建筑給排水節能、節水設計的幾點體會

薛東娥（西安市住宅建筑設計研究院 西安 710001） 

 

    我國是一個能源、水資源及其匱乏的國家，特別是淡水資源非常短缺，人均占有量僅為世界平均值的1/5，北方城市更為嚴峻。

 

    隨著人們生活水平的提高和公共事業的快速發展，建筑能耗和用水量也在逐年增加，據資料介紹，建筑能耗約占整個社會能耗的1/3，位居榜首。其建筑用水量也占社會總用水量的很大部分。因此，節能、節水至關重要。

 

    作為一個從事建筑給排水專業的技術人員，應清醒地認識的本專業在建筑節能、節水中的重要作用，真正把節能、節水放在重要位置。建筑節能節水是一個系統工程，除應制訂有關法律法規、加強日常管理和利用價格杠桿促進節能、節水外，還應編制相關的技術規程、規范，采取有效的技術措施，以保證建筑給排水設計中確實做到節能、節水。

 

    1.1  充分利用市政水壓

    生活給水系統應充分利用城鎮給水管網的水壓直接供水作為節能條款已經編入《住宅建筑規范》。設計中首先要落實工程所在地的市政供水水壓和水量。由于城市的不斷擴建和完善，供水壓力在不斷變化，供水管網各地段的壓力也不盡相同，只有掌握準確的水壓資料，才能充分得以利用，使給水系統設計節能合理。其次要了解最不利點所選衛生器具的最小使用壓力，在滿足使用要求的前提下，盡量擴大市政管網的供水范圍。再就是不要因為市政壓力較小、只能供一、二層、為了省管材或圖省事而均采用加壓泵供水，人為耗能。

 

    1.2  高層建筑系統分區

    高層建筑豎向分區應根據《建筑給水排水設計規范》的規定及建筑物用途、層數、使用要求、材料設備性能、維護管理等因素綜合確定。規范規定各分區最低衛生器具配水點處靜水壓不宜大于0.45MPa，水壓大于0.35MPa的入戶管（或配水橫管），宜設減壓或調壓設施。該規定值是豎向分區的最大水壓控制值，不是衛生器具正常使用的最佳值，考慮節能、節水和使用等要求，可將水表前支管壓力控制在≥0.15MPa為宜。

 

    1.3  節水器具及設備

    1.3.1  減壓閥

    減壓閥的使用大大地簡化了供水系統，節省了建筑面積，在建筑給排水設計中得到了廣泛的應用。但在選用過程中應注意選用質量好的產品，因減壓閥是供水分區的關鍵產品，如其出故障，將影響一個區的供水，不僅使該區耗水耗能，還會產生噪聲、振動，縮短配水器具的使用壽命或破壞衛生器具和器材。從節能的角度考慮，分區減壓閥不宜串聯設置，且減壓比應符合《建筑給水減壓閥應用設計規程》或產品的要求，如比例式減壓閥減壓比最大為≤4：1。如超過比例說明閥前壓力太高、能耗太大。在這種情況下宜增設供水泵組，減少同一泵組的供水范圍。按《建筑給水減壓閥應用設計規程》選用減壓閥、配套附件不設旁通閥，并應將其設置在便于維護管理的地方。

 

    特別是支管可調式小減壓閥的應用，對節能、節水有著非常重要的意義。據有關實測資料，普通水龍頭半開和全開時，靜壓值均為0.37MPa，動壓值分別為0.24MPa和0.5MPa，最大流量分別為0.42L/s和0.72L/s；節水龍頭半開和全開時，靜壓值均為0.3MPa，動壓值分別為0.17MPa和0.22MPa，最大流量分別為0.29L/s和0.46L/s。按水龍頭額定流量為0.15L/s進行比較，兩種水龍頭半開時流量為額定流量的2倍和3倍，全開時流量為額定流量的3倍和5倍。假定一個水龍頭一天累計開啟時間為20分鐘，其出流量和壓力分別超過0。15L/s和0.2MPa其浪費水量為216L/d，浪費能量約為0.012KWh，按全國1.5億個家庭，一家使用一個水龍頭計算，如果其中有60%是這樣的超標水龍頭，則全國日浪費水量1944萬m³/d，浪費能源108萬KWh，年浪費水量近71億m³，浪費能源近3.9億KWh。

