高层建筑生活给水系统节能与优化

孙伟

鑫港置业（沈阳）有限公司 辽宁沈阳 110003

随着城市化进程的推进，高层建筑的高度和层数在不断增加，总耗能量也在不断增加。高层建筑有别于低层建筑，具有层数多、高度高、用水要求高、给水能耗大等特点。之前的相关设计中关于节能方面的内容很少，基本是依靠一些节水节能型的卫生器具等，但随着社会的不断发展，科技的不断进步目前人们对节能环保方面的意识越来越强，而我们国家对节能方面也是越来越重视，出台了许多的相关标准以及规范[1]。

1 现阶段高层建筑给水系统水量损失现状

1.1 超压出流现象

为了满足最不利配水点的水头要求，其他配水点必然会出现超压出流现象。超压出流现象不但会破坏给水系统中水量的正常分配，因超压出流的水未产生任何效益，即为无效水量，也大大浪费了水资源。而且当水压过大时，水龙头开关时容易使管道振动，且磨损阀门和给水龙头，缩短材料使用寿命，并可能引起管道连接处松动漏水，加剧水资源的浪费。在高层建筑中，高区的供水还必须由水泵提供，提升这部分无效水量又直接造成了电能的浪费。这些现象十分不利于降低建筑给水能耗、实现建筑节水节能。

1.2 给水管道及附件的损坏

管道老化、生锈，阀门、水表、龙头等的破损也会导致水量的损耗。给水管道在水管接缝处及法兰、阀门连接处都会有不同程度的漏水现象。埋于地下的管道破裂更不易被发现，造成极大的水资源浪费；其次是给水附件的不合理选择，造成实际出流量远大于需要的用水量，造成水资源浪费。

1.3 给水方式不合理

（1）给水分区不合理。对于高层建筑给水系统，若纵向分区划分细密，则各区域低楼层所需的水压较低，超压现象不会太严重，造成的损失也相对减少，即管网运行能耗较低；但分区多会造成加压设备和供水管网增加，且升压设备不集中，提高给水系统的初期投资建设费用。如果分区较少时，供水管网简单，则超压出流现象会比较严重，造成大量水量损失并且会提高管网的运行能耗；但系统加压设备和管网较少，系统的初期建设费用会比较低。因此，在作给水分区设计时要兼顾各方面要求，选择合适的纵向分区，以达到给水系统安全、节能、经济合理的要求[2]。

（2）给水配置不合理。给水方法的正确选择直接影响了供水方式的使用效果和工程造价，是高层建筑给水排水系统设计的重点。影响给水方式的因素有许多，其中主要有输送的稳定性、水中化学性质的稳定、节能降耗、运行的便宜性、高性价比等例如有些建筑选用一些不合理的给水方法，这样不仅让市政供水管网的水头浪费了，而且使给水所需要的能量大大增加。

（3）水泵机组配置的影响。在这些影响因素中，尤其以水泵机组选择不合理造成的资源浪费最为严重，因为整个给水系统中95%-98%的电能消耗都是用来维持水泵机组的运转。在实际设计工作中，出于对供水安全可靠性的考虑，设计者通常会取偏安全的用水量，导致选择的水泵流量比实际情况偏大，水泵流量选择过大会导致用水点的实际供水压力比计算值偏高，造成超压出流现象，浪费水资源，因此，应合理选择水泵机组的型号和数量，合理安排水泵机组的运行调配方案，使水泵机组尽可能长时间处于高效区内运行，提高其工作效率，降低供水能耗。

2 高层建筑给水系统节能以及优化措施

2.1 给水系统分区优化

我国GB50015-2003建筑给水排水设计规范（2009版）3.3.5规定，高层建筑的生活给水系统应竖向分区，竖向分区压力应符合以下要求：各分区最低卫生器具配水点处的静水压力不宜大于0.45MPa；静水压大于0.35MPa的入户管（或配水横管）宜设减压或调压设施。高层建筑给水系统采用分区给水方式可有效降低低楼层的剩余水压，达到节能节水的目的，而且分区数越多节能效果越明显，最多可比不分区给水节约50%的供水能耗。但供水管网及加压设备投资会随分区数增加而增加，并不是分区数越多越好，因此，在满足给水可靠性和安全性的基础上，应对分区产生的节能价值和系统设备投资额增加量两方面因素进行综合比较分析，得出不同分区数的年费用值情况，以年费用值最低的分区数作为最优分区[3]。

2.2 给水方式优化

给水方式主要分为直接给水方式、气压给水方式、变频调速给水方式以及水泵、水箱联合的给水方式。几种给水方式各有利弊和特点，所以在实际应用中我们还需要结合高层建筑的基本条件及相关的用水特点等因素综合考虑具体适用于哪种给水方式。

2.3 增压设备的优化

水泵是给水系统中最主要的升压设备。在建筑内部的给水系统中，一般采用离心式水泵，它具有结构简单、管理方便、体积小、效率高且流量和扬程在一定范围内可以调整等优点。水泵的选型配置、运行方式、维护管理的优劣，不仅影响工程投资，而且与节能、提高经济效益密切相关。水泵能耗是高层建筑给水系统的主要能耗。水泵能耗是否合理主要由以下因素决定：

（1）水泵流量和扬程的设定否合理；

（2）水泵是否运行在高效区内；

（3）水泵的组合配置是否合理。

因此，准确计算水泵的流量和扬程、合理选择水泵机组的配置可以提高水泵的运行效率，降低无效能耗，达到节能的目的。

3 结语

虽然我国对高层住宅小区的节水节能方面的工作越来越重视，并且也出台了许多的此方面的相关标准及规范，但是可以看到我们在节水节能方面的工作并不理想，许多浪费水资源的事情依然在发生，水资源和能源的浪费现象依然很严重，这就需要我们在住宅小区的给水设计中更深入的进行研究，使资源浪费的现象降到最低。