浅析建筑给排水节能节水技术措施

杨士伟，刘 立

(四川省建筑设计院，四川成都610017)

随着我国经济水平的提高、城市化进程的加快，能源短缺问题已成为制约国民经济发展的重要因素。为了国家可持续发展战略的顺利实施，一方面我们要加强能源的建设;另一方面要最大限度地提高现有能源的利用效率，开发新型能源，降低能耗。水资源匮乏已成为制约我国经济发展的瓶颈，因为缺水，每年给我国工业和农业造成了一定的经济损失。城市一方面缺水，另一方面浪费水的现象还继续存在。整体来看，水利用的水平还比较低，节约用水的潜力还很大。建筑用水占城市总水量的比例有逐年增加的趋势，建筑给排水设计中的节水节能问题以成为不容忽视的问题。在设计过程中要统筹考虑，合理规划，在强调供水的安全可靠性的同时，尽量减少不必要的能源浪费。

1 建筑给排水系统中水资源的浪费问题

目前，建筑给排水系统水资源的浪费主要可以归纳为以下几方面［1］～［3］。

(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)雨水综合利用率不高造成浪费;

(7)管道、阀门及其他给水配件等泄漏造成浪费。

为了实现节能节水的目标，在建筑给排水设计中须采用多种措施尽可能的减少水资源浪费，最大程度的提高水的利用率。

2 建筑给排水设计中节能节水的具体措施

2.1 给水系统设计中的节能节水措施

2.1.1 充分利用市政管网余压

在城市供水中，一般市政给水管网压力均在0.2～0.4 MPa之间，只能满足3～5层多层建筑供水压力。而现在的建筑多数为高层建筑，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。针对这一问题，设计部门应与市政主管部门充分沟通，准确掌握建筑周边市政资料，在满足用户用水量、水压安全性基础上，在市政水压直供范围内尽量直供，无负压变频供水装置是一种可以充分利用市政水压的新型供水方式。

2.1.2 注意给水管道中的减压节流问题

生活给水系统按规范规定［4］竖向分区后，仍然存在着部分卫生器具配水点水压偏大、超压出流的问题。由超压出流造成的水量浪费是不易被人们察觉和认识的隐形水量浪费。若不采取合适的减压节流措施，卫生器具的实际出水流量将会是额定流量的4～5倍。随之带来了水量浪费、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。为了尽量避免这种不必要的浪费，首先，遵循规范，合理分区。高层建筑生活给水系统的竖向分区，应根据使用要求、材料设备性能、维护管理、建筑层数等条件，结合利用室外给水管网的水压合理确定。分区最低卫生器具配水点处的静水压，住宅、宾馆、医院宜为0.30～0.35 MPa，办公楼宜为0.35～0.45 MPa。其次，供水方式建议采用水箱供水方式，各配水点的压力波动很小，有利于节水。再次，设置减压装置，除浴盆的流出水头为5～10m(0.05～0.10 MPa)外，其他各用水配件的流出水头不超过5m(0.05 MPa)，进户压力0.1 MPa，最不利点压力为0.05 MPa即可满足各住户要求，超过0.1 MPa即形成超压出流。可在进户管处、水表前装设调压孔板或节流塞实施减压，减少超压出流量。

2.1.3 热水系统的节水节能

热水系统的节水节能主要从以下两个方面。

(1)选择合适的热水供应系统循环方式。在进行热水供应系统设计中，热水的循环主要有干管循环:立管、干管循环:支管、立管、干管循环这三种方式。实践证明，干管循环浪费水量最多，支管、立管、干管循环最省，而立管、干管循环则居两者之间，但由于支管、立管、干管循环造价相对较高，因此建议在设计集中热水供应系统时应设计为干管、立管热水循环。不过，在不受经济条件制约的前途下，可考虑造价较高的支管、立管、干管循环。为达到节能、节水的目的，热水供应系统设计时，一定要保证各配水点处的冷热水压力的平衡。如压力不平衡或不稳定，调节困难，浪费极大，使用也不舒适。为使水压一致，在设计中，冷、热水系统分区应一致，各区的水加热器、贮水罐的进水均应由同区的给水系统专管供给;当无法满足时，应采取合理设置减压阀等措施保证系统冷、热水压力的平衡;同一供水区的冷、热水管道宜相同布置并建议采用上行下给的布置方式;应选用被加热水侧阻力损失小的水加热设备，直接供给生活热水的水加热设备的被加热水侧阻力损失宜小于0.01 MPa水柱。

(2)热源选择。热水系统的热源选择应本着节能、节水的原则进行选择，应优先选择可再生能源，可再生能源作为热源的热水系统主要包括以下三个方面:

