建筑给排水系统节能节水技术分析

摘要：随着全球水资源短缺及环境污染问题日益严峻，开展建筑给排水系统节能节水技术应用研究显得尤为重要。目前，针对给排水系统节能节水技术的研究已有很多，但很少有研究涉及该技术在建筑工程中的应用及效果评估。在明确建筑给排水系统相关概念及其重要性的基础上，阐述给排水节能节水技术的应用原则，并结合具体案例深度剖析给排水建筑节能节水技术的应用实际，从中水回用系统、雨水收集再利用系统、变频泵站、节水型卫生洁具等应用层面出发，评价节能节水技术的实际应用效果。结果表明，这些技术的有效应用可显著降低水资源消耗，减少能源使用，提高给排水系统的稳定性。

关键词：建筑给排水；节能节水技术；应用原则

中图分类号：TU82 文献标识码：A 文章编号：1008-9500（2024）10-0-05

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Analysis of Energy-saving and Water-saving Technology for Building Water Supply and Drainage System

DUAN Yanghui

（Shanxi Polytechnic College， Taiyuan 030006， China）

Abstract： With the increasingly severe global water shortage and environmental pollution problems， it is particularly important to conduct research on the application of energy-saving and water-saving technology in building water supply and drainage system. At present， there have been many studies on energy-saving and water-saving technologies for water supply and drainage systems， but there are few researches on the application and effectiveness evaluation of this technology in construction projects. On the basis of clarifying the relevant concepts and importance of building water supply and drainage systems， this paper elaborates on the application principles of energy-saving and water-saving technologies in water supply and drainage， and deeply analyzes the practical application of energy-saving and water-saving technologies in water supply and drainage buildings through specific cases. Starting from the application levels of reclaimed water reuse system， rainwater collection and reuse system， frequency conversion pumping stations， water-saving sanitary ware， etc.， the actual application effect of energy-saving and water-saving technologies is evaluated. The results show that the effective application of these technologies can significantly reduce water resource consumption， decrease energy consumption， and improve the stability of water supply and drainage systems.

Keywords： building water supply and drainage; energy-saving and water-saving technology; application principle

建筑给排水系统是城市基础设施建设的重要组成部分，在环境保护、资源节约等方面发挥着重要作用。随着城市化进程不断加快，建筑物数量急剧增加，导致能源消耗、水资源使用问题日益突出。基于此，针对建筑给排水系统进行节能设计，分析当前建筑给排水系统面临的主要挑战以及节能节水技术的应用效果，以期为建筑行业实现绿色发展提供借鉴。

1 建筑给排水系统概述

建筑给排水系统是城市基础设施建设的重要组成部分，主要涉及供水、排水两个方面。供水系统借助特定设施将地下水输送至建筑物内，以较好地满足居民日常用水需求；排水系统负责收集生活污水及工业废水，并将这些废水排放至处理设施。

近年来，城市化进程不断加快，住宅区迅速增多，对给排水系统的需求也显著增长。现代给排水系统设计着重强调供水、排水功能齐全且布局合理，并采取一系列技术隔离措施减少两个系统间的相互干扰。在设计运营过程中，节能节水技术的应用十分广泛。实践表明，引入节能节水技术可有效优化水资源分配，促进废水再利用，促进城市实现可持续发展[1]。

需要注意的是，目前我国建筑给排水工程仍面临诸多挑战。一方面，管道漏水问题普遍存在，尤其是一些老旧给水系统，其管线材质不佳导致腐蚀、氧化等问题严重，不仅影响供水质量，还可能造成二次污染；另一方面，冷热水供应系统资源浪费问题十分突出。目前，很多建筑仍采用燃气热水器供应热水，燃气热水器提供热水前需排出管内冷水，并使用冷水冷却系统，会消耗大量水资源。

针对上述问题，目前急需推动建筑给排水系统向高效、节能、环保方向快速发展。此类给排水系统问题的解决需要各级政府提供政策支持，加大资金投入，并结合节能节水技术创新及管理改进，如更新老旧管线、优化热水系统设计、推广节水器材等，有效提升建筑给排水系统的安全性能和利用率。

2 建筑给排水系统节能节水技术的应用原则

2.1 资源利用最大化原则

建筑给排水系统节能节水技术应用过程中，资源利用最大化是其核心指导思想，即建筑给排水工程应从技术、经济、社会3个维度实现资源全面高效管理。技术层面，可采用高效水处理技术及智能化管理系统，以有效提高水资源使用效率、减少浪费。经济层面，强调成本效益最优化，确保技术投入能带来合理经济回报。社会层面，注重公平、可持续性，给排水节能节水技术的有效应用既应保障不同群体对水资源的多元化需求，又不损害未来世代资源利用[2]。由此可见，资源利用最大化的综合考量促进了环境、经济、社会的多赢，为实现建筑给排水系统可持续发展奠定了坚实基础。

