建筑给水系统节水节能优化技术研究

张宝银

摘 要：建筑给水系统管材在水压以及管材选用方面会影响着能耗损失，本文针对于水压、管材两个方面进行了分析和对比，比选出了在相应条件下哪种管材更加环保和低碳，哪种管材更能起到节水节能的效果。

关键词：水压；措施；给水；控制；节能

随着经济的快速发展以及城市化进程的快速推进，全球水资源供应问题面临着诸多挑战，水资源分布不均、后继乏力等现象，同时建筑用水量在整个用水系统占有的比重正在逐渐增大，给水系统具有耗水量、耗能量大等特点，针对于以上给水系统应用现状，我们工程技术人员在建筑给水系统节水、节能方面应该多加关注。建筑给水方式指的是建筑内的各个给水系统的布置，合理、高效的给水方案应该综合考虑供水的安全性、稳定性以及水质质量。本文在水压以及管材选用两个方面讲述了建筑给水系统节水节能是如何优化的，并通过一个较小的工程实例分析了如何促进给水系统节能优化。

1 水压控制

建筑给水方式主要考虑水量调节措施、增压以及减压方式，根据不同需要满足不同客户的供水要求。鉴于市政给水存在一定的余压问题，高层建筑在给水过程中可以充分利用管网的可用水头，不仅可以减少能耗损失，还能够提高给水安全性。由于用水习惯的原因，在家居生活方面，人们用水量以及频率会有所不同。根据相关文件分析，可以发现我国在厨房、厕所以及淋浴方面用水比较大，这些方面节水空间比较大。另外，家居生活用水量与用水器具的使用次数以及一次使用量有很大的关系，个人不好的习惯也会使用水量陡增，所以个人应该提高节水意识。

1.1 水压控制对于节水节能的影响分析

用水器具使用概率为P=t/T

P为用水器具的使用概率，t为用水器具的使用时间，T为用水器具一次使用到下次使用的时间。

由上可以知道t与T都属于不定性的变量，尤其在家居生活中的卫生器具更符合这个情况。在用水高峰阶段，卫生器具使用频率最高；用水低谷阶段，卫生器具使用次数少，用水量也少，也达到了一天用水量的最低值。卫生器具用水流速达到0.08-0.12L/s时，用水感觉对较为适中，也比较舒适，此时管内水压达到额定值1/2左右，此时用水量也比较合理，不会造成过多的浪费。为此要尽量保证楼层水压以及提供舒适水量的水压相吻合，不仅可以保证顶层的水压，还可以使分区内最不利配水管的压力控制在较为舒适给水的压力范围内，确保能耗不至于过大。

1.2 解决措施分析

针对于用水过程中出现的超压出流的情况，应该尽量降低压力和流速，确保用户用水的正常。针对于已有建筑的减压改造，可以通过减低水压、消除多余水头的方式，或者在有条件的情况下安装减压装置。目前在工程实践中使用较多的是减压装置包括减压水箱、减压阀、减压孔板、节流阀等，减压阀不仅可以满足不同用户需求，还可以适应不同工程现状，起到节能节水的作用，在工程使用时还要注意压力对管材的损耗问题，因为这不仅关系到用水质量问题，还关系到使用安全问题。

2 给水管材选用方面注意事项分析

在建筑给水系统优化中，优化方法选择与超压出流现象有着不可分割的联系，其中管材优化不仅可以避免给水器具不正确的使用，还可以有效控制超压出流对资源的过多消耗。

2.1 常用的给水管材特性分析

工程中常用的给水管材应该具有防腐蚀功能，还要保证用户用水安全，目前较为常用的给水管材包括钢塑复合管、铝塑复合管、聚丁烯管、硬聚氯乙烯管、镀锌钢管、铜管、不锈钢管以及多种塑料给水管材等。以上几种管材中，铜管具有较好的防腐蚀能力，也具有较好的耐热性能，一般用水高级宾馆以及会议室或者高级住宅里给水工程中，但是由于铜管造价比较高，在工程实际应用范围也比较小。目前使用最多的给水管是铝塑复合管，其具有加工工艺简单、防腐蚀效果好、质量稳定等优点，常用于民用冷热水管道以及地面辐射采暖工程中，但是铝塑复合管的连接接头铜质较多，价格较高，所以接头数量应该尽量避免多次维修和更换，尽量避免材料过多消耗，对环境以及经济造成不必要的影响。

