水电安装节能技术在房屋建筑中的应用

周圣厚

（武汉科达监理咨询有限公司，湖北 武汉 430070）

房屋建筑中的水电安装节能技术主要包括节能给排水安装技术与电力管线、电气设备及照明设施安装技术。我国目前部分建筑企业仍沿用传统的安装技术模式，不仅会造成大量水资源与电力资源的浪费，也会给自然生态环境带来严重污染。新环境背景下，当前各种新型节能技术与新型材料的出现，在水电安装领域的应用频率越来越高，绿色环保、节能降耗的效果逐步突显，水电安装节能技术在房屋建筑中的应用也得到普遍推广，从而达到理想的应用效果。

1 水电安装节能技术在房屋建筑中的重要作用

1.1 给排水节能技术的重要作用

我国作为水资源贫乏国家之一，人均水资源拥有量不足世界平均水平的1/4，面对这一严峻形势，国家相继提出了“全民节约用水”的号召。尤其在进入21世纪以后，我国的城市化进程逐年推进，城市高层建筑数量越来越多，这不仅给建筑给排水工程施工增加了难度，而且对水资源节约也提出了更加严格的要求。在这种情况下，给排水节能技术应运而生。同时，技术类型的多样化特征也逐步突显出来。通过给排水节能技术的有效运用，一方面能够节约大量的水资源，避免水资源浪费现象发生；另一方面，能够进一步增强广大民众的节水意识，有效缓解社会用水压力。

1.2 电气工程节能技术的重要作用

目前，火力发电仍是我国最重要的一种发电方式。由于火力发电需要消耗大量的煤炭资源，并且在煤炭燃烧过程中会产生大量的硫化物、碳氢化合物等有毒有害气体，给自然生态环境造成严重污染。因此，节约电力能源已经成为减少煤炭资源消耗、降低环境污染的一条有效路径。基于这一理念，房屋建筑中的电力工程安装技术逐步向节能化方向发展，应用这些节能技术不仅可以最大限度地节约电力能源。同时，也将大幅降低对自然生态环境的污染与破坏。

2 房屋建筑中的给排水安装节能技术

2.1 变频恒压供水节能技术

目前，城市高层建筑越来越多，随着楼层的增加，供水压力越来越大。因此，一种能够提供恒压供水的变频装置有效解决了供水压力不稳的问题，并且可以杜绝水资源浪费现象。变频恒压供水系统基本结构如图1所示。

图1 变频恒压供水系统基本结构

该供水系统主要由内含PID 调节器的变频器、可编号时控开关、可编程逻辑控制器、水位显示控制器、远传压力表、水位传感器以及其他附属构件组成，变频恒压供水系统能够同时对一台或多台三相380V、50Hz 的水泵电机进行智能控制。当变频恒压供水系统启动后，水泵电机将以软启动的方式运转。此时，远传压力表可以实时监测供水管网的实际压力，而变频器输出的电源频率则由偏差信号进行控制，由此对水泵的转速予以调节。当管网压力与设定压力值相接近时，闭环控制系统将对这一压力值进行校正，进而使管网压力保持恒定状态。在这种情况下，水泵供水量可进行自动调节，以达到节水的目的。

变频恒压供水系统的节水原理主要包括以下几方面：①系统可通过自动或手动方式对电路进行切换，当处于自动档位时，变频泵转速可自动调整，使出水口压力始终保持恒定状态，一旦电路出现故障，可自动切换至手动档位，以保证居民的正常供水；②利用该系统，可选择不同的供水时间段，即居民的需求量不同，选择的供水时间也有所不同，这样可节省大量的水资源；③由于该系统中嵌入了PLC 系统，在PLC 系统控制下，整个供水系统能够实现全循环软启动，有效延长了水泵的使用寿命；④该系统具有自动停机保护功能，一旦蓄水池缺水，补水泵将及时补水，如果蓄水池水量充足，补水泵将自动停机，如此，可有效防止水资源浪费现象的发生。