2.2 环境适应性原则

针对建筑给排水系统节能节水设计，必须严格遵循环境适应性原则。环境适应性原则要求建筑给排水系统设计中必须与各种环境条件协调统一，即综合考虑建筑工程所处位置、当地气候条件及周边水资源配套情况等[3]。在考虑众多建筑工程环境条件的基础上，基于特定设计实现建筑给排水系统与周围环境的和谐共存。具体而言，若建筑工程地处干旱区域，则给排水系统的节能节水设计应更关注水资源循环利用；若建筑工程处于多雨区域，则给排水系统的节能节水设计应更关注雨水循环利用。在实际设计过程中，设计人员还需要结合当地居民的经济条件、生活习惯等因素，尽可能推动给排水系统设计本地化，增强居民的参与感。

3 建筑给排水系统节能节水技术应用及效果分析

在了解建筑给排水系统节能节水技术应用原则的基础上，引入实际案例具体分析节能节水技术在建筑给排水系统中的实际应用及具体效果。

某住宅小区项目占地58 424.7 m2，项目共包含10栋住宅楼及地下车库，住户共计1 396户。该项目建筑密度为21.7%，容积率为3.9，绿地率高达41.5%，展现了良好的居住环境与规划合理性。在设计供水系统的过程中，小区采用分区域供水方式，确保商业楼、住宅楼可通过市政供水管网获得优质淡水。供水系统设计考虑人口密度和日常用水量，住宅楼按每人每天45 L的标准计算，设计人口为6 950人，日均供水量达349 m3，最高峰时段水需求为48.6 m3/h。商业楼则按每人每天10升的标准，设计人口为3 500人，日均供水量为27.9 m3，最大小时用水量为4.2 m3。

3.1 中水回用系统

现代建筑工程项目设计中，可采用中水回用系统实现水资源高效利用，如图1所示。该系统可有效收集、存储、处理居民日常生活废水，将其净化处理后用于其他途径，有效提高了水资源再利用率。对于该项目案例，小区设计人口为6 950人，日均供水量为349 m3。中水回用量Q1的计算公式为

Q1=∑αβ×Qd×b（1）

式中：α为折扣系数；β为折减系数；b为给水百

分率；Qd为最大用水量。设α为0.9，β为0.85，b为0.3，

Qd为349 m3/d，转换为小时流量约为40 m3/h，代入式（1）可得Q1为9.18 m3/h。因此，该小区使用的中水回用系统废水回收能力约为9.18 m3/h，进一步净化处理后的水资源可用于清洁地下车库、园林绿化等，以此显著降低对淡水资源的依赖程度，实现水资源有效节约。此外，中水回用系统设计需综合考虑技术、经济、社会等多种因素，确保系统环境适应性及其长期高效运行，并持续监测优化，以进一步提升系统节水效果及其整体经济效益。

3.2 雨水收集及调蓄净化再利用系统

在建筑项目中，有效利用雨水不仅有助于减少对传统水资源的依赖，还能显著提升建筑环境的可持续性。下面将针对系统配置和运行机制，具体探讨雨水收集及调蓄净化再利用系统设计方案。考虑雨水收集系统的效率及其安全性，设计时必须包括收集区、输送系统、储存设施及净化设备。收集区由屋顶、地面组成，这些区域能高效收集雨水。输送系统包括沟渠、管道和泵站，负责将雨水从收集区传输到储存设施。雨水收集及调蓄净化再利用系统工作原理如图2所示。

储存设施设计需考虑降雨模式及其用途。例如，建筑日均小时用水量为5 m3，且雨水可用于非饮用目的时间约为200 d，则储存容量至少为1 000 m3。为保证水质，储存雨水应通过沉淀、过滤、消毒等步骤进行净化处理。净化设备可采用微滤机、超滤机或者纳滤机，这些设备能有效去除水中的悬浮物、细菌和部分病毒，确保水质安全。考虑实际收集效率通常在80%～90%，设计时应留有适当的余量，确保在雨量较少情况下也能供应足够用水。年雨水收集量Q的计算公式为

（2）

式中：S为建筑物屋顶面积；P为年平均降雨量。某建筑物屋顶面积为1 000 m2，年平均降雨量为800 mm，

代入式（2）可得Q为800 m3。此外，智能监控系统是现代雨水收集系统的重要组成部分。智能监控系统安装了传感器，用于实时监测雨水流量、存储量及水质情况。这些数据对于及时调整系统运行状态，确保系统稳定运行具有重要的意义。

3.3 变频泵站

建筑给排水系统节能节水技术应用过程中，为减少能源消耗、提升系统运行效率，可引入变频泵站。尤其在多层建筑中，不同楼层供水需求差异较为显著，可以采用变频泵站，根据实际需求调整运行频率，以达到节能节水的目的。

具体而言，本研究项目中地上1层以上楼层采用变频泵站，楼层分为低层（2～10层）、中层

（11～20层）和高层（21～28层）3个供水区，每个区域根据其供水需求设计相应的变频调速参数。例如，低层供水区的每台主泵流量为26 m3/h，扬程为80 m，功率为20 kW。泵站节能效果对比如图3所示。从图3可以看出，变频节能水泵在不同供水区域的节能效果显著。在低层供水区，使用变频节能水泵后耗电量从11.83 kW·h降低到7.41 kW·h，每小时节约