2.2 管材能耗对比分析

由于管材材质不同，内壁粗糙程度也会有所不同，水流与管壁的摩擦力也会有所不同，致使水流在通过时会由于内壁粗糙程度不同，产生不同的能量损失。不同的给水管材通水时的水头损失会有不同的表现，这种能量在管材的选取应用上也是要考虑的因素之一，在同等使用状况下，能耗较低的管材更能够节省能源，间接的也会更加环保一些。下面以一个具体案例对比分析不同能耗管材对能量损失。以一建筑的每层用户用水情况进行分析，用水定额为300L/（人*天），假设每户常住人口为3.5人，用水当量为9.25，小时变化系数为KH为2.3，可以计算不同楼层以及管道的水头损失数值大小，可以用表格方式进行对比，表格如下1-1。

表1-1 不同管材相对应的水头损失计算表

对比分析 6层 12层 16层 25层 33层

PPR管材 0.863 1.333 1.766 2.876 3.997

UPVC管材 0.653 1.775 1.452 2.321 3.41

铜管材 0.997 1.435 2.111 3.345 4.342

涂塑管材 0.876 1.243 1.701 2.762 3.267

衬塑管材 0.579 1.127 1.652 2.541 3.01

水煤气管材 1.624 2.721 3.811 6.411 7.621

表1-2 不同管材在不同楼层产生的耗能对比分析图

由上统计可以发现，单根给水管在不同的楼层会由于管材材质变化，水头损失也会有相应变化。其中衬塑管材水头损失最小，铜管水头损失最大。当处于低楼层给水过程中，塑料管水头损失相对于钢管水头损失要小点。当楼层越高时，塑料管水头损失增值会急剧变大，但是此时钢管增值幅度会逐渐减少。根据上表2，我们可以用一个公式对水头损失以及楼层高度进行定量计算。

Y=An3+Bn2+Cn+D

Y为给水管水头损失数值，n为建筑物楼层数，h为管材相应楼层高度，A、B、C、D为系数。可以知道层高越高，楼层越高，水头损失是呈曲线上升的。所以同种材料的A、B、C、D的数值是不变的，层高对于水头损失有一定的影响。

2.3 管材价格对比分析

给水管材价格主要是由材质、管径以及品牌所决定的。管径变大，相应的管材价格也会提高；不同品牌的管材由于品牌效应、加工工艺、质量等方面影响，材料价格会有所变化；不同区域的市场，给水管材价格也会有一定的差距。在同样压力条件下、同样区域，衬塑管材要比UPVC管材价格高很多，主要是由于衬塑管材生产耗费资源更多，所以在满足使用要求情况下，尽量选用价格低、更加环保的管材，不仅可以降低工程成本，还可以减少住户经济过多投入。

建筑用水量在整个用水系统中占有的比重也逐步增大，其中建筑给水系统具有耗水量和耗能量巨大的特点，尤其在数量急剧增加的高层建筑系统中，表现更为明显，要减少资源利用量，并充分利用有限的资源，就迫切需要在建筑给水系统中实现节水、节能的目标。建筑给水系统节水节能优化不仅要在水压控制、管材选择方面多加注意，还应该提高人们用水、节水意识，加大国家用水调控力度，只要这样才能合理、高效利用我国有限的水资源，减少水资源过度消耗对经济的影响。

水资源是有限的，全球有60%以上的陆地淡水供应不足，有四十多国家面临淡水资源短缺问题，所以我们应该在节水节能方面多下功夫。提高我国建筑给水系统管材在低碳、低耗应用方面已经取得了一定的效果，还应该在新技术、新工艺、新加工方法方面多下功夫，更加重视节水节能，降低对经济以及环境的影响，缓解我国资源紧张的局面。

参考文献

[1] 吴飞.建筑给水排水节水节能方法探讨[J].湖南环境生物职业技术学院学报，2012，12.

[2] 刘振宏，王平.郑守利浅谈建筑给排水设计中节水节能问题[J].建筑节能，2007，04.

[3] 李先辉.变频调速恒压供水技术在建筑给水.系统中的应用[J].西安建筑科技大学（下旬刊），2010，03.

[4] 黄晓家.建筑给水排水“四节”理念与技术研究[J].徐州工程学院学报，2007，04.

[5] 洪葵育.高层建筑设计中节水节能技术的应用[J].中国新技术新产品，2010，03.

[6] 关鸿滨，张晋峰.城市给排水专项规划的编制要点[J].科技情报开发与经济，2010，03.

