明顯。假設該樓全天用水總量為200 t，四個區的戶數一樣，四個區每個區的日用量為50 t，如果采用一套設備加壓供水，必須將200 t水送至100 m，若采用四套加壓設備，只需要將50 t水送至100 m、50 t水送至75 m、50 t水送至50 m、50 t水送至25 m。分區層數越多，給水管網的工作壓力越小，管網的跑冒滴漏現象會越少，但分區數越多，投資會加大，在建筑給水設計時，必須做到科學合理、節水節能、可持續發展[2]。

3 設計方法

3.1 二次供水方面

水泵在二次供水的系統內屬于主要設備，對于水泵的選型能夠對二次供水的效率產生直接影響，應對其泵機組以及泵站中的綜合技術的指標方面展開考慮，使其安全可靠、具有經濟性和實用性[3]。水泵特性如圖1所示。

圖1 水泵特性

在流量以及揚程都滿足的條件下，臺數少的大泵比較適宜，能夠使運行效率得到保證，使節能管控更便利。在泵站流量變化比較小時，水泵臺數為2～4臺比較適宜。泵站的流量變化較大時，水泵的臺數為3～6臺比較適宜，具體情況應按照實際現狀決定。

流量變化不大的情況下，不同對泵站經常調度，將相同的規格以及型號的大泵作為第一選擇；在流量變化大的情況下，為使對流量變化更適應，需要使選擇的水泵在其型號以及規格上盡量減少，降低后期的檢修工作的難度。

水泵需要具有高效節能以及噪聲低的特點，生產企業能夠利用技術改造對水泵中機械效率、容積與流動效率進行提升，使其能夠提升總效率提升以及節約電能。

水泵特性曲線應隨流量變大揚程下降，防止使用具有凸形的Q-H曲線水泵，水泵在供水壓力方面波動比較大，出流不具有穩定性，在用水的過程中耗水量較大。

3.2 循環使用方面

在日常生活中，大量的建筑用水都可以在相關設施上進行使用，達到重復使用。比如建筑和雨水的過程中存在的居民生活廢水通過設施處理后，可以二次使用。通過開展設計工作，將原始中所分析的信息數據與實際使用進行結合，可以得到建筑用水與雨水都可以二次使用，可以使社區中的居民能夠節約一半的用水量。處理建筑物中的排水問題是在多種因素作用下共同完成，排水設施應保證使運行管理簡便，還需要對水循環處理過程中的水質進行保證，使其具有更高的性價比[3]。

3.3 市政管網方面

一般情況下，城市中市政管網所提供的供水壓力處于0.2～0.4 MPa，將市政管網中提供的供水壓力進行修改并合理使用，通過分區供水的手段降低二次供水中加壓產生的損耗，如圖2所示。

圖2 市政管網中分區給水能耗情況

市政管網提供的供水壓力可以滿足5層建筑的供水壓力需求，如果智能住宅小區中樓層較低，可通過市政管網提供供水服務；如果智能小區中樓層較高多，可利用無負壓變頻的供水設備進行供水，通過此設備實現二次加壓。

3.4 清潔能源方面

設計給水系統時，需要對清潔能源進行充分使用，使其在傳統能耗方面得到有效減少，實現節能目標。風能和太陽能與地熱能都是主要的清潔能源，目前太陽能的技術比較成熟，且應用氛圍較廣。太陽能屬于可再生能源，太陽能的熱水器其工作原理是將太陽能轉化為熱能。太陽能熱水器的主要組成部分為儲水箱、給水箱、水泵與集熱器等，集熱管能夠進行能源轉換，屬于主要設備，按照集熱器將其劃分成真空管與平板兩個類型。平板型通過集熱器加熱水后直接將其送入儲水箱，構造簡單，成本較低[4]；真空管類型的集熱器利用非承壓水箱和其相接，通過落水方法收集熱水。熱管型的真空管中沒有水，抗凍耐壓，能夠承受較高的溫差，且能夠接替承壓水箱開展系統中雙循環工作。

3.5 壓力方面

智能性質的住宅小區，供水設備需要按照發展需求不斷完善與改良。隨著科學技術進步與發展，使用新型的設備開展供水工作，即無負壓變頻的供水設備。此設備依據每一個住戶中的用水量將工作壓力設定，系統能夠按照設定的壓力對水泵的轉速以及運行臺數進行自動調節，完成大跨度變速調節，使給水系統一直節能運行。利用傳感器，該設備能夠對出口壓力進行實時檢測，使出水壓力保持在一定范圍。系統操作簡單，具備自動檢查以及故障判斷和故障記憶與顯示、自動處理以及自行啟動備用水泵和將故障水泵的運行切除等作用，在智能小區中屬于理想的節能供水設備。

3.6 損耗方面

熱水應開展集中供應，小區住戶使用熱水需求量較大，且位置分布比較復雜，住戶所在的位置不同，可以針對高層中的住戶進行單層的集中供水，即在不同方位的外墻集中安裝太陽能集熱板，每層都設置一個貯存熱水的水箱，水箱需要滿足該樓層住戶的熱水需求且能夠承壓，具有安全閥以及溫度計等。水箱中的進水管不能設置止回閥，將閥門打開，使膨脹水進入。

在智能小區中，建筑的智能化較高，通常情況下，供水系統在豎向分區中提供的壓力會發生過大的現象，若不使用合理的方式進行減壓節流，容易導致用水設備中實際的出水量比額定流量大，出現浪費水資源的現象，因壓力太大使供水系統被損壞。需要利用減壓閥和減壓孔板等方式使供水壓力始終保持在合理范圍，防止浪費水資源[5]。

3.7 串并聯方式

將住宅中區水泵出水管連接高區的變頻水泵的吸水管，保證連通管管徑較小，在高峰的用水期間兩個區域水泵進行并聯供水，在低峰用水時，兩個區域水泵串聯，可以使低區水泵中部分壓力由高區水泵承擔，提升高區水泵中的進口壓力。出水流量與壓力沒有發生變化的前提下，變頻泵中的轉速能夠因為進口壓力的變化而發生變化，進口壓力增加，轉速下降，能夠降低高區水泵揚程，減少消耗的能源，實現節能目標。

4 結語

隨著人們愈發重視節能環保，智能住宅中給排水系統的節能優化設計是保持可持續發展的關鍵。在設計給排水系統的過程中，建設單位需也加強重度，使節能優化產生的效果被最大化利用，防止浪費水資源。