工业厂区给排水系统的节能设计

摘要：要想有效减少工业废水的排放以及降低工业的能源消耗，就必须在工业厂区的设计中做好排水的节能设计。文章主要介绍了在当下的工业厂区设计中，在排水方面存在的节能问题以及相应的解决办法。

关键词：工业厂区；工厂厂房；给排水系统；节能设计；能源消耗；工业废水 文献标识码：A

中图分类号：TU991 文章编号：1009-2374（2017）11-0161-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2017.11.082

按照《中华人民共和国节约能源法》的相关规定，对于一些固定资产所投资的工程项目的建设与设计，要合理地遵循节能设计规范与用能标准，对于那些不能达到合理节能设计规范与用能标准要求的一些项目，审批机关就不能够对其审批，待项目建设完成后，无法达到合理节能设计规范与用能标准相关要求的，不能验收。

中国以工业为主的能源消费结构与产业结构将长期无变化，所以在我国供需矛盾激化和能源资源紧缺的条件下，做好工业节能可以有效解决工业甚至是整个国家经济发展过程当中的能源紧缺问题，其有较为重要的战略意义。所以对于给排水设计而言，怎样不断设计与优化工业厂区的给排水系统，尽最大可能地节约能源，是众多排水设计工作者不容忽视的一个问题。接下来谈谈笔者在工业厂区给排水节能设计中发现的一些问题和相关解决方法，供参考。

1 排水中存在的节能问题

1.1 没有分质供水

工业中使用的水和生活里使用的水都是来自自来水，但是在工业的使用过程中对水的质量没有生活中那么严苛，如果在工业的用水过程中，水的质量不断加以区分的话，不仅会增加工厂成本，还会浪费一定程度的水资源。

1.2 没有分压供水

除了整个工厂都采用自来水供水之外，工厂里面还没有科学的分压供水系统，因为在工厂里面通常都是一整套的排水管网，这种设计让清污分流和雨污分流等工作进展困难。在污水的处理中，不仅增加了成本的费用，更浪费了水资源。

1.3 缺乏系统的设计

污水的处理与回收以及再利用是需要进行一个充分的市场调研，并且需要制定有关的计划。对于清污分流以及雨污分流等工作，工厂没有系统的设计。与此同时，污水的回收和处理等工作的工艺相对来说还不够成熟。总的来说，工厂在废水的处理方面仍有较大的隐患。这些隐患不仅会导致工厂在处理废水这一问题上的成本的提高，更为主要的是造成水资源的浪费。

2 解决节能问题的策略

2.1 适当利用市政网的压力

一般来讲，市政的供水压力在整个城市中普遍高于其他地区，大约在0.3MPa。有些地区的供水压力不足，需要两次加压，这就造成了资源的损耗，如果可以适当将市政管网的压力给这些地区分区供水，能够有效地减少能源的不必要消耗。因此对于一些工业区的供水应尽可能的利用市政管网，当这些工业区所需的水量过高或者水压过大以至于市政网直供无法满足时，可以对于生活和生产用水的提供分别采用变频调速系统和普通泵加压的方式。不同的工作环境下，变频调速可能会出现不同的节能状况，但一般都大于30%，变频调速会根据不同的情况针对性地自主变频，有利于对设备的保护，使设备能够更高效地工作且工作时间延长，同时可以避免产生过多的噪音，使员工能够舒适安稳地进行作业。对于一些对水质没有特殊要求的工业区，可以采用管网夜间高水压。厂内应实行二级计量的模式对生产和生活用水进行监控，第一级监控全厂，第二级应计量单位住户的用水，此模式可以对厂内所有用水状况进行全方面的观察计量，对于节约用水有着重要的意义。管网叠压用水可以有效地节约能源，但很多工业区都处在较为偏僻的位置，此方式难以运用到实际中，如果可以应尽可能地运用此方式供水。

2.2 工厂里的用水量要符合规范

工厂内的用水量不是越高越好，真正合理的用水量应该是按照《建筑给水排水设计规范》的标准。如何让工厂内的供水系统科学规范，可采取以下办法：（1）利用市政管网的压力，辅以竖向分区以平衡用水点的水压，最后达到直接给工厂供水的目的；（2）通过并联的方式将水泵分区以减少减压阀的个数，用水点的水压减少后即可实现节水的目的；（3）减少生活水池的深度，这样就可以有效减少水泵的提升高度，节约能源；（4）如果工厂内一定要使用变频泵给水，要先考虑变频变压的模式，因为这种模式比变频恒压更节能。

2.3 热水系统的热源选择

通常在工业厂区内，热水的使用地只在浴室以及食堂，因此热水系统一般是定时系统。在工厂的热水系统中，用来加热水能源的热量如何产生是工厂是否节能的重要影响因素。在选择加热水资源的众多能源中，首先应该被考虑的是工厂内生产过程中产生的废弃热量。