Y=An3+Bn2+Cn+D

Y为给水管水头损失数值，n为建筑物楼层数，h为管材相应楼层高度，A、B、C、D为系数。可以知道层高越高，楼层越高，水头损失是呈曲线上升的。所以同种材料的A、B、C、D的数值是不变的，层高对于水头损失有一定的影响。

2.3 管材价格对比分析

给水管材价格主要是由材质、管径以及品牌所决定的。管径变大，相应的管材价格也会提高；不同品牌的管材由于品牌效应、加工工艺、质量等方面影响，材料价格会有所变化；不同区域的市场，给水管材价格也会有一定的差距。在同样压力条件下、同样区域，衬塑管材要比UPVC管材价格高很多，主要是由于衬塑管材生产耗费资源更多，所以在满足使用要求情况下，尽量选用价格低、更加环保的管材，不仅可以降低工程成本，还可以减少住户经济过多投入。

建筑用水量在整个用水系统中占有的比重也逐步增大，其中建筑给水系统具有耗水量和耗能量巨大的特点，尤其在数量急剧增加的高层建筑系统中，表现更为明显，要减少资源利用量，并充分利用有限的资源，就迫切需要在建筑给水系统中实现节水、节能的目标。建筑给水系统节水节能优化不仅要在水压控制、管材选择方面多加注意，还应该提高人们用水、节水意识，加大国家用水调控力度，只要这样才能合理、高效利用我国有限的水资源，减少水资源过度消耗对经济的影响。

水资源是有限的，全球有60%以上的陆地淡水供应不足，有四十多国家面临淡水资源短缺问题，所以我们应该在节水节能方面多下功夫。提高我国建筑给水系统管材在低碳、低耗应用方面已经取得了一定的效果，还应该在新技术、新工艺、新加工方法方面多下功夫，更加重视节水节能，降低对经济以及环境的影响，缓解我国资源紧张的局面。

参考文献

[1] 吴飞.建筑给水排水节水节能方法探讨[J].湖南环境生物职业技术学院学报，2012，12.

[2] 刘振宏，王平.郑守利浅谈建筑给排水设计中节水节能问题[J].建筑节能，2007，04.

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[4] 黄晓家.建筑给水排水“四节”理念与技术研究[J].徐州工程学院学报，2007，04.

[5] 洪葵育.高层建筑设计中节水节能技术的应用[J].中国新技术新产品，2010，03.

[6] 关鸿滨，张晋峰.城市给排水专项规划的编制要点[J].科技情报开发与经济，2010，03.

Y=An3+Bn2+Cn+D

Y为给水管水头损失数值，n为建筑物楼层数，h为管材相应楼层高度，A、B、C、D为系数。可以知道层高越高，楼层越高，水头损失是呈曲线上升的。所以同种材料的A、B、C、D的数值是不变的，层高对于水头损失有一定的影响。

2.3 管材价格对比分析

给水管材价格主要是由材质、管径以及品牌所决定的。管径变大，相应的管材价格也会提高；不同品牌的管材由于品牌效应、加工工艺、质量等方面影响，材料价格会有所变化；不同区域的市场，给水管材价格也会有一定的差距。在同样压力条件下、同样区域，衬塑管材要比UPVC管材价格高很多，主要是由于衬塑管材生产耗费资源更多，所以在满足使用要求情况下，尽量选用价格低、更加环保的管材，不仅可以降低工程成本，还可以减少住户经济过多投入。

建筑用水量在整个用水系统中占有的比重也逐步增大，其中建筑给水系统具有耗水量和耗能量巨大的特点，尤其在数量急剧增加的高层建筑系统中，表现更为明显，要减少资源利用量，并充分利用有限的资源，就迫切需要在建筑给水系统中实现节水、节能的目标。建筑给水系统节水节能优化不仅要在水压控制、管材选择方面多加注意，还应该提高人们用水、节水意识，加大国家用水调控力度，只要这样才能合理、高效利用我国有限的水资源，减少水资源过度消耗对经济的影响。

水资源是有限的，全球有60%以上的陆地淡水供应不足，有四十多国家面临淡水资源短缺问题，所以我们应该在节水节能方面多下功夫。提高我国建筑给水系统管材在低碳、低耗应用方面已经取得了一定的效果，还应该在新技术、新工艺、新加工方法方面多下功夫，更加重视节水节能，降低对经济以及环境的影响，缓解我国资源紧张的局面。

参考文献

[1] 吴飞.建筑给水排水节水节能方法探讨[J].湖南环境生物职业技术学院学报，2012，12.

[2] 刘振宏，王平.郑守利浅谈建筑给排水设计中节水节能问题[J].建筑节能，2007，04.

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[4] 黄晓家.建筑给水排水“四节”理念与技术研究[J].徐州工程学院学报，2007，04.

[5] 洪葵育.高层建筑设计中节水节能技术的应用[J].中国新技术新产品，2010，03.

[6] 关鸿滨，张晋峰.城市给排水专项规划的编制要点[J].科技情报开发与经济，2010，03.