多层建筑生活给水系统的节能与优化

安波

摘要：2007年7月9日国务院温家宝在国家应对气候变化及节能减排领导小组第一次会议上强调:要充分认识做好节能减排和环境发展性社会的任务;建设部发布落实节能减排通知的实施方案中要求，建筑节能要实现节约一亿吨标准煤的目标。因建筑能耗占全社会总能耗的

1/3左右，生活热水供应系统能耗约占建筑能耗1/3左右，要完成上述能耗指标，必须解决好建筑能源、生活给水系统和热水供应系统节能优化设计。本文介绍了供水方式的选用，给水管材、卫生洁具和仪表附件的选用，水质污染的防治，高层建筑中水系统的应用，高层建筑热水供应系统节能设计，如将太阳能热水供应系统广泛的应用，完成国务院节能减排标准时有把握的，而高层建筑生活给水系统优化设计对减少碳排放指标是关键。

关键词：高层建筑；生活给水系统；碳排放；节能

中图分类号：TE08文献标识码： A

高层建筑按其檐口高度的不同，分为：大于24米小于50米为高层建筑，大于50米为超高层建筑；按其用途不同，可分为高层住宅、办公楼、写字楼、宾馆、饭店、车间、图书馆及展览馆等；生活给水系统又分为自来水给水系统和热水供应系统，高层建筑生活给水系统施工图设计的方式和方法很多。但2007年7月9日国务院总理温家宝在国家应对气候变化及节能减排领导小组第一次会议上强调：要充分认识做好节能减排和应对气候变化工作，是贯彻落实科学发展观的要求；是建设资源节约型和环境发展性社会的任务；是关于经济社会可持续发展的全局性课题；也是中国对国际社会应该承担的责任。鉴如此，建设部发布落实节能减排通知的实施方案中要求，到“十一五”期末，建筑节能要实现节约一亿吨标准煤的目标。因建筑能耗占全社会总能耗的1/3左右，生活热水供应系统能耗约占建筑能耗1/3左右，所以要完成上述能耗指标，必须解决好建筑能源、生活给水系统和热水供应系统节能优化设计。所以，高层建筑生活给水系统节能优化设计势在必行。经过 4年延大西安创新学院“建筑给排水”工程系统学习，作为即将走出大学校门，走上工作岗位，走进社会大家庭怀抱的我，感到责任重大，但心里感到无比自豪。

下面，我就对高层建筑生活给水系统节能优化设计谈谈我的看法。

1．高层建筑中水系统的应用

我国是世界上淡水资源比较缺乏的国家之一，年降雨量各地区相差比较大，长江、淮河流域及以南地区雨量充沛，而黄河、海河流域及西北广大地区年降雨量则很少，地表淡水资源十分匮乏，大部分城市则以地下水为主，致使大部分地区地面沉降严重，形成几十平方公里的漏斗，有些沿海地区海水倒灌，污染了地下水资源，形势非常严重。而建筑中水系统的应用，对于黄河以北、西北地区淡水资源缺乏，城市供水不足，以地下水为主要水源的缺水城市来说，已势在必行。利用生活污水经适当处理后回用于建筑物和建筑小区杂用，既节省水资源，又使污水无害化，是保护环境、防治水污染、缓解水资源不足的重要途径。

1.1高层建筑中水系统适用范围、基本类型和水源收集

所谓中水是指介于饮用水和生活污水之间的水，也就是生活污水经过处理后达到规定的水质标准，可在一定范围内重复使用的非饮用水，所谓中水设施是指水源的收集、水处理、供水以及计量、检测等设施。中水主要用于厕所座便器冲洗、园林灌溉、道路保洁、汽车洗刷、景观喷水池及循环冷却设备用水等；中水系统基本类型包括城市中水系统、小区中水系统、建筑中水系统，目前最为经济适用和选用最多的是小区中水系统（见a图），适用范围为高层居民小区，建筑中水系统（见b图），适用范围为高层公共建筑、公寓、写字楼、宾馆、饭店和办公楼。水源的收集来自冷却水；浴盆、淋浴排水；洗脸盆、盥洗排水和洗衣排水。

图a.高层住宅小区供排水原理图

图b. 高层共建建筑、宾馆酒店、公寓、办公楼、写字楼等供排水原理图

1.2高层建筑用水量分析

掌握了各类建筑物用水量及其分类，也就掌握了中水用量，建筑物的生活用水量，随建筑性质、使用功能、用水设备的设置情况而不同，随季节而变化。下面是从烟台某公寓的测试资料收集的数据（见表-1）

公寓用水量及比例表-1

用途 厕所冲洗用水 洗澡用水 洗漱用水 小便冲洗水 扫除用水 小计

L/人*天 30 50 36 16 15 147

比例 20.4 24 24.5 10.9 10.2 100

北京某高层住宅楼用水测试资料收集的数据（见表-2）

表-2

用途 厕所冲洗用水 洗澡用水 洗漱用水 洗衣用水 厨房用水 小计

L/人*天 44 27 13 18 48 150

比例 29.3 18 8.7 12 32 100

从以上表-1和表-2测试的数据可以看出，公寓的厕所冲洗用水每人每天30L，占总用量的20.4%；另高层住宅厕所冲洗用水每人每天44L，占总用水量29.3%，平均达到24.85%，以天津市区为例，天津自来水集团日供水120万吨，其中居民用水和公共建筑用水占日供水总量的40%左右，合48万吨，那么安装中水系统，则年可节省用水1728万吨，这样为创建节水型城市提供了先决条件。目前，天津市年竣工高层居民住宅近500万平方米，设计安装中水系统，略加计算他的经济效益和社会效益是可想而之的。

