试论建筑给排水中的节能设计

曾振球

摘要：建筑给排水系统中的能耗主要包括建筑生活给水系统所消耗的水量、水泵运行时所消耗的电能以及建筑热水供应过程中损耗的热能。文章从优化设计系统的角度出发，对影响建筑给排水能耗的因素做出了分析，并提出了相应的解决措施，以达到建筑给排水的节能设计效果。

关键词：建筑给排水；节能设计；循环系统

中图分类号：TU991文献标识码：A文章编号：1009-2374（2012）22-0089-03根据《中华人民共和国节约能源法》的有关规定，固定资产投资工程项目的设计和建设，应当遵循合理用能标准和节能设计规范，达不到合理用能标准和节能设计规范要求的项目，依法审批的机关不得批准建设；项目建成后，达不到合理用能标准和节能设计规范要求的，不予验收。住宅建筑是建设部指定要求采用节能技术的建设项目，建筑节能设计一直是建筑设计行业所追求的发展方向。由于建筑给排水专业在建筑设计中承担了给水、排水、消防、热水、中水回用等设计内容，而这些方面恰恰在建筑能耗方面占用了至少1/3的比重，可以看出，建筑给排水节能设计在整个建筑节能设计上不是可有可无，而更加应该得到广大设计人员的重视。如何做到建筑给排水节能设计，减少能源消耗，是每一个建筑给排水设计人员都必须思考的问题。

建筑给排水专业在建筑设计中涉及到能源消耗的主要有：用水泵向高层建筑供水消耗电能；建筑物内部用水浪费；建筑物热水供应系统消耗热能。针对在建筑给排水设计中压力、水量供应和热水供应相关的方面，对其中可以进行优化设计的方法做出了分析。

1生活给水设计中的节能措施

1.1确定合理的给水方式

1.1.1分区供水。在城市供水中，由于各用户所处的自然标高不尽相同，其对供水压力的要求也不相同。一般市政给水管网的压力在0.2～0.4MPa之间。对于5层楼以下用户，该压力完全可以满足用水要求，但对于5楼以上的用户，则无法正常使用，所以需要对市政管网进行加压。对于某些高层建筑，一次加压可能仍然不能满足部分用户的需求，还须二次甚至三次加压，所以在设计中需要对这些不同高度的用户进行合理的分区，充分利用市政管网的余压满足低楼层用户，利用不同压力的水泵供应不同楼层的用户，尽量减少能源的消耗。

1.1.2供水设备。以往在高层建筑加压供水设计往往采用水泵-高位水箱联合供水，由于水泵工况不能自动调节、水箱里水力停留时间长，造成水泵不节能、水质易受污染等问题。现在的高层建筑供水系统多采用无负压新型供水设备。它将气压罐供水和变频调速水泵结合起来，直接串联在市政管网入户管上，联合对高楼层用户供水。当用水高峰时，水泵在相应的工况发挥最大的效率，直接向用户供水，满足用户使用需求。而当用水低峰时，变频器可调节水泵用电的频率，以不浪费电能的方式调节水泵工作的工况，将水压力气压罐进行储备，当气压罐内的水储存至一定量的时候，水泵停止工作，由气压罐内的压力水供应零星用户使用，保证了供水系统在用水低谷时段的高效率，达到节能的效果。

1.2采用新型节水器材和仪表

1.2.1采用优质管材。由于自来水水质往往含用氯作为消毒剂，而以往在建筑给水系统中使用的镀锌钢管在接头等防腐薄弱部位最容易受到腐蚀，引发水中的余氯减少，使自来水的浊度、色度、铁、锰、细菌等指标超标，造成水质污染。使用时间较长的镀锌钢管给水管道里往往含有很多的杂质沉积附着在管道内壁，用水前需放水，不仅导致水浪费，还会使水流阻力变大，过水能力减少，加大水泵的能耗。因此在设计中应大力推广使用硬聚氯乙烯、铝塑管、钢塑管、聚丙烯管道等，以保证给水卫生条件，减少输水阻力。

1.2.2采用节水龙头。水龙头是建筑内部普遍使用的配水装置，传统水龙头多采用金属材质的球阀龙头，只起到配水作用，长期使用由于杂质沉积会造成滴水漏水现象。为达到节水目的，设计可采用新型水龙头，如陶瓷阀芯水龙头和充气水龙头等。陶瓷阀芯水龙头在相同静水压力下，流量小于普通水龙头，达到20%～30%的节水效果，同时还具有启闭迅速、密闭性好、寿命长等优点。充气水龙头开有气孔，在出水时将空气引入龙头内与出水混合后一起排出，增大了出水的体积，以较小的水量达到较好的用水效果，也能防止水量流速过快，造成水外溅。这些新型节水水龙头可以替代普通水龙头，设计人员可以加以选用。

1.2.3采用节水卫生器具。用水卫生器具是建筑给水系统里最末端的使用设备，由于产品种类众多、安装数量大，各种用水卫生设备的节水效果也不尽相同。例如，普通沐浴喷头每分钟耗水20L，而节水型喷头仅耗水9L，节水效果超过50%。因此，在公共浴室内可采用单管恒温供水配合脚踏沐浴器、光电沐浴器、手拉延时自闭沐浴器等可比一般双管淋浴器节水20%～50%。目前，我国正在大力推广使用6L水箱型大便器，国家相关部门也组织制定了《6升水便器配套系统》(JC/T856-2000)，该标准已正式颁布实施。设计人员可遵照相关技术标准，在保证正常使用的情况下，优先选用不容积水箱大便器。或者使用两档冲洗水箱，冲洗小便时使用小水量，冲洗大便时使用大水量。延时自闭水龙头和光电控制水龙头的小便器和大便器在出水一定时间后，可以自动关闭，达到了比较好的节水效果，设计人员也可以加以选择，但其使用性质较为单一，通常用在人流量较大的场所，如机场、会展中心、车站等地，价格稍贵。在选择卫生器具时，除了考察卫生器具的质量及价格因素外，还应着重考察其节水性能，好的节水器具直接影响着整个建筑的节能效果。

