工业建筑给排水设计的节能设计研究

牛风明 中机第一设计研究院有限公司

1 前言

随着工业化进程的加快，建设项目越来越多，工业建筑质量受到广泛关注。在工业建筑中，给排水设计直接影响整个建筑的使用质量。因此，设计人员应充分考虑给排水应用的关键点，以确保给排水的质量。目前，工业生产中的高能耗问题越来越受到人们的重视，需要用科学的思想和措施对其进行合理的控制。

水资源是人类最宝贵的资源，当今世界水资源短缺现象十分严重，节能理念能够在满足工业生产需求的基础上，有效解决能源消耗和资源浪费问题，减少不必要的开支，有利于实现可持续发展目标。因此，有必要从工业建筑给排水设计入手，贯彻落实节能理念，缓解水资源短缺问题，有效地提高资源利用效率，促使工业建筑与生态环境协调发展。

2 节能设计概述

节能设计是实现合理利用资源的重要途径，符合当前可持续发展的要求，能够为社会发展创造更大的环境效益。随着新形势的发展，节能理念越来越受到人们的重视，希望促进资源的科学开发和利用，减少资源浪费问题。节能设计是适应新环境发展需求，促进工业与生态和谐发展的重要理念。在这一理念的推动下，人们将自觉节约水资源，提高资源回收利用质量，同时开展创新工作，为人们创造健康舒适的生活、工作空间。

3 工业建筑给排水设计中节能设计的意义

3.1 有利于提高水资源利用率

水资源是宝贵的自然资源，在工业生产中起着举足轻重的作用。工业建筑作为工业生产的重要场所，在节能理念背景下，对给排水设计提出了更高的要求。工业建筑给排水设计不仅关系着生产活动的连续性和稳定性，而且与工作区人员的工作生活密切相关。工业建筑给排水设计中应用节能设计，对于提高水资源利用率，促进企业稳定发展具有积极意义。在工业建筑给排水设计中，节能设计可以全面考虑水循环利用、污水集中排放、水净化处理等，同时合理开发利用太阳能、风能、地热能等可再生清洁能源，充分发挥资源的最大利用价值，缓解资源短缺问题。

3.2 有利于提高企业市场竞争力

给排水设计在工业建筑中起着重要作用，给排水节能设计不仅可以确保工业建筑完工后的给排水能力，而且能够充分发挥工业建筑的功能，从而有效地提高生产效率。同时，节能设计可以实现水资源循环运用，使企业尽可能地避免一些额外的经济支出，在一定程度上能够提高经济效益，有效地提高企业的市场竞争力，为实现可持续发展目标提供动力。

4 工业建筑给排水设计的现状

4.1 压力设计缺乏合理性

为了满足工业生产的用水量，避免由于水压过小而造成供水不足问题，需要科学设计水压。在工业建筑给排水设计中，供水系统压力值缺乏合理性会导致水资源浪费，大多数工厂为了实现全范围的覆盖供水，往往会增加水压力值，水压过大容易出现水管爆裂现象，出现水资源浪费问题。

4.2 管道质量不符合要求

管道是工业建筑给排水系统的重要组成部分，管道出现质量问题时会导致给排水系统不能正常进行工作。部分设计人员注重给排水管道的布局，而忽视了管道及其配件设施的质量。同时，企业为了能够节省资金，采用材质较差的管件，管件经常生锈堵塞，需要进行修复和更换。这种情况不仅增大了管道爆裂概率，而且管道堵塞会影响正常的生产作业。

4.3 给排水基础设施落后

在现有的工业建筑给排水设计中，一些设施仍然沿用原有的技术标准，造成给排水质量不能满足实际生产需求，甚至导致给排水系统不能正常运行。随着我国工业领域的不断发展，对水资源的需求逐渐增加，导致水资源短缺。大多数工业建筑处于偏远郊外，供水距离较近，为了确保生产项目的用水，往往导致供水压力过高，远近供水压力不能合理有效地调节，水资源出现严重浪费现象。

