關于建筑給排水節能環保技術開發與具體實踐探析

文／武長海 山東北緯榮青建筑工程有限公司 山東濟南 250100

引言：

人類的社會發展和文明進步需要以大量能源作為發展基礎，然而，經濟建設的同時也不能忽略生態環境建設。在社會總能耗中，建筑能耗占有較大比例。給排水系統是建筑工程的主要能耗系統之一，要想保證建筑工程建設順應節能減排及低碳環保發展的要求，首先需要將節能減排理念和綠色環保技術合理引入建筑給排水設計與施工過程，以解決建筑工程帶來的能源過度消耗和環境污染問題，促進國家經濟建設的健康發展。

1.建筑給排水工程節能減排的重要性

經濟社會快速發展背景下，各行業呈現良好的發展態勢，但也帶來了嚴重的能源消耗以及過量排放問題，已經威脅到人類社會的可持續發展。高能耗引發的問題在持續惡化，不符合可持續發展戰略要求。在建筑行業，需要在工程設計前積極策劃，主動優化和改進傳統設計和建設模式，將低碳節能理念融入設計之中，確保設計方案能有效推進給排水工程高質量建設，最大程度上減少資源損耗，降低排放，實現節能減排。目前人們物質生活水平逐步提升，對于建筑工程質量和環保要求隨之提高升，這就要求在建筑給排水工程設計中提高節能設計的重視程度，實現各種資源的合理開發和利用。

2.建筑給排水工程中的能耗與排放問題

2.1 水壓設計不合理

不合理的給水壓力設計會造成嚴重的水資源浪費。在給水設計過程中，設計人員如果沒有根據供水高度合理劃分供水分區，或者未在配水支管用水點水壓高于0.2MPa時及時采取減壓措施，那么在后續供水過程中，就容易引發超壓出流等問題。有研究表明，當供水壓力達到0.3MPa時，普通水龍頭在半開狀態下的最大出流量約為額定流量的2 倍；在全開狀態下的最大出流量約為額定流量的3 倍。也就是說，在上述情境下，即使設計人員采用節水龍頭也無法減少因水壓增大而外溢的水資源。

2.2 水供應及給水系統能耗

建筑工程的給排水施工可能在水系統引發超壓出流的現象，再加上建筑給排水存在較強的隱蔽性，超壓出流難以及時察覺，無形之中會造成水資源浪費，可能質量問題長期存在且不被發現。建筑工程的給排水系統是為用戶日常用水提供服務的，但是并沒有配備配套的加熱設施，即使有的配置了加熱設施，也可能距離水源太遠，還須從源頭調運用水，這個過程的熱量損耗也很高。

2.3 水資源滲漏及污染問題

建筑給排水施工中管道、閥門滲漏問題較為嚴重，不僅浪費一定水資源，還會對水環境產生污染破壞。究其根本，由于管道質量不高、所選擇的金屬配件規格不合理、管道銹蝕，就會增加管道滲漏水幾率。如果未能第一時間處理，將造成嚴重的水環境污染和破壞，影響到人們正常用水。要認識到水箱污染的問題，導致水資源污染主要是來源于附件和本體等方面。如果水箱材質為鋼板，表面容易銹蝕，經流水箱的水資源就會產生嚴重污染。如果水箱材質為鋼筋混凝土，長期使用水箱表面會滋生微生物、青苔以及寄生物，從而造成水資源污染[1]。

3.關于建筑給排水節能環保技術開發與具體實踐探析

3.1 優化城市供水系統的設計方案

在優化給排水設計施工作業時，要注重對城市供水系統設計方案的完善，從城市發展的現狀出發，對不同區域的實際用水情況進行科學配置，進而提高城市生活用水、工業建設用水，以及農業生產用水的整體水平與質量。在對城市供水系統進行科學設計時，要將供水系統的管道預埋位置、管線材質選擇、管線數量確定和施工建設技術等因素進行綜合考慮，根據不同施工區域的功能，將城市供水系統進行明確標注、分類。此外，給排水設計的工作人員要對施工區域的實際需求和供水能力進行調查，確保二者處于平衡狀態，并根據相應調查結果對水資源進行科學規劃，提高給排水設計的科學性和合理性。對于農業產業重點區域，可以利用先進農業技術將降水收集技術進行普及教育，并鼓勵農戶將收集到的水資源應用到農田灌溉活動中，進而實現水資源的回收與利用。在城市的工業區域中，要注意對水資源供需的有效協調，特別是加強對工業排水的科學處理，降低工業用水量，提高對水資源的再利用，優化城市供水能力。