1.2.4合理设置使用水表。在建筑给水系统入户管道及建筑内部的主要用水点(如消防进水、冷却水补水等)需设置水表，将建筑物内部的所有水表一起纳入监测系统，可有效控制建筑用水量，防止随意浪费。水表的种类比较多，各种干湿式的容积水表、旋翼水表均有不同的适用场所，同时用水量的变化也会决定采用水表的种类，选用不适合的水表会造成较大的计量误差，为更精确地监测用水的情况，设计人员必须选择合适的高精度水表，其精度误差不应大于4%，另外，根据物业类型和业主要求，设计人员可以选择各种新型智能水表，如IC卡水表、远传式水表，这些水表具备了预付费使用、抄表、阀控等功能，可以减轻计量工作负担，提高工作效率。

1.2.5注意给水管道减压节流。我国《建筑给水排水设计规范》第3.3.5条规定，高层建筑生活给水系统应竖向分区，各分区最低卫生器具配水点处的静水压应≤0.45MPa，特殊情况下应≤0.55MPa。水压＞0.35MPa的入户管，宜设减压或调压设施。规范对配水点最大静压力的规定多是从不损坏卫生器具使用的角度来考虑的，并未考虑到卫生器具的超压使用造成水流偏大，不利于节水的情况。卫生器具的正常使用的流量是在配水点静压力为20～30kPa时所得的，而超压时，配水点的静水压可能高达200～400kPa，如不采取减压节流措施，卫生器具的实际出流流量是额定流量的4～5倍，带来用水浪费。同时由于管道中给水流速过大会造成管道噪音和共振，还影响管道及卫生器具的使用寿命。《全国民用建筑工程设计技术措施给水排水节能专篇》中规定，住宅卫生间入户管水表前的供水静压力应为0.15MPa，该条文对给水管道设置减压措施的标准具有一定的指导意义，设计人员应针对给水管道中的超压设置减压孔板或减压阀等技术措施，在保证卫生器具正常使用的前提下尽量降低配水点的静压力，有利于卫生器具节水。

2建筑热水供应节能措施

建筑内部热水供应系统由热源、热媒、给水与回水管网、热交换设备和使用设备等组成。热水供应系统可采取的节能措施主要有：开发利用新能源；在满足使用要求的前提下，减少热水流率；采用高效保温材料阻止管道热损耗；提高换热器传热效率；采用节能用热产品等。目前在建筑热水系统节能方面，通过设计优化可以收到良好效果的措施主要包括采用太阳能作为热源、优化热水循环系统设计和减少热水供应系统中的热损失。

2.1利用太阳能作为热源制备生活热水

太阳能作为清洁能源，取之不尽，用之不竭，采用太阳能作为热源是节能的重要途径。我国大部分地区均处北纬40°以北，日照时间较长，均适合推广太阳能热水器。太阳能热水器具有集热效率高、保温性能好、受环境影响小、全自动运行、操作简单、维护方便的特点，可全年使用。太阳能热水器一般由集热器、给水箱、循环管、配水管等组成，根据目前使用的太阳能热水器的集热器形式，可将其分为平板式和真空管式两种，单用户多使用平板式，成规模使用往往采用真空管式。

在安装方式上，多用户使用可在单幢或多幢建筑上设置集热器和热水箱，各单个用户室内设置快速热水器，利用太阳能作预热，可充分利自然热源，在四季里满足用户对热水的使用需求。但由于各用户分设快速热水器，增加了管理难度，使用时需用水表计量热水使用量。若用户单独使用太阳能热水器则可不用增设快速热水器，使用方便，但由于热水器安装高度受用户水压的限制，仅适用于多层建筑，且热水产生量小，不适合多人连续使用。部分寒冷地区使用太阳能热水器应考虑到室外水管防冻的问题，必要时可增设电热装置，辅助加热。

2.2热水循环系统

由于热水到达后用户如不立即使用，就会因热量散失降低温度，用户再使用时，不能及时获得满足使用温度的热水，往往要放掉管道里的无效冷水后才能使用，造成浪费。为避免浪费，设计时宜对以下方面进行考虑：热水循环系统应防止水流出现短路，避免引起远端用水设备无热水到达的情况。当热水循环管路因个别用水设备过远，造成主循环管路过长时，应对个别局部设备做单独加热，防止热水循环路径过长，造成热损耗过大。注意热水流经换热器时的水头损失，同样水量同样管径的冷、热水供应系统，热水因多增加了这部分水头损失，应在设计管路系统时有所考虑。

3结语

给排水系统是建筑中不可缺少的组成部分，面对建筑用水能耗日益增加的现象，设计人员应从影响用水量和用水能耗的角度进行分析，然后在设计的各环节中加以优化。给水设计不仅要从给水系统角度来考虑节能问题，在管材、设备的选用上也应注重节能产品的选用，才能保证给水系统的科学性和合理性，从而也使整体的建筑设计达到令人满意的节能效果。

参考文献

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