基于节能环保理念的工业建筑给排水系统设计

田雨辰

（华陆工程科技有限责任公司，西安 710065）

1 引言

近年来，各个行业频频发力，通过更新设备、开发新技术来提升资源利用率、 控制能耗。 但是就工业建筑用水现状而言，一方面，城市总用水量中工业给排水用量持续增加；另一方面，我国有关水循环利用、水污染治理的研究实践还不够成熟， 水资源利用效率有待进一步提升， 水源不足问题依旧严峻。 所以，加强工业建筑给排水节能环保设计的研究具有重要现实意义[1]。

2 工业建筑给排水节能环保设计的积极意义

2.1 经济性强

工业建筑的核心是实现盈利，所以，工业建筑设计各环节都应尽可能体现经济性，而通过节能环保设计，能帮助工业建筑达到盈利的目标[2]。 随着我国经济、科技的日益发展，城市周边工业建筑越来越多， 但许多工业建筑都体现出节能保护设计滞后，浪费了大量水资源，如此既会加大工业建筑日常的使用成本，也偏离了国家建设环境保护型经济轨道。

2.2 保护环境

工业建筑在生产作业中会用到大量水资源， 且产生许多废水。 落实给排水的节能环保设计，能减少工业建筑带给周边环境的影响，保护生态环境。

2.3 有助于人们生活质量的提升

许多工业建筑建设在生活区域附近，所以，工业建筑的环保性也会影响周边居民的日常生活，故此，通过优化工业建筑给排水节能设计，利于周边居民生活质量的提升，且利于企业塑造良好的外部形象。

3 工业建筑给排水系统设计中存在的问题

3.1 给水系统

目前， 部分工业建筑给水系统存在一些位置水压过大的问题。水压过大会在一定程度上影响阀门和设备。倘若给排水系统水力参数计算不合理，可能发生系统内部水压不稳等情况，导致给水管道出现水锤等现象， 给日常生产带来很大影响[3]。另外，给水系统的密封设计不到位，还会诱发漏、滴、跑等问题，进而浪费水资源。 当前国内许多设计人员在着手系统设计时，采用了拥有节水效果的用水器具，一些节水器甚至能实现50%的节水效果。

3.2 排水系统

清洁下水、生活废水、生产废水等，是工业企业的主要污水种类。 倘若挑选的管件材质与实际排水需求不相符，可能导致管道腐蚀乃至于破损，进而出现污水渗漏、外泄等环境污染问题，且在一定程度上影响建筑结构[4]。与此同时，由于排水管道配件多布设于地下，当这部分管件出现渗漏情况时，处理与维护的难度很大，因此，要落实材料的择优选择，选取具有良好防腐性能的材料。 并且，为了获得更理想的水资源回收率，应在系统内设置水资源回收装置。 部分企业还应用传感器对管道状态进行有效监测，以保证泄漏问题得到及时发现和处理。

3.3 热水系统

现如今， 许多工业建筑所用热水供应系统都存在一定缺陷，譬如，配水装置开启后，要先静置已经加热的水，才可满足企业用水需求，然而在此期间，会由于温度较低排放掉大量冷水。 虽然此种运行模式能够确保正常使用热水设施，但并未二次利用被排放的冷水，进而较大程度浪费了水资源[5]。

4 工业建筑给水系统节能环保设计及措施

4.1 合理利用市政水压

工业建筑厂房给排水设计过程中， 应尽量采用市政供水管网直供， 通过市政供水管网压力满足厂房地层建筑的供水要求， 避免由于加压导致能耗提升， 实现资金成本的有效节约。 在设计时，针对2 层以下建筑利用城市供水管网完成水源地供应，超过3 层的建筑则采用合理的加压方式，使供水质量得到保障[6]。 在展开具体设计前，应和城市供水部门进行沟通协商，保证管道连接无异常，使供水效果得以改善。 同时，还可以采用叠压供水的方式。 此模式能提高管控的自动化水平，当水压达标后， 会自动关闭水泵， 在水压降低时会自动开启水泵，实现水源供应的自动化控制，任何时间水源供应都充足，且减少了剩余水头。 并且，应在城市给水管的引入管进行倒流防止器的安装。 倒流防止器的组成结构是2 个止回阀、1 个水力控制排水阀，排水阀在止回阀中间。 在发生渗漏现象，或者止回阀阀后压力超过阀前压力时，受压差所致的水力作用，排水阀能实现自动排水。 结合CEES184:2005《给水系统防回流污染技术规程》，为了更有效地避免建筑内部水出现倒流的情况，需要应用倒流防止器，且能使水质得到有效保障。

4.2 采用变频调速水泵

工业建筑供水主要为水泵和水箱联合， 为了避免用水点压力过高，增设减压装置，实现能耗的节约。 因为这种供水方式容易造成电机启动频繁，会严重浪费电能，因此，应尽可能采用变频调速水泵供水，根据水量来有效调节水泵电机转速，需水量大，电机转速增加，反之则转速减小，如此一来电机将不会频频启动，减少电能的消耗。 现如今，变频调速水泵供水系统功能较为完备，节电效果较好。 将该技术应用到工业建筑给排水系统设计中，能更好地体现节能环保的原则。