2.2 市政余压供水技术

在高层建筑中，由于楼层较高，供水时需要设置供水分区，为了最大限度节约水资源，技术人员在水电安装施工中，可采用市政余压供水技术，利用无负压变频供水设备，对市政余压进行充分利用，这既可以杜绝水资源浪费现象，也能规避水资源的二次污染。无负压给水系统的能量消耗情况可通过下面计算式求得：

式中，P2代表用户的供水压力，Q2P2代表理论能耗。

在正常供水时间段内，Q2

比如，在设置和安装房屋建筑高区供水装置时，可采用变频供水系统、市政给水管、储水水箱、蓄水池的排布方式，蓄水池可以设置在负一层设备间内，专门用来调节用水量；在设置水泵时，可设置一台备用水泵，功率为3kW，一旦在用水泵出现运行故障，备用水泵可直接为用户提供正常的供水服务，此方式既可以充分利用市政余压，也能达到节水目的。

2.3 节水配材的推广应用

为达到节水目的，除在供水、给水、排水等方面采用节水技术外，施工单位应大力推广使用节水配件及材料。①以阀门材料为例，由于阀门部位长时间与水源接触，会出现锈蚀现象，如果不及时采取补救措施，极易出现渗水、漏水现象，会造成大量水资源浪费。为避免这种情况出现，施工单位在水电安装施工中，可选用PP-R 管或铜管等材质的管线，这些管线具有极强的抗腐蚀能力，在长期使用过程中，出现腐蚀与锈蚀的概率极低。②再比如，用户在选择水龙头时，可以选择瓷芯节水龙头或充气式水龙头，据现场测试数据表明，利用节水水龙头，平均节水量可达到25%以上，尤其在静压状态下，水量越大，节水龙头的节水效果越明显。③在选择卫生间坐便器时，可以选择延时自闭式水龙头、或光电控制小便器与大便器水箱，能够有效避免长流水现象。由此可看出，为了突显节水效果，在水电安装施工中，应合理选用节水配材，在保证正常用水的前提下，将水资源浪费现象发生率降到最低。

3 电气工程安装节能技术

3.1 节能变压技术

变压器是房屋建筑中极为重要的配送电设备，过去使用的变压器不仅耗能高、性价比低，且价格昂贵，造成大量电力能源的浪费，但是近年来，广大科研人员在技术研发领域不断取得新突破，对变压器性能不断进行优化和改进，并研制了新型的节能变压器，这种变压器不但能耗低、价格低廉，而且节电节能效果显著。比如市场上较为常见的S11 型叠片式配电变压器、S11 型卷铁芯配电变压器、S11-S13 型立体卷铁芯变压器、SH13-SH16 型非晶合金变压器等。以SH13-SH16 型非晶合金变压器为例，该变压器具有良好的导磁性，与硅钢片铁芯变压器相比，空载损耗降低70%～80%，且制作工艺简洁，整个制作过程没有污染物排出。

3.1.1 确定变压器的运行方式

当确定变压器型号后，应结合安全、经济、可靠等指标，优选变压器的运行方式，比如对一级与二级供电负荷的用户来说，可用两台或多台变压器，一旦其中一台变压器出现故障，则可以利用备用变压器为用户输送电力能源。这种情况下，将有70%以上的供电负荷免受影响。而对负载波动量较大的供电用户来说，应额外增设一些小容量变压器，或对有载变压器进行调节。为达到最佳节电效果，电容一般采取并联方式对无功功率予以补偿。如果电容安装位置处于低压母线侧，则可选择分组自动控制的方法，来调节供电电压。

3.1.2 确定变压器的数量与容量

变压器数量的多少直接决定单位时间内的耗能量，因此，技术人员应根据实际电网用户数以及负荷密度来确定变压器的数量。如果遇到特殊情况，应增设专用变压器。①如果共用变压器对用户照明质量产生严重影响，则需增设照明专用变压器。②在用电高峰期，应用额外设置专用变压器，以应对随时可能发生的突发状况。③如果单相不平稳负荷引起的中性线电流大于变压器低压绕组的额定电流，且超出量达到25%以上时，应增设单相变压器。④变压器容量的大小与供电质量、系统投资成本息息相关，因此，在选择变压器之前，设计人员应先根据负荷量大小，计算出变压器的容量，进而最大限度降低电能损耗。