3.2 采用無負壓供水系統，充分利用市政水余壓

由于傳統的二次供水系統中先將市政水存儲在地下室的水箱中，市政供水原本具有一定的壓力和動能，輸入水箱是能量卸去，然后再利用水泵加壓。無負壓供水是當前節能效果非常出色的一種供水方式，其原理是設備直接將帶有余壓和動能的市政水增加至更高的壓力，從而為高層建筑供水。相比于傳統供水方式，其優點在于市政水原本的功能被直接利用，無負壓供水可根據市政水余壓動態化地設定水泵機組的加壓需求，形成一種按需升壓的工作模式。這種系統中使用了較多的電力電子設備，常見的如真空抑制器、穩流補償器、預壓自平衡器等，可對水壓形成精確的檢測和調控，進而按照壓力缺口動態化的調節變頻調速水泵的工作頻率，實現節能控制[2]。

3.3 科學進行給排水設計

在綠色建筑工程給排水施工建設中，要結合實際進行節水節能模擬，確定采用何種方式安裝管道，判斷當前方案是否可行。并根據外部情況進行排水規劃，避免在后續應用中出現浪費的情況。如建筑所處區域及周邊的市政條件較好，可選擇無負壓疊壓供水方式。這種設計方案的優勢在于全封閉，有用水節能、檢修方便等特點，能在一定程度上提高效益；且可以通過優化做到功能配套，保證水資源的合理使用，既滿足可持續發展的要求，又避免外在沖擊埋下隱患。

（1）基礎設計。結合縱橫斷面圖、平面圖處理好給排水管道的構造，合理劃分不同區域的地質單元。給水承壓管可選擇PCCP 管、玻璃鋼、PE 管等，污水管則可以選擇鋼管、鋼筋混凝土管等。節水節能設計要考慮砌體的蓋板，根據實際情況進行加固，再通過參數復核計算加以判斷，滿足后續運行的需求。

（2）結構設計。在建筑給排水設計中，為了保證節水節能新技術滿足實際應用需求，應借助該技術建立基礎模型，得到建筑給排水系統的成圖。在此基礎上，對設計成果的可行性進行分析，通過信息匹配實現施工進度安排。同時，做好管線綜合布設規劃，優化給排水管線避讓，提高資源節約效率。

（3）消防設計。合理配置消防供水箱，并設置內部凈水系統，將過濾收集到的資源應用于后續消防活動。一般來說，室內消火栓系統水泵流量為30L/s，揚程為88m，噴淋系統水泵流量為40L/s，以此保證實際應用質量[3]。

3.4 建筑給排水系統主要參數確定

建筑給排水系統的設計與應用，需要根據建筑的實際情況，對其進行合理的選擇與優化。在具體的施工過程中，要結合建筑的特點，對其進行科學的分析與計算并在滿足相關標準的條件下，盡可能地降低能耗，提高水資源的利用率，為人們的生活提供更加優質的服務。同時，還要注意到建筑的整體結構，避免出現過多的浪費現象，造成不必要的經濟損失。此外，還應該注重節能環保，將節能減排的理念融入建筑設計中，通過綠色的方式來實現節約能源的目的。最后，還應重視對于水的循環使用，確保水的有效供應，進而保證供水的質量和效率，為居民的日常生活帶來便利。總之，為了更好地提升建筑物的節能環保性能，就必須加強對用水的管理和控制，從而使水資源得到充分的利用，減少資源的消耗提升經濟效益[4]。