2．高层建筑热水供应系统节能设计

人们都知道，太阳能是不计任何成本的天然能源。我国在太阳能研究领域也有大的突破，被广泛应用到各个领域。但是从八十年代初期至二十一世纪的今天，跨越了30年的时间隧道，除国家重点工程外，对于一般城镇住宅小区、写字楼、宾馆饭店、游泳馆等大部分建筑，太阳能在热水供应系统的应用还是一项空白。传统的热水供应系统设计方法是：经燃煤（燃油）锅炉至换热器，经循环水泵和自来水水压力至各热水用水点，而太阳能的利用几乎为零。所以强化太阳能利用，将其运用到热水供应系统的设计当中，是解决好“建筑节能”完成预期节能指标的关键。

2.1高层住宅小区

目前，随着人们生活水平的不断提高，对住宅的功能性、舒适性、观赏性的要求越来越高。经调查发现，对于一般城镇的小区高层住宅楼及写字楼，都设计安装了热水供应系统，它的热源来自中心换热站高温水换热系统110℃/60℃。使用时间是当地的采暖期，采暖期以外的多数时间无热源可送。以华北北部京津唐地区为例，冬季采暖期是从每年11月15日至次年3月15日结束，至次年下一个采暖期开始，有八个月的时间无热源，占全年时间的2/3，人们只能利用电热水器和燃气热水器为热水供应的热源。天津市宝坻城区从2003年至2007年初，4年间住宅楼竣工总面积达到120万平方米，年竣工总量30万平方米，年增加居民4000余户，每户电热水器按每台1.5KW计算，热水供应系统热源用电负荷就增加6000KW。那么，如果这4000户居民都设计并安装太阳能热水供应系统，这6000KW的用电负荷就可以完全节省下来。全国按目前2100余个区县计算，仅区县范围内，全国可节省用电负荷1260000KW。如果全国各大中城市、计划单列市新建住宅都设计安装太阳能热水供应系统，按每年增加新建住宅2亿平方米计算，年增加居民户260万户，那么全国各大中城市、计划单列市，可节省用电负荷39000000KW。加上区县范围，全国节省用电负荷总量达51600000KW，按火力发电0.35kg标准煤/用电负荷1KW计算，全国可节省标准煤18060吨/小时，每年8个月可节约标准煤18060(吨)/小时*5(小时/天)*30天*8个月=2167.2万吨，占年节约1亿吨标准煤的国务院节能减排实施方案的五分之一以上。

小区高层住宅楼的特点是屋顶面积小，用水户多且热水用量大，单层建筑面积小，一般每层4——6户，位置比较复杂，有的住户在东侧，有的住户在西侧，有的住户则完全在北侧，所以对于高层住宅楼太阳能热水供应系统应设计单层系统模式，即在东、南、西方向上外窗下实墙、阳台外窗下实墙及有效实墙安装高效太阳能集热板，每层设计一个热水贮水箱，该热水贮水箱的容积必须保证该层用户热水用量要求，且必须承压。还应安装安全阀、温度计等。水箱进水管不许装止回阀，且阀门开启，以容纳膨胀水。每户安装热水表计量。室外太阳能集热板下进水口最低处应安装泄水龙头，系统管网宜选用PP-R管材，口径不宜过小，要求管壁光滑且水头损失小。

2.2办公楼、商住楼和大中小型商场

办公楼、商住楼、中小型商场等，应按其建筑等级的不同强化设计安装热水供应系统；国家重要招待所，贵宾重要接待场所，必须保证热水供应，安装不受天气影响的热水供应系统。一般办公楼、商住楼、中小型商场都应设计安装集中太阳能热水供应系统，以保证各类人员的用水要求，没有必要考虑其他热水供应方式，因为此类建筑物人员固定，不受其他商业因素影响，洗浴的时间可以任意调节，天气的原因影响不大。

2.3宾馆饭店、餐饮服务业、医院住院部

宾馆、饭店、餐饮服务业也应按服务星级的不同来考虑其热水供应系统的设计。四星级以上(包括四星)宾馆饭店等重要接待场所，必须保证热水供应，可以不设计太阳能热水供应系统。三星级以下宾馆、饭店、招待所、餐饮娱乐服务业、医院住院部等，因受商业因素影响，必须安装太阳能然水供应系统。在计算集热器面积和热水箱容积时，应按100%住宿率计算。因受天气原因的影响，还应采取其他热水供应方式与太阳能热水供应系统并联安装，以确保在任何条件下都能满足住宿人员的用水要求。

结论：如将太阳能热水供应系统广泛的应用，完成国务院节能减排标准时有把握的。今年12月份联合国气候变化大会在哥本哈根召开，中国作为负责任的发展中国家，向全世界宣布碳减排目标。高层建筑生活给水系统优化设计对减少碳排放指标是非常关键的。我们当代的大学生，即将走出校门走上工作岗位，用我们学到的知识武装我们的头脑，减少碳排放是我们义不容辞的责任，为了我们共同生活的地球变得更美好而奋斗。