3.2 绿色照明节能技术

绿色照明主要是选用寿命长、效率高、性能稳定、安全可靠的照明电器产品，并充分利用天然光，来营造一个舒适、经济、环保、节能、高效的照明环境。其中，照明电器产品主要包括：电光源、灯用电器附件、各种灯具以及调光控制配件等。在该领域最为常用的照明光源为LED 光源，相比于传统的白炽灯光源，LED 光源具有使用寿命长、节能环保、色温弹性大、可控制性好等特点，而被广泛应用于房屋建筑的室内照明领域。首先LED 本身属于固体冷光源，在正常使用情况下，LED 灯具的使用寿命长达5 万～10 万h，并且工作电压极低，节能效果是传统光源的5 倍以上。并且LED 光源无辐射，不含汞、铅等有毒有害元素，因此，在使用过程中不会产生有害物质，对人体无刺激。另外，LED 光源色温宽介于3000～7500K 之间，这种色温宽能够满足各种不同照明场景的需要。LED 光源与普通光源的节能要求如表1所示。

表1 LED光源与普通光源的节能要求

3.3 优选控制开关，有效利用自然光

对于房屋建筑的电气安装工程来说，为了达到节能目的，应充分利用室外自然光，既可以节省大量的电力能源，也能减少对自然生态环境的污染。①在实际施工中，经过现场试验测试，能够确定白色墙面的反射系数介于70%～80%之间，因此，对于房屋内部需要强光照射的区域，可以刷涂白色墙面，以增强室内的反光率，在这种情况下，居民可以节省大量的照明电能。②在安装照明控制开关时，出于对节能降耗的考虑，可采用分片自动控制的开关方式，需要强光照射的区域可以设置为强光开关模式，对照明光线要求较低的区域可以设置为弱光开关模式。③在安装室内照明装置时，也需充分考虑室内的照度值，如果照度值过低，将对居民的视力造成危害；如果照度值偏高，则会增加电力能源消耗。因此，根据视觉作业观察对象尺寸的大小，照度标准也存在较大差异，如果采取高照度与低照度相结合的照明方式，照度标准为750-1000-15001x，可见混合照明方式的节能效果更加明显。

3.4 暖通空调节能技术

暖通空调主要是具有采暖、通风与空气调节功能的空调器，作为一种高耗能的电气设备，耗能量几乎占据所有电气设备总耗能量的50%以上。因此，房屋建筑中的水电安装工程应大力推广使用暖通空调节能技术。目前，在该领域，主要的节能空调种类包括蓄冷空调、地源热泵空调等。其中蓄冷空调主要是利用冰与水2 种介质来积蓄冷源，在电费价格较低的时段，可以开启部分制冷机组完成制冰过程，并将冷量储存在空调系统当中，在电费价格较高的时段，则可以关闭制冷机组，将系统内储存的冷量释放出来，以达到制冷效果，这样可以节省大量的电力能源。地源热泵空调主要是利用在冬季吸收土壤、地下水、地表水等天然资源的能量，向室内输送热能，当夏天到来时，可以向自然空间中释放热量来降低室内的温度。这种空调系统不仅缓解了自然生态环境的压力，也节省了大量的电力能源，尤其对我国东南沿海地区来说，可充分利用海水资源给暖通空调提供热动力。

4 结语

综上所述，节能降耗已经成为房屋建筑中水电安装工程所遵循的基本方针，通过水电安装节能技术的普及推广和应用，一方面能够给广大居民提供一个安全、环保、舒适、健康的居住环境，另一方面可节省大量的水资源与电力能源，能有效缓解资源与能源紧缺压力，对整个建筑行业的稳定发展具有重要的现实意义。