4.48 kW·h，节能效率达到62%。中层供水区的耗电量从33.61 kW·h降低到18.51 kW·h，每小时节约15.09 kW·h，节能效率为55%。高层供水区的耗电量则从42.51 kW·h降低到27.59 kW·h，每小时节约14.79 kW·h，节能效率高达65%。

对比结果表明，在不同楼层供水系统中应用变频泵站可显著降低给排水系统的能耗，节省大量电力资源。因此，在建筑工程项目中可进一步推广应用变频泵站，在提高能源使用效率的同时，为建筑工程长期运营带来经济效益和环境效益。

3.4 节水型卫生洁具

建筑工程项目节水节能设计需要注重选择节水型卫生洁具，这是实现水资源高效利用的重要措施[4]。洁具设计选型会直接影响整个建筑的用水量，不同节水型卫生洁具的用水量如表1所示。

双冲水马桶主要采用双冲水设计，可根据实际需求选择不同的冲洗量。节水型小便器单次冲洗用水量仅为0.5 L。盥洗室选用的节水型水龙头每分钟输出1.2 L水，可有效减少水流量，达到节水效果。厨房也选用了节水型水龙头，每分钟输出3.8 L水，可较好地满足厨房洗涤及清洁需要。节水型淋浴花洒每分钟输出6.6 L

水，在控制水流量的同时需要保持舒适沐浴体验。

对比分析可知，采用节水型卫生洁具可显著降低用水量。例如，双冲水马桶相比传统马桶可节约15%用水量。同时，其他洁具如小便器、水龙头、淋浴花洒也均实现了不同程度的节水效果。因此，根据建筑项目实际需求选择合适的节水型卫生洁具，对于建筑工程项目给排水系统节能节水具有重要意义，可显著减少用水量，保证良好的使用体验。所以，在建筑工程项目中优先选择节水型卫生洁具，有助于实现水资源高效利用。

3.5 太阳能热水系统

在现代建筑工程项目中还可引入太阳能热水系统。太阳能热水系统的安装应用，可以一定程度上减少能源消耗及环境影响。太阳能热水系统借助太阳能集热器将太阳能转化为热能，并将其传递给供水系统，以尽可能满足高层建筑居民热水需求[5]。

与电热供热系统相比，太阳能热水系统的应用优势更显著。一方面，太阳能热水系统的能耗较低。本建筑项目中电热供热系统的每月平均电耗为

2 040 kW·h，而太阳能热水系统的每月电耗为541～

1 020 kW·h，平均为778 kW·h。这一数据结果显示，太阳能热水系统的能耗相对较低，能显著降低对电能的依赖。另一方面，太阳能热水系统具备一定的电能节约率。结合电热供热系统及太阳能热水系统的每月平均电耗，可计算得出太阳能热水系统较电热供热系统的电能节约率，计算公式为

（3）

式中：S为电能节约率；Ee为电热供热系统的平均电耗，kW·h；Es为太阳能热水系统的平均电耗，kW·h。太阳能热水系统和电热供热系统的能耗成本如表2所示，代入相关数据可得S约为61.9%。这就意味着太阳能热水系统能降低对电能的依赖，减少能源消耗及成本支出。在日照充足的条件下，太阳能热水系统的性能尤佳，能更有效地利用太阳能资源。因此，在可持续能源利用及节能方面，太阳能热水系统具有明显的优势。

总之，太阳能热水系统的整体能耗成本较低，且具备一定的电能节约率，其运行成本与日照条件密切相关。这些优势使太阳能热水系统成为可持续能源利用及节能设计的理想选择。实践证明，在建筑工程项目给排水系统设计中引入太阳能热水系统，是建筑工程节能节水技术应用的典型案例，可显著降低能源消耗及对环境的不利影响，应大力推广。

4 结论

结合具体工程项目案例，深入剖析了建筑给排水系统中节能节水技术的应用原则和实际运用效果。分析结果表明，在建筑给排水系统中引入中水回用系统、雨水收集再利用系统、变频泵站、节水型卫生洁具等，可有效降低水资源消耗，减少能源浪费，提高建筑给排水系统的整体运行效率，更大程度上促进环境可持续发展。

参考文献

1 王炜松.试述建筑给排水工程中节能节水技术的应用[J].绿色环保建材，2020（2）：28.

2 申茂文.住宅建筑给排水设计中的节水节能探讨[J].建材发展导向，2024（9）：133-135.

3 陈 艳，陈 达.基于BIM技术的建筑给排水设计与优化研究[J].工程技术研究，2023（3）：185-187.

4 张殿伟.建筑给排水节能节水技术及其应用分析[J].中国建筑装饰装修，2024（2）：77-79.

5 李艾莉.绿色建筑节水节能技术及设备在建筑给排水设计中的应用[J].中国设备工程，2023

（14）：248-250.