①太阳能生活热水系统:太阳能是取之不尽的最有条件推广应用的热能。近年来，我国太阳能作为热水供应的热源应用相当普遍，特别是日照时间长、太阳辐射量大的地区应用效果更佳。因此，应进一步扩大太阳能利用的开发力度和应用的范围。有资料显示［5］，一个三口之家使用太阳能每年可节约889 kWh的能量，节能效果相当明显。

②热泵生活热水系统:在地热水资源丰富且允许开发的地区，根据水质、水温、水压等参数，尽可能地直接或经适当处理后用作热水供应的热源或直接用作生活热水、采暖空调等。

③余热的回收和利用:应充分利用工业余热、废热，既节能又防治污染，在有条件时应首先利用。

2.1.4 消防系统的节水节能

消防系统的节水节能应从以下两个方面考虑。

(1)生活给水系统和消防给水系统两者宜分别单独设置。因为2种给水系统对水压的要求不同，若合用一个系统为满足2种用水需要，势必造成水量或电能浪费，还会增加运行管理费用。消防贮水池宜单独设置或与游泳池、水景兼用，做到一水多用、重复利用及循环使用。因为在消防水与生活贮水池合建的情况下，会由于消防贮水量远大于生活贮水量而致使生活供水在贮水池中停留时间过长，造成水质的劣化，使给水系统用户用水端发生二次污染。而按标准定期更换贮水池中的全部存水(包括消防贮水)又会造成巨大浪费。

(2)以区域集中消防加压贮水系统取代各建筑物中的单个消防加压贮水系统。对于高层建筑群或小区，应尽可能共用消防水池和加压水泵，消防贮水量应按其中最大的一座高层建筑需水量来计算。这样既可避免消防加压给各建筑设计带来的诸多技术问题，又可以节省工程建设和设备投资，降低运转费用，便于集中管理，同时可避免多座贮水池的大量消防贮水及定期换水而造成的浪费。

2.2 节水设备的使用

目前全市公共场所节水器具的普及率为50%，居民家庭节水器具的普及率仅为30%。通过推广节水器具、器材来节约用水是个趋势，潜力很大。如何从设计的源头做起，推广应用节水器具和器材具有更为普遍和特殊的意义。2002年国家就颁布了《节水型生活用水器具》(CJ164—2002)的产品标准，采用节水型生活用水器具势在必行。

2.2.1 推广节水型水龙头

推广节水型水龙头。水龙头是应用范围最广、数量最多的一种盥洗用水器具。推广非接触自动控制式、延时自闭、停水自闭、脚踏式、陶瓷磨片密封式等节水型水龙头。目前，使用比较多的为陶瓷芯节水龙头和充气水龙头。节水型水龙头大多为陶瓷阀芯水龙头。这种水龙头密闭性好、启闭迅速、使用寿命长，而且在同一静水压力下，其出流量均小于普通水龙头的出流量，具有较好的节水效果，节水量约为20%～30%。充气水龙头是国外使用较广泛的节水龙头，这种龙头出水时使人感到水量很大，在水龙头上开有充气孔，由于吸进空气，体积增大，速度减小，既防溅水又可节约水量，据报道可节约水量25%左右，特别是当出现超压供水时，充气龙头的节水效果更加明显。在公共建筑中，可采用感应式或延时自闭式节水龙头，节能、节水效果明显。

2.2.2 推广节水型便器

在设计过程中，一定要合理布置系统，选用质量好的节水、节能型产品，按规范要求安装计量设施等，以满足节能、节水的要求。目前我国正在推广使用两档式、最大冲洗用水量6 L水箱节水型大便器。另外还有坐便器冲洗水箱采用有压水箱，它利用管路中自来水的压力将水箱中的空气压缩，使水箱内的水具有一定的压力，冲洗时，水可高速冲洗大便器，冲洗清洁度比常压水箱高40%，每次只需3.5 L冲洗水量。目前已开发研制出许多种类的节水设备，美国研制的免冲洗(干燥型)小便器，采用高液体存水弯衬垫，无臭味，不用水，免除了用水和污水处理的费用，是一种有效的节水设备。还有一种带感应自动冲水设备的小便器，比一般设备日节水13 L。在瑞士及德国，公共卫生间的小便器几乎100%采用了这种设备。

2.2.3 推广节水型淋浴设施

淋浴器在生活用水中淋浴用水占总用水量的20%～35%，比例相当大。旧式淋浴器调节水温时浪费水量很多，其调节的过程其实就是浪费水的过程。目前市场上出现了恒温式淋浴器，它可以事先设定温度，通过形状记忆合金来调节热水和冷水，并可瞬间回复至原来设定的温度。在公共场合上，普及使用冷热水混合淋浴装置，推广使用卡式智能、非接触自动控制、延时自闭、脚踏式等淋浴装置;宾馆、饭店、医院等用水量较大的公共建筑推广采用淋浴器的限流装置。淋浴连接阀对于具备水压的淋浴设备来说，是理想的节水节能配件。它使用于有软管连接的淋浴装置上，可安装在软管与水龙头的接口处，也可安装在软管与沐浴头手柄的连接处，以空气为动力产生压差，当“膨化”水由花洒喷出时，仍具有大面积淋洒，在满足同样舒适度的情况下，节水节能高达70%。