但是工厂在生产过程中产生的热量毕竟难以收集，因此热源的选择除了有废气能量之外，还可以考虑取之不尽、用之不竭的太阳能。由于我国独特的地理位置，使得日照时间较长，因此我国对于收集太陽能方面有先天的地理优势，有利于太阳能热水器的大面积使用。太阳能热水器主要由集热系统、储水系统以及循环系统三部分组成。集热系统又包括集热器等，集热器可以分为两种类型——平板型和真空型。通常太阳能热水器的工作流程是集热器收集热量加热给水箱中的冷水，然后利用热水上行冷水下行的原理，将热水通过循环系统，送至热水储存箱，冷水继续加热，形成循环，但是运用太阳能热水器加热水资源也有其不完美的一面。因为在温度较低的冬季，太阳能热水器的产出量可能无法满足人们的需求。因此在工厂中，除了由太阳能热水器作为热水系统的热源之外，可能还需要辅助热源，以备不时之需。一旦出现了阴雨天气，太阳能热水器无法产出满足工厂内浴室以及食堂的需求量时，辅助热源主要帮助热水加热，以保证工厂的正常运行。除此之外，在天气较恶劣的寒冬，工程还必须要保证太阳能热水器的抗冻性能以及在夏天的抗热性能和承压能力等。如果工厂处在一些能源较丰富的区域，还可以选择其他能源作为工厂内热水系统的热源，比如风能、海洋能等。

2.4 提高水资源的使用效率，保证水资源不浪费

节约水资源已經成为近年来全世界共同呼吁的话题，水资源作为人类必需的能源之一，需求和储备出现的矛盾日益明显。我国有近一半的城市处于缺水状态，1/6的城市属于严重缺水状态。在工业生产上水资源的作用不用强调，因此为了有效解决需求与供给的矛盾，在工业厂区的设计过程中，一定要将节约用水放到设计的重点中。在工业厂区中，要综合利用所有可以使用的水资源，只有这样才能在不浪费水资源的前提下完成工业产出。

工业厂区中的水的节约可以分为两个部分：第一部分是厂区内生产产生的废水和生活产生的废水的回收利用；第二部分是雨水收集后的回收利用。具体的节约水能源的方法有：（1）将生产和生活废水回收处理再利用。对于厂区内必须要进行的绿化浇灌以及冲厕用水和道路冲洗这些对水质要求不高的需求点，可以采用将生活废水以及生产废水收集到污水处理站后回收再处理进而使用的办法。同样如果在厂区内的生产过程中对水质的要求不高，也可以将处理后的废水投入使用；（2）雨水的收集。雨水的收集利用和废水的使用相似，都是先收集进而处理，最后达到符合某种指标的水。经过某些设施和药剂处理后的水也可以用于厂区内的厕所冲洗、绿化浇灌以及道路用水。除此之外，经过处理后的雨水还可以用于厂区内的景观用水。站在经济化的角度上，厂区内的雨水可以尽可能多地全部收集，在简单处理的前提下，用于绿化浇灌以及景观用水。另外还可以将雨水排到地下，让雨水经过地面沙石的过滤转化为合适的淡水资源。

2.5 合理选择系统配备

工厂除了要做到水资源的节约回收再利用之外，还要学会选择合适的系统装置以做到节能节水。

通常在工厂内，水资源的流通是通过排水管道实现的。因此在流通的过程中，管道的流速以及内部管壁的粗糙程度，都会对水资源的利用率带来极大的影响。一般来说，如果管壁的粗糙程度以及压力较小，水受到的阻力就会较小。如果事先确定了管道的直径，选择较为光滑且单位距离阻力更小的管道材料可以有效地降低能源的损耗，如果情况允许，增加管道的直径也可以使供水受到的阻力更小。因此按照工厂的实际设计过程中一定要针对管网制定出一个合适的、有利于提高水资源使用效率的方案。厂内用水主要是一些配有器材和卫生器，可以从这些设备入手，在水的最后使用阶段采取相应的措施以节约水的损耗。对于需水设备等，在能够满足其能够用于生产生活的最低功能标准的情况下，选择更为节能的器材器具可以提高水的利用效率，减少不必要的损耗。针对于此，采取的措施主要有三方面：（1）便器的更换。应将厂内水量消耗较大的便器更换为节能型，在静置水箱中存有的水应不超过6L；（2）卫生间内部设施的更换。应将长流水的器具更换为带有红外感应比较灵敏的器具，通过灵敏的控制能够有效减少水的损耗；（3）沐浴设施的更换。沐浴器尽量安装脚踏开关，对配有三个或以上沐浴器的浴室应配置环形水管道。其有关措施如下：（1）使用节水型小、大的便器，坐便器的水箱容积应该要小于6L；（2）在卫生间器具的使用上，要尽量地使用感应式冲洗阀大便器、小便器、红外感应水嘴等一些可以消除长流水的器具与水嘴；（3）在浴室淋浴器的选择中，要使用脚踏开关淋浴器，大于三个淋浴器的配水管道将其布置为环形。

3 结语

在工厂的设计过程中，一定要着重注意排水节能这一部分的设计，因为只有合理高效地利用了水资源，才能保证工厂能长期久远地发展下去。

参考文献

[1] 汪涵义.试论在工业厂区之内的节水性的改进以及相关工作当中需要进行提高的环节[J].工业环境开发和设计资讯，2012，（12）.

[2] 杨凤兰.变频调整水泵在自动化供水系统中的节能实践[J].电气时代，2015，（1）.

作者简介：张强（1969-），女，河北邯郸人，中国能源建设集团安徽电力建设第二工程有限公司工程师，研究方向：供热通风与空气调节。

（责任编辑：王 波）