4.4 渗漏水问题普遍

在工业建筑给排水设计中，管道和龙头接头处渗漏问题普遍存在，主要原因是材料存在质量问题或设计规格不符合标准，从而造成水资源浪费。给排水设计直接关系到建筑的使用功能。在设计过程中，部分设计人员专业理论知识较强，实践经验相对缺乏，现场勘查不全面，导致给排水设计缺乏合理性，管道接口较多，增加了渗漏水的可能性。

5 工业建筑给排水工程能耗形成原因

5.1 工程规划原因

工业建筑给排水是满足水资源利用需求的重要工程，其应用范围非常广泛。然而，在工业建筑给排水设计中，部分设计人员忽视了能源消耗问题，主要关注工程是否满足工业生产的需求，导致出现剩余能源。具体而言，排水系统布局过于弯角过多，造成能耗大的问题。此外，工程基本参数超出实际需求过多，导致出现能源浪费。

5.2 设计改动原因

在工业建筑给排水设计中，应充分结合建筑整体结构优化给排水系统运行效率，确保给排水管道的合理性。然而，由于设计变化较大，给排水管道设计与实际流量不符，管径、水压、污水处理存在偏差，无法提高水资源利用效率。在建筑给排水初步设计过程中，为了实现给排水系统的高效运行，需要对多种设计方案进行比选。

5.3 管材质量原因

管道是工业建筑给排水系统的重要组成，在工业建筑给排水设计中，大多数设计人员主要关注管材的规格及其他参数是否满足设计要求，而忽视了管材的质量。给排水系统出现渗漏情况是给排水系统中的常见问题，由于工业建筑给排水系统的长期运行，加之用水量大，管材的破损率和失效率相对较大。当管道损坏或失效时，给排水系统会发生渗漏问题，会形成较大的能耗。

工业建筑中给排水管道主要使用的是PPR 管，虽然具有质量轻、节约材料、耐腐蚀以及使用寿命长等特点，但是硬性不高，保护工作不到位容易导致PPR管发生弯曲变形，为工业建筑给排水造成了安全隐患，使给排水发生渗漏的现象。

6 工业建筑给排水设计的节能设计措施

6.1 合理利用市政水压

在工业建筑给排水设计中充分利用给水管网的压力，可以有效地降低能耗，实现节能目标。具体而言，可以连接普通的给水管网，利用给水管网的压力来满足工业建筑低层建筑的供水要求，从而降低能耗。在设计过程中，可对2层以下建筑物进行普通供水，并可选择合理的加压方式，以保证3 层以上建筑物的水量。但在设计前，必须咨询城市供水部门，以确保管道供水压力，提高供水效果。此外，可以采取叠压供水的方式，该模式的自动控制效果良好。当水压达到供水标准后，水泵会自动关闭，避免出现资源剩余。同时，需要对重要给水配件增加保护措施，应结合建筑水压范围规定，避免供水过程中出现水压过大的情况，有效地保护供水系统的配件。

6.2 优化用水量定额

在工业建筑给排水设计过程中，应根据《建筑给排水设计标准》中的用水量定额标准，有效优化用水量。工业建筑对水资源的需求不是越多越好，需要根据工业生产需求科学地计算总用水量，以保证供水质量，减少资源的过度消耗。在控制总用水量时，应强化员工节水意识，合理规划生活水池规模，降低水泵工作压力。

6.3 重视水循环设计

在工业建筑给排水设计过程中，应对各类排水进行处理，使水质达到有关规定。同时，科学利用自然降水也是减少水资源消耗的一项重要措施，特别是在降水量较少的地区。因此，设计人员要注意雨水和生活用水的回收利用，设计相关回收处理设施，实现雨水和废水的二次利用。在雨水和生活污水回收过程中，必须采用分类的方法，将生活污水引入检验池，严格检测水中的有毒有害物质，并按照水质标准实施净化。对于有毒有害水体，应采取化学净化处理方法达到排放标准，有效减少对人类和环境的危害。在雨水循环利用设计中，可在建筑屋顶设置雨水存储设施。对雨水进行科学处理、储存和回用。收集雨水后，沉淀池处理后排入蓄水池，可以直接用于绿化、冲厕等，有效降低自来水使用比重，可以在一定程度上降低企业运行成本。

