建筑给水设计中节能节水技术探讨

李俊慧

摘要：本文对建筑给水设计中节能节水的特点及技术措施的应用等方面进行探讨。给水系统应充分利用市政供水管网压力直接供水或叠压供水，采用加压的供水系统应进行合理的分区及选择供水设备，控制用户用水点的水压，生活热水系统中热源的选择，是在建筑给水设计中应注意的问题。

关键词：建筑给排水 设计 节能节水 热水

我国能源消耗巨大，水资源匮乏，不仅制约了我国经济的持续发展，也将对人民的幸福生活构成威胁，“节能减排”是我国今后长期的基本国策之一。在建筑给排水设计中，应充分认识到节能节水的重要性，根据建筑的具体情况，选择高效节能节水型的设备器具，充分利用市政供水管网压力，采用合理的给水系统。

下面结合工程实际对建筑给水设计中与节能节水有关的几个问题进行分析和探讨。

一、 充分利用市政供水管网压力

生活给水系统应充分利用城镇给水管网的水压直接供水。在建筑给水设计中，应力求准确地掌握市政供水管网小区和建筑物入口的水压、水量和接管管径等可靠资料。市政管网各地段的压力是不一样的，特别是在城市中坡地和路面高差较大的区域。只有掌握了市政供水管网资料，才能使设计的给水系统达到节能合理。

市政供水管网能直接供水的楼层，应尽量减少供水管道的阻力，更不应通过集中加压再减压的方式。对于不能直接供水的楼层，宜首先考虑采用叠压供水设备（无负压供水设备）或变频调速加压设备。但不是所有的加压供水都能采用叠压供水设备的，必须根据市政供水条件、设备参数和建筑的具体情况确定。

叠压供水设备能最大限度的利用市政供水管网的压力，降低供水设备能耗。叠压供水设备接管处的市政管网水压应能确保在0.2Mpa以上，市政管道管径应≥300mm，楼前供水干管管径应≥150mm，供水设备吸入口管道的流速应小于1.2m/s，供水设备启动时不应使室外管网的压力明显下降。当然，叠压供水设计方案应经当地供水行政主管部门及供水部门批准认可。

二、 供水设备的选择

建筑物生活给水加压系统，一般采用加压水泵。稳压罐、高位水箱等设备组成。采用高位水箱调节，水泵的最大出水量不应小于最大小时用水量；采用调速泵组供水时，应按秒流量确定，很显然，秒流量大于最大小时用水量，一般在1.5～2.5倍左右。从节能的角度出发采用高位水箱调节，加压泵按最大小时用水量选择，水泵始终处于高效区域工作。而变频调速泵虽然随管网流量的变化可调频变速，但变频调速电机功率不能随着流量的降低而一直降低，电机频率一般只能由50Hz降至30Hz，其转速只能降至额定转速的60%，而水泵基本不间断运行，且很大一部分时间在低流量、低效状态下工作。因此变频调速泵比采用高位水箱调节耗能大。

为了防止和减少二次污染，应采用不锈钢组合式高位水箱，水箱的贮水时间宜按12～24小时确定，并做好卫生防护和定期清洗。

目前选择加压泵的流量流量都是按满足最大用水量考虑的，但实际运行中白天的负荷变化可以由水泵来进行调节。但夜间22时到次日早上6时用水量极少，占全天1/3的时间段用水量只有最高日用水量的1/10。变频调速泵组宜采用二用一备，以适应在不同时段的需要，也可配置一台小流量泵或气压罐。

变频调速泵组中变频器（采用PID调节器）宜采用一对一的配置，二台以上的泵组至少应配置二套变频器。如二台水泵采用一套变频器进行切换，当用水量在40～60%范围内变化时，会导致水泵的频繁启停。

叠压供水设备在建筑给水系统中一般有以下三种形式：

常规叠压供水设备，适用于供水流量充足，但压力不能满足楼层较高用户水压的要求，对生活用水能保证较高的卫生要求。

箱式叠压供水设备，适用于对供水保证率要求较高的用户，需要储存一定的用水量，适用于经常性短期停水、室外供水压力较低的场所。当室外管网的压力下降或停水时，可以启动低位水箱的增压装置正常供水。