3.5 二次供水設施的合理選用

在選擇二次供水設備時，應考慮預算、管道系統的布局、管道系統的規模、流體的性質，以及流量和壓力要求。根據這些因素，有以下幾種選擇：

（1）變頻高速供水。使用電機驅動泵，可以通過調節電機的頻率控制流量和壓力。優點是可以精確控制流量和壓力，系統效率高；缺點是成本略高。

（2）變壓變量供水。使用壓縮空氣驅動的泵，可以通過調節壓縮空氣的壓力控制流量和壓力。優點是成本較低，系統維護簡單；缺點是流量和壓力的控制精度較低。

（3）變頻氣壓供水。結合了上述兩種設備的優點，使用電機驅動的泵，通過調節電機的頻率和壓縮空氣的壓力控制流量和壓力。優點是流量和壓力的控制精度較高，系統效率較高，成本較低；缺點是設備復雜，維護難度較高。

（4）水力調速泵。使用水力驅動的泵，通過調節水力裝置的葉片數量控制流量和壓力。優點是流量和壓力的控制精度較高，無須電源；缺點是系統復雜，維護較困難。

（5）膜泵。使用膜片將流體輸送到目的地，可以調節膜片的頻率控制流量和壓力。優點是流量和壓力的控制精度較高，無泵液污染；缺點是成本較高，對流體要求較高。總體來說，應根據實際需求和條件選擇合適的二次供水設備，使管道系統的運行更高效和穩定[5]。

3.6 注重新技術和新設備的應用

除了上述節能減排對策以外，還要注重新型節能技術和新設備的應用。二次供水設備可選用變頻調壓泵，可以減少不必要的能源損耗，實現節能降耗的目標。變頻設備調節供電功率，實現水泵無級調速，能夠有效提升給排水系統節能效果。需要注意的是，對于供水高峰和低谷時期，借助變頻調壓泵來設置給壓閾值；在高峰期高壓給水，促使水泵全功能運行，避免供水不足影響用戶日常使用；其他時間則是低壓給水，這樣可以兼顧生活用水和節能降耗的雙重要求。建筑工程需要設置專門的熱水系統，可采用新型的供熱技術，注重給排水節能設計。傳統電能供熱方式耗能大，對此可以選擇提升配水點，增加給水溫度來降低能耗。配水溫度提升方面，優先選擇太陽能技術，吸收陽光熱能用于建筑水池水溫加熱，打開水龍頭水溫能夠達到28℃～35℃左右，縮短熱水器加溫時間，有效減少電能損耗。如果水箱材質為鋼板或鋼筋混凝土，均會對經流水箱的水資源產生嚴重污染。因此，選擇水箱材質時，應多方考量材質對水質的影響，優先選擇不銹鋼鋼板、玻璃鋼或是搪瓷鋼板等材質；也可以選擇成本低的鋼筋混凝土材質制作水箱，但要在水箱內部配備符合衛生要求的內襯，以此來減少對水質污染的影響[6]。

3.7 加強對非傳統水源利用的研究

水資源的循環利用不僅可以大幅節約生活用水，還能為社會創造巨大的經濟價值。在建筑給排水設計中，生活廢水和雨水都可以作為中水水源實現回收利用，現階段，綜合性醫院多采用反滲透法制備純水，通過反滲透膜排出的廢水被稱為濃水。然而，很多醫院并未考慮對這部分濃水進行回收利用，而是直接將其當作廢水排放。反滲透膜排水量穩定，排出的濃水水質滿足雜用水標準，回收利用后，不僅節水效果顯著，水處理成本也相對較低。更重要的是，濃水余壓還可以進一步降低供水系統的能源消耗。民用建筑的冷卻塔在多塔并聯運行時，各集水盤呈連通狀態，冷卻塔進水總管呈環狀，以確保各冷卻塔配水平衡，避免冷卻塔集水盤溢流等情況的發生。另外，在工業建筑中，冷卻塔的定期排污水水質較好，可以作為生產水的補充水源回收利用[7]。

