对建筑给排水中的节水节能技术探讨

张 焱

[摘要]随着城市建筑业突飞猛进的发展,建筑给排水设计中的节水节能问题不容忽视。结合多年工作经验,针对目前建筑给排水设计中存在的问题,分析建筑给排水中的节水节能技术,以达到减少水资源和能源浪费的目的。

[关键词]建筑给排水节水节能

中图分类号:TU2文献标识码:A文章编号:1671-7597(2009)1220084-01

能源供应紧张、缺水是一个全球性的大问题。随着城市建筑业突飞猛进的发展,建筑用水占城市总用水量的比例逐年增加,使得建筑给水排水工程的节水、节能问题不容忽略。因此,在满足用水安全、稳定性及经济性的前提下,建筑给排水设计还应充分考虑节水节能问题。目前,建筑给排水系统中资源的浪费主要可以归纳为以下几方面:(1)超压出流造成浪费;(2)热水供应系统循环方式选择不当造成浪费;(3)卫生器具和配水器具造成浪费;(4)消防加压贮水系统选择不合理造成浪费;(5)中水综合利用率不高造成浪费;(6)管道、阀门及其他给水配件等泄漏造成浪费。为改变这一现状,在建筑给排水设计中应采取多种措施来达到节水节能的目的。

一、充分利用市政给水管网的供水压力,采用分区供水方式

根据城市供水规模不同,一般市政给水管网压力均在0.2MPa～0.4MPa之间,只能满足3～5层多层建筑供水压力。对于高层建筑,城市市政给水管网水压一般难以完全满足其供水要求,需要采用升压系统供水。充分合理地利用市政给水管网的供水压力,采用分区供水方式并采用新型供水设施,可节约采用市政直接供水部分楼层的加压能源,减少二次加压能耗。如市政管网压力为0.3MPa,则5层及以下楼层可采用市政管网直接供水,5层以上采用无负压变频供水设备供水,这样既不浪费市政管网余压又不至于使低楼层管网压力过高,造成能耗及水量浪费。经计算,如充分利用0.3MPa市政管网压力,相比传统水池、水泵二次加压方式一年可节约能源约16.5kWh。

二、应注意生活给水管道中减压节流问题

生活给水系统按规定竖向分区后仍然存在部分卫生器具配水点水压偏大的问题,若不采取减压节流措施,卫生器具的实际出水流量将会是额定流量的4～5倍,随之引起水量浪费、水压过高、漏水量增加的弊病,同时易产生水击、噪声和振动,致使管件损坏、破裂。因此,高层建筑给水系统竖向分区后仍应注意减压节流的问题。

为了减少超压出流现象,在给水系统设计中需合理配置减压装置,将水压控制在限值要求范围内。目前,减压装置主要有减压阀、减压孔板和节流塞。国外一些国家均采用在给水支管上安装孔板、压力调节阀或减压阀等手段来避免部分供水点超压,使竖向分区的水压分布更加均匀。

三、生活给水系统和消防给水系统单独设置

按照“高规”规定:生活给水系统静压不大于300kPa～400kPa分区为宜,消防给水系统静压不大于800kPa分区为宜。因此,在高层建筑给水系统的设计中,应把生活给水系统和消防给水系统单独设置,以防止生活给水管道超压而造成超量供水等问题。否则,如果按照消防给水系统的要求水压值分区时,则必然造成生活给水系统严重超压,需要常年使用减压阀降压节流,造成能源浪费;如果按照生活给水系统的水压要求分区,则会相对增加水泵机组数目。因此,无论从节能节流还是节约工程投资、运行管理方便等各个角度分析,应把生活给水系统和消防给水系统单独设置。