高位调蓄式叠压供水设备，适用于用水量变化较大的用户，用水压力要求稳定的场所，供水设备可按最大小时用水量确定，水泵短期内停止运行，高位水箱可保持正常供水，供水压力稳定。

三、 高层建筑给水系统分区

高层建筑给水系统分区应按《建筑给排水设计规范》和《住宅设计规范》，各分区最低卫生器具配水点处的静水压不宜大于 0.45 MPa，居住建筑入户管的供水压力不应大于0.35MPa，套内用水点的供水压力不应大于0.20Mpa。而分区过多则增加减压阀的设置和管道系统。

为了充分利用供水设备的能力，一组供水设备在垂直高度上不应承担过多的分区。从节能的角度考虑，分区减压阀不宜串联设置，减压阀前后的压差也不应太大。虽然目前减压阀的质量和技术已经非常成熟，可以减动压也可以减静压，有比例式可调式等多种选择，减压范围也有所增加，在给水设计中得到广泛的应用，但减压阀产生的是无功功耗，增加了加压设备的能耗，还会产生噪声和振动，缩短给水材料的使用寿命，甚至影响给水系统的正常运行和破坏阀件和器具。

对于一栋28层的住宅，按垂直高度分为四个区，如采用一组加压设备供水，下部三个区都需要减压供水，不考虑支管减压阀的能耗，则分区减压装置的能耗占比高达48.7%，如按垂直采用二组加压设备供水，则分区减压装置的能耗占比将下降到25.6%。虽然设备投资有所增加，但减少了减压装置，最主要的是大大降低了设备能耗和运行费用，保证给水系统的正常运行和延长了系统的寿命，其优势是十分明显的。

四、 生活热水系统热源的选择

给排水设计中能源消耗最大的是生活热水供应系统，而用于制备生活热水的热源又是其系统能耗的主要部分，合理地选择生活热水的热源对于节能有着举足轻重的作用。集中热水供应系统的热源选择应首先考虑是否有可利用的工业余热、废热和地热水资源；当日照时数大于1400h/年，且年太阳辐射量大于 4200MJ/m2及年极端最低气温不低于-45℃的地区，宜优先采用太阳能作为热水供应热源；也可利用既有的城市或区域性热网的热水或蒸汽作热源；但应落实是否能满足全年热水供应。

采用风冷热泵机组的集中空调系统的建筑，夏季可以采用热回收式热泵机组。但应注意的是生活热水制热量一般小于空调制冷量，热回收机组的选择需经过计算确定。

在不具备以上条件的地区，可采用燃气、燃油热水机组制备生活热水。最近十多年来，水源、空气源热泵也广泛地应用到热水供应系统中。以下重点论述空气源热泵的选择和应用。

空气源热泵使用于夏热冬暖和温和地区，亦可用于夏热冬冷地区。由于空气源热水机组是按照环境温度20℃的室外空气时所提供的制热量，因此在冬季室外温度较低时制热量应按当地最冷月平均气温和冷水供水温度进行校核修正，当差距较大时，需增加机组供热量及适度设置电辅助加热器。热泵机组的计算工作时间宜为12～15小时。

空气源热水机组应设置在通风良好，对噪声控制要求不高的室外空旷场地，一般设置在裙房屋面或主楼屋面，也可设置在外挑阳台上。机组进风面与遮挡物、控制面距墙面、机组进风面相对布置之间，均应保证有足够的间距，不得影响机组进、排风和检修。

五、 结语

建筑给排水节能节水的途径是多方面的，节能节水节地节材是一个系统性工程，也是整个建筑节能的一部分。对于一个建筑给排水设计的技术人员，应高度认识到本专业在建筑节能节水中的重要性，在建筑给排水设计中把节能节水充分应用到实际工程中。作为一个系统工程，需要不断开发新的节能节水型产品，采用节水新技术，同时也要有一个良好的设计，加强运行管理，提高全民的节能节水意识。