2.2.4 鼓励研究生产新型节水器具和配水器材

鼓励研究开发高智能化的用水器具、具有最佳用水量的用水器具和按家庭使用功能分类的水龙头。同时还应开发采用电控淋浴房冲淋装置，并兼有冲洗、清洁、理疗、健身、康复等功能，开发多功能卫生器具应成为一种新的趋向。开发与新颖卫生器具相配套的五金配件，使其具有控流、满足水量要求、减压限流、开启方便、不漏水、冷热水混合效果好、消解断流水锤、防回流污染等功能。使用延时自闭式水龙头和光电控制式水龙头、小便器、大便器水箱延时自闭式水龙头

2.2.5 推广使用优质的管材、阀门

随着时代的进步和人们对生活质量要求的不断提高，新型给水管材不断出现，给设计人员提供了更大的选择空间。新型管材不仅在外型上美观，而且在性能上明显优于传统的镀锌钢管。传统的镀锌钢管容易生锈，造成水质污染，这样人们在使用中必须将锈水完全放空才能使用，而且其接头处容易锈蚀而漏水、渗水，造成不必要的用水浪费。如今，钢塑复合管、PP－R管、铝塑复合管、不锈钢管等的出现就能很好地解决这些问题。阀门是建筑给排水中最常见的配件之一，其类型和质量的好坏也能对节水产生直接的影响。在设计中，应优先选用性能好、关闭严的阀门。

2.3 雨水的回收和利用

雨水利用就是将雨水收集起来，经过一定的设施和药剂处理后，得到符合某种水质指标的水再利用的过程。类似于中水，处理后的雨水作为一种可以利用的水资源可以用于厕所冲洗、城市绿化、景观用水以及其他适应中水质标准的用水。建筑物收集雨水的一般结构是，有导管把屋顶的雨水引入设在地下的雨水沉淀池，经沉积的雨水流入蓄水池，由水泵送入杂用水蓄水池，经加氯消毒后送入中水管道系统再利用。不过，雨水集蓄利用系统并不是适用于每个地方，如果降雨量不高或用水量不大则雨水集蓄利用系统的成本回收就比较慢，应周密考虑。根据雨水处理后的用途不同，处理流程也不同与人体不接触的水水质要求较低，处理过程简单，而与人体直接接触的水水质要求高，处理过程复杂。通过建筑的屋顶收集的雨水，如果带有少量的泥沙和枝叶，可以利用简易的截留、泥沙过滤、沉淀等就可以用于卫生清洁、浇灌植物等。

2.4 中水的回收和利用

中水来源于建筑生活排水，包括人们日常生活中排出的生活污水和生活废水。生活废水包括冷却排水、沐浴排水、盥洗排水、洗衣排水及厨房排水，统称为杂排水。不含厨房排水的杂排水称为优质杂排水。这些杂排水经过物化处理或生化处理后，用作建筑杂用水和城市杂用水，如冲厕所、道路清扫、城市绿化、车辆冲洗、建筑施工、消防等杂用，从而代替出等量的自来水，这样相当于增加了城市的供水量。但是，由于中水工程是系统工程，初期投资较高，所以目前出台中水建设管理规定的地市还不多。从长远看，在水资源匮乏的状况下，建设中水设施，可实现污、废水资源化，既节约了水资源，又使污水无害化，保护了环境，缓解了水资源不足，是节约用水的必然选择。

3 小结

建筑给排水中节水节能的潜能很大，涉及到建筑给排水系统的各个环节。在建筑给排水设计中，在确保使用功能完善、外型美观等前提要求的同时也要从节水节能的角度出发进行科学、合理的优化，同时依靠科技进步，通过不断采取新工艺、新材料、新设备来达到节水节能的目的，实现水资源的可持续利用和保护，从而取得较好的社会效益和环境效益。

［1］ 张焱．对建筑给排水中节水节能技术探讨［J］．工程科学，2009(1):84

［2］ 陈刚．基于节水理念的建筑给排水设计研究［J］．科技资讯，2009(23):112－113

［3］ 张雪峰，李伟．节水节能技术在建筑给排水中的应用及发展［J］．山西建筑，33(25):210－211

［4］ GB 50015－2003建筑给水排水设计规范(2009版)［S］

［5］ 张勇．论住宅建筑中节能技术［J］．科技创新导报，2009(13):40