四、采用节水节能型卫生器具和配水器材

作为水的最终使用单元,卫生器具和配水器具的节水性能直接影响着建筑节水工作的成效,因此,在追求美观、功能完善、使用合理的前提下,应尽量选择节水节能型卫生器具。目前使用节水型卫生器具的主要办法有:1.使用小容积水箱,减少马桶冲洗水量。目前我国正在推广使用6L水箱节水型大便器。如果采用两档冲洗阀门,则普通住宅可节水12%,宾馆、饭店可节水4%,办公楼可节水27%。2.在配水器的选择方面,浴盆、洗脸盆等卫生器具的节水,主要靠给水配件的性能改善来实现,比如充气水龙头、脚踏开关淋浴器、节水延时自闭冲洗阀等,均可以不同程度地起到节水、节能的效果。采用充气水龙头和泡沫口水龙头比普通水龙头节水20%～30%左右。3.公共卫生间的冲洗系统建议摒弃传统的定时冲洗,采用光电数控控制,根据人数来进行冲洗从而减少水量的浪费。现在小便器冲洗系统中研制成一种感应冲洗阀,利用红外线作用,当人离去后就有最小限度的水冲洗小便器,是比较节水的小便器。

五、采用太阳能热水器作为热水加热的节能技术

太阳能作为清洁能源是节能的重要途径,利用太阳能制备生活热水,既节约能源又保护环境。我国大部分地区均适合推广使用太阳能热水器。太阳能热水器由集热器、储水箱、给水箱、循环管、循环泵、配水管等组成,由70年代发展至今已经经历了三个发展阶段:第一阶段是箱式集热器,技术原始、效率低;第二阶段是管板式太阳能集热器,利用传统集热技术并加以改进,效率可达40%,价格便宜、寿命较长,但热损失大,冬季和阴天不能使用,易损坏;第三阶段是真空管式集热器,又分玻璃套金属管式和全玻璃式,基本做到没有热损失,效率提高、受季节和天气的影响程度小、寿命更长,但价格相对较高。

太阳能热水器的安装方式不同,节能效果也有所区别。对于多层建筑,太阳能宜分散设置,在楼梯间公共部位设管道井,各户的太阳能进出水管均设在管井中,每户的太阳能集热板、热水箱设置在屋面。对于高层建筑,除上部几层可设置分散的太阳能热水器外,其它层应采用集中供热的太阳能热水系统。高层建筑太阳能的利用有直接利用和间接利用。直接利用是把整个屋面均布置成几组串连集热的太阳能聚热板,在楼梯间顶部设水箱间,热水箱内设电辅助加热设备,热水采用上供下回,循环泵设置在水箱间;间接利用是太阳能板集中设置在屋面或与景观相结合,设置在小区内的道路架空间上面,换热器热水箱设在地下室设备间内,制备好的热水再用变频泵送到各用户。

六、开发建筑中水回用系统

建筑中水设施是指民用建筑物或建筑小区内使用后的各种排水,如生活排水、冷却水及雨水等经适当处理后,回用于建筑物或建筑小区内,作为杂用水的供水设施。由中水原水的收集、储存、处理和中水供给等工程设施所组成,目前已成为建筑物或建筑小区的功能配套设施之一。据资料表明,采用中水回用系统后,居住区用水量将节省30%～40%,同时排放量减少35%～50%;商住小区可节水70%;科研事业单位可节水40%左右;对一般居民住宅可节水30%左右。这对社会和环境效益的深远影响是无法估量的。

充分利用盥洗废水等优质杂排水。中水水源一般应根据排水的水质、水量、排水状况和中水回用的水质、水量选定。经调查和试验分析,盥洗废水具有水量大、使用时间较均匀、水质和处理效果相对较好等优点,应作为中水水源,加以充分利用。此外,屋面雨水也可作为中水水源或其补充。

推广技术、管理、经济综合优化的新处理工艺。建筑中水处理技术不但要求处理效果稳定可靠、运行管理简单方便,还应在经济上具有一定优势。常用的典型工艺可分为物化处理方法和生化处理方法,应综合技术、管理、投资、成本及占地等各方面因素,综合优选出新的中水处理工艺。

七、雨水的积蓄利用

积蓄来自屋顶或其它区域的降水作为中水水源加以利用,已成为开发利用水资源的有效方法,对于实现水的可持续利用和保护环境具有重要意义。近几年以来,随着西方等国家相继开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统,将雨水就近收集、就近处理、就近循环使用,作为中水用于冲洗厕所、清洗车辆、绿化、喷淋街道,或作为景观用水