4.3 水池密封及管材选择

工业建筑水池建设于地下室，采用不锈钢拼装，人孔设密封盖。 同时池内爬梯和管道应采用不会对给水质量产生影响的环保、绿色材料和涂料，所选涂料、材料需通过卫生部门检验。 以往工业建筑的储水池（箱）材料主要为钢板，但是钢板水池（箱）表面防腐涂层容易出现脱落，继而会增加水中铁、锰的含量，腐蚀水箱。 同时，镀锌钢管是过去工业建筑的常用给水管材，随着时间的推移，此种材料会发生腐蚀，进而损害钢管内壁的平滑度，而细菌容易在凹陷处滋生，对水质产生影响。随着镀锌钢管弊端愈加明显， 近些年工业建筑给水系统开始采用铜管、不锈钢管、聚丙烯管等管材，相比于镀锌钢管其中一些管材具有更明显的经济优势，造价要更低。 故此，在进行给水管材选择前，要对建筑与用水性质展开细致分析，提高选材的合理性与针对性。 建议采用当前卫生部门推荐的一些优质水箱产品，如搪瓷钢板水箱、组合式玻璃钢水箱等，随着我国不断倡导节能环保的理念，这些产品将在舞台上大放异彩。

4.4 科学把控总用水量

总水量的控制可采用如下措施：（1）生活水池规模的规划，优化设计其高度，使水泵作业压力降低；（2）通过开展相应培训强化员工节水意识， 促使其良好用水习惯的养成；（3）工作区减少减压阀的设置，采取并联竖向给水泵分区，平衡各点的供水压力；（4）注重节水器具的使用。

5 工业建筑排水系统节能环保设计及措施

5.1 废水零排放

二次开发与利用水资源，是达成节能环保目标、提升水资源利用率的有效举措。 在着手工业建筑给排水设计时，要注重回收处理生活污水和工业废水，通过净化、沉淀等手段，将污废水中的有害物质分离，使水恢复清澈[7]。然后，把经过净化的水源用于冲洗和道路喷洒等环节，避免浪费水资源。 同时，设计排水系统时， 应进行生产污水和生活污水分流处理系统的设置，分离与处理两者，尽可能在工业生产中进行回用。 虽然此种节能环保技术在前期需要较多成本， 但从长远来看更利于工业建筑经济效益的获取，降低水资源支出。

5.2 合理利用雨水

为了实现水资源消耗的减少，可合理利用自然降水，既有助于工业建筑供水量的保障，也利于减少浪费与损失。 当前一些工业建筑会直接向市政管道排放自然降水， 这种做法既会增大市政管道的运行负荷，也是对资源的浪费。 对此，要考虑如何科学调蓄、 回用、 处理工业建筑屋面雨水及厂区地面雨水，完成雨水收集回用系统的设计。 譬如，在降雨之后将雨水引入沉淀池处理，随后排放到蓄水池。 蓄水池内的水能用作绿化喷洒和灌溉等，实现水资源能耗的降低。 雨水处理设计先要展开水量平衡计算， 保证有效收集与利用雨水， 便于成本控制。 总之合理利用雨水，有助于工业建筑自来水使用比重的降低、水资源利用率的提升。

5.3 科学选用管材

管材选择是否合理，直接关系着管道漏损、破裂等情况的发生概率。 若忽视管材，既会给建筑质量产生很大影响，埋下安全隐患，也可能严重污染水质。 具体设计时应根据排水管的不同，采用相应的管材，譬如，使用钢塑复合管作为地下集水坑的污废水排水管、排水横支管使用具有良好耐酸碱、耐腐蚀性能的UPVC 塑料排水管； 开水炉处排水管则使用离心浇铸柔性接口排水铸排管，用不锈钢管箍连接；使用钢塑复合管作为地下集水坑的污废水排水管。

6 厂区热水系统热源的节能设计

在绿色低碳背景下， 工业建筑给排水设计可借助太阳能技术和空气源热泵的热水供应系统， 或是进行智能建筑热水系统设计，以实现热水供水系统的创新。 一方面，为确保连续供应热水， 智能建筑热水系统设计多采用立管和干管循环系统。 实际运行时管道内同时存储热水和冷水。 若需用热水，要先把剩余冷水排出，以保证热水循环。 伴随系统的不断运行，管道内将存储更多的冷水，也将有更多冷水需排放，如此一来就会浪费水资源。 所以，应采用冷热水系统同源同式。 闭式系统的承压式空气源热泵热水系统。 一次加热式热泵主机为空气源热泵，贮热水箱是水箱变频泵组、无负压设备或承压式水箱的综合运用，容积式电加热器为辅助热源，能够保证同源同式的良好实现，有效控制无效冷水量，使冷水压力得到充分利用，冷热压力同源末端拥有相同的压力，水箱为闭式，系统为下行上给式，能够取得更显著的节水节能效果。 另一方面，设计太阳能热水系统时，要考虑运行管理条件、集热系统布置方式、集热器类型和承压能力等因素，来选择开式太阳能集热系统或是闭式太阳能集热系统。 着手设计时，为了实现热水耗热量的良好控制，冗余量要尽可能减少，卫生器具的小时与一次用水定额、水温建议按照低限取值。 并且，加强智能无机房梯级贮热装置或是无动力集热循环太阳能热水系统等新技术的应用，保证冷热水转换效率良好，提高水资源利用率，且避免二次污染。 此外，为了避免传热中出现散热，应选择拥有良好隔热性能的材料，保证热水充足供应。

7 结语

建筑业需要高度关注如何在确保工程质量的前提下，优化工程的给排水设计，继而有效节约资源、落实环境保护。 为了推动我国工业行业的良好发展，保证工业正常生产，保护生态环境，提高周边居民生活质量，需要设计人员在进行给排水设计时，科学选择设备材料、积极应用清洁能源和新技术、做好热水系统热源的节能设计等，从而保证建筑给排水系统能够良好体现节能环保理念，更大程度提高工业建筑的经济效益。