3.8 構建儲水池，避免資源的閑置浪費

在城市給排水設計施工建設中，要始終堅持環保節能技術的應用，不斷升級消防蓄水池的蓄水能力，完善給排水系統的環保和節能能力。在現階段，我國大部分的蓄水池基本兼具消防和生活用水兩種功能。其中消防用水量較少，如果單純地將儲水池作為消防用水，而不加入生活用水功能，將會造成資源的閑置和浪費情況，進而降低資源的使用率。但是，對消防蓄水池進行設計時，其流量無法達到生活用水的相關要求，同時，消防用水對出水量有著較高要求，從而使其達到消防用水的實際需求。但是，隨著時間的向前推移，蓄水池中水質也會發生明顯變化，更無法滿足大眾生活用水的質量標準。如果想要使其滿足生活用水質量標準，就要對儲水池中的水進行定期更新，這就導致資源出現嚴重浪費問題。針對這一問題，就要對儲水池的分揀技術進行有效解決，利用科學的技術方法對蓄水池中的水進行定期更換，從而使儲水池中的水質可以滿足生活用水的標準和要求。與此同時，還可以利用一水多用的處理模式，實現對蓄水池的科學構建，將消防蓄水池中的水與城市綠化和清潔功能進行結合，防止出現資源閑置，造成資源浪費。除此之外，相關人員還要對城市的熱水供應體系進行科學升級，注重對人民群眾生活質量的提升，減少對水資源的浪費和不良消耗。因此，在設計施工中，應對城市無效冷水情況進行處理，避免用戶在使用熱水時需要排出大量冷水，進而造成水資源的不斷浪費。在對這一問題進行有效處理時，可以利用直管循環或立管循環等方式，實現對給排水中熱水供應體系的優化升級[8]。

3.9 科學利用清潔能源

對于建筑給排水設計來講，清潔能源的大力開發和利用尤為重要。太陽能、風能、地熱能是人們日常生產生活中經常接觸到的清潔能源，對這些能源進行有效運用，可以提高建筑給排水設計效果，降低煤炭等傳統能源的使用量，減少環境污染，實現人與自然的和諧相處。相關調查顯示，目前，在建筑給排水設計的過程中，對太陽能資源的利用率較高，在太陽能資源的作用下，所設計出的太陽能熱水器系統不僅可以進行水資源的加熱，同時還能降低電力消耗，實現節約水資源和電力資源的目的。另外，太陽能熱水器主要由集熱箱、循環管、儲水箱所組成，不僅成本較低，同時效率較高，在眾多建筑中都得到了廣泛的應用。特別是對于一些單幢、多幢建筑物來講，對太陽能熱水器進行合理的運用，科學設置熱水箱，能夠為戶內熱水器提供充足的預熱水源[9]。

3.10 太陽能供水系統的應用

在建筑給排水設計中，設計人員必須從建筑整體發展角度進行科學設計，保障建筑節能減排效果。例如，設計人員可以采用太陽能供水系統，將可再生的太陽能轉化為熱能，進而滿足住戶對熱水的需求，節約電能。當前，建筑給排水系統中的供水管多為熱管式或真空管式，可以吸收太陽能，為給水系統加熱供水提供能源，整體操作簡單便捷且熱效率較高。值得注意的是，在運用太陽能供水系統時，設計人員要充分考慮供水溫度的影響要素，避免過于片面化和盲目化。對于北方地區來說，冬季氣候寒冷，溫度較低，設計人員必須采取有效的防寒防凍措施以保護給排水管道，避免給排水管道受低溫影響而破裂，進而導致水資源大量溢出，造成水資源浪費。另外，設計人員還需要重視給水系統和熱水系統的冷熱水壓力設計，并確保二者的壓力值始終保持一致。為進一步提高冷熱水控制工作的精準度，設計人員可以在合適位置加設換熱器，以降低水流速度，科學控制給水壓力，避免水資源在輸送過程中產生浪費[10]。

結語：

在建筑給排水系統的節能環保技術中，要充分考慮到建筑的實際情況。在設計時要結合當地的經濟水平，對建筑的結構進行合理的優化配置，以保證供水的質量和效率，從而達到節能的目的；同時加強對管道的維護和管理，以確保其能夠正常運行，避免出現滲漏的問題，還應注重對室內的溫度、濕度等方面的控制，以實現能源的節約與高效利用。