6.4 废水零排放

在当前水资源短缺的形势下，工业建筑需要开发第二水资源，以满足正常供水需求。实现水资源的二次开发利用是实现节能的重要手段，在工业建筑给排水设计中，工业废水可以回收利用，采取沉淀、净化等措施分离水中的有害物质，净化后的水用于道路喷洒等。此外，还应建立生活污水和粪便分离处理系统，处理后的生活污水可以用于工业生产，在一定程度上也可以避免水资源浪费。虽然前期投入成本较高，但可以带来长期的经济效益，减少工业建筑使用的水量。

6.5 合理应用清洁能源

目前，太阳能是常用的清洁能源，不会产生任何有害气体，能有效地解决能源损失问题。在设计过程中，应利用专业设备收集太阳能，并将其转化为电能和热能，以满足给排水系统运行需求。目前，工业建筑内的热水大多是通过电加热并储存在水箱中，如果不及时使用热水，就会丧失热量重新加热，严重浪费了能源。而利用太阳能可以减少用电，而且可以有效地避免热量的损失，提高工业建筑的节能特性。

6.6 采用分区给水方式

向工业建筑供水时，应根据供水管网的实际容量，充分利用管网的压力。当市政供水压力不能满足工业建筑的水压力需求时，可以采用分区供水方式降低二次增压的能耗。同时，二次加压水泵最好使用变频调速水泵，以适应水流量的变化。对供水安全性要求不高的工业建筑，可以采用叠加供水方式。

6.7 优化设计排水系统

针对给排水系统存在的渗漏问题，有必要采用优质节能的供水管道和接口，加强对材料的检查。在排水系统的无缝连接接口上，利用新技术和新设备，坚持节能理念。做好水箱的检查和维护工作，及时解决水箱老化、生锈问题，避免污染水质，确保水资源的合理利用。设计人员需要提升给排水设计水平，深入分析节能方案，提高给排水系统的密封度，最大限度地避免管道出现渗漏问题。

6.8 选用高效节水管材

工业建筑给排水设计工作中，对材料质量控制是确保给排水系统稳定运行的关键。一些给排水管道遇到温度变化时会发生开裂，所以设计人员应根据工业建筑所在地的环境变化选择给排水系统材料。由于供水管道流速和粗糙度的影响，水头会造成一定的水资源损失。管道内的粗糙度和局部阻力越小，管道内的水流阻力越小，在确定管道直径后，必须选用粗糙度小、局部阻力小的管材，这样才能降低管道阻力造成的损失。工业建筑传统卫生洁具使用性能差，设备老化快，密封性不强，漏水现象较为普遍。在设计中，卫生间应选用防水、防泡、优质的器具，防止出现漏水现象。卫生间和浴室应尽量使用节水节能装置，如果条件允许可以安装红外线感应马桶，这一节水投资效果非常可观。

6.9 水系统梯级利用

虽然工业建筑的水污染问题十分严重，但事实上许多水资源可以通过简单的处理进行再利用。当然，要进行这种优化实践，需要建立健全的工业用水分类标准，明确各类水资源的处理工艺。随着科学技术的不断发展，中水系统可以提高水资源的利用效率，使冷却水、废水和污水处理等均能达到绿色灌溉和道路清洁的标准。这种梯级利用模式有效地提高了水资源的利用效率，符合我国提倡的节能理念。

6.10 变频调速水泵

高层工业建筑的供水主要由水箱和水泵联合供水，水箱靠水泵提升水位。由于频繁启动电机，功率浪费严重，需要调整速度和改善流量。而变频调速水泵电机转速由水量自动调节，水量大时电机转速增大，水量小时电机转速降低，能够避免电机频繁起动，降低设备运行成本。分析发现，采用变频泵供水可节约电能40%左右，节电效果显著。

7 结束语

综上所述，工业建筑给排水设计关系到企业的整体发展，给排水节能工作对保护环境，加快经济发展模式由高能耗向低碳环保发展模式转变具有重要作用。工业建筑给排水节能设计是一项综合性工程，需要在满足工业建筑给排水需求的基础上进行设计。设计人员应树立节能设计理念，优化设计给排水系统，控制给水压力，重视水循环设计，提高水资源利用率，达到理想的节能效果，进而促进可持续发展目标的实现。