 

    從上述水龍頭的實測及研究分析和驚人的耗水耗能數字可以看出，限制水龍頭前的水壓對節能、節水有很大的意義。因此在給水系統設計時，應廣泛推廣支管減壓的措施，如采用質量好的可調式小減壓閥等是非常重要的。

 

    1.3.2  水龍頭

    水龍頭是廚房洗滌盆、衛生間洗臉盆主要給水設施，使用中推薦采用節水型水龍頭。節水型水龍頭是指具有手動或自動啟閉和控制出水口流量的功能，使用中能實現節能、節水效果的閥類產品，這一點從上述實測數據中可明顯看出。目前市場上最普遍的陶瓷閥芯水龍頭，可以開合數十萬次不漏水，與普通水龍頭相比，可節水30-50%。在公共建筑中，可采用感應式或延時自閉式節水龍頭，節能、節水效果明顯。

 

    1.3.3  大便器

    設計中應選用質量好的節水型新產品，如坐便器沖洗水箱采用有壓水箱，它利用管路中自來水的壓力將水箱中的空氣壓縮，使水箱內的水具有一定的壓力，沖洗時，水可高速沖洗大便器，，沖洗清潔度比常壓水箱高40%，每次只需3.5L沖洗水量。

 

    綜上所述，在設計過程中，一定要合理布置系統，選用質量好的節水、節能型產品，按規范要求安裝計量設施等，以滿足節能、節水的要求。

 

    2.1  熱源選擇

    生活熱水供應系統的耗能占建筑耗能的15-30%，其中制備生活熱水的熱源占系統能耗的85%以上，因此合理選擇熱源對于節能有著舉足輕重的作用。在設計中，應本著節能、節水的原則進行選擇。

 

    （1）應充分利用工業余熱、廢熱，既節能又防治污染，在有條件時應首先利用。

 

    （2）在地熱水資源豐富且允許開發的地區，根據水質、水溫、水壓等參數，盡可能地直接或經適當處理后用作熱水供應的熱源或直接用作生活熱水、采暖空調等。

 

    （3）太陽能是取之不盡的最有條件推廣應用的熱能。近年來，我國太陽能作為熱水供應的熱源應用相當普遍，特別是日照時間長、太陽輻射量大的地區應用效果更佳。因此，應進一步擴大太陽能利用的開發力度和應用的范圍。

 

    （4）選擇能保證全年供熱的城市熱網或區域性鍋爐房的熱水或蒸汽作為熱源。如熱網或區域性鍋爐房不能保證非采暖期的供熱時，則應通過技術、經濟比較后確定熱源。

 

    （5）如無可利用的城市熱源時，可單獨設置蒸汽或熱水鍋爐制備熱源，也可采用然油、燃氣機組制備熱源或直接供給生活熱水。

 

    （6）局部熱水供應系統的熱源可根據具體情況選擇太陽能、電、燃氣等作為熱源。

 

    2.2  熱水供應系統

    （1）為達到節能、節水的目的，熱水供應系統設計時，一定要保證各配水點處的冷熱水壓力的平衡。如壓力不平衡或不穩定，調節困難，浪費極大，使用也不舒適。為使水壓一致，在設計中，冷、熱水系統分區應一致，各區的水加熱器、貯水罐的進水均應由同區的給水系統專管供給；當無法滿足時，應采取合理設置減壓閥等措施保證系統冷、熱水壓力的平衡；同一供水區的冷、熱水管道宜相同布置并建議采用上行下給的布置方式；應選用被加熱水側阻力損失小的水加熱設備，直接供給生活熱水的水加熱設備的被加熱水側阻力損失宜小于1m水柱。

 

    （2）熱水供應系統應設置熱水循環系統供水，對節能、節水至關重要。

 

    （3）小區熱水供應系統應與給水系統統一規劃設計，以利冷、熱水系統分區一致，各用水點處冷、熱水壓力平衡；水加熱站宜靠近熱水用量大的用戶布置，以減少熱損失。

 

    （4）工業企業和學校的淋浴室，宜采用單管熱水供應系統，這樣既節約用水，又使用方便，但應有確保供水水溫穩定的措施。

 

    2.3  設備選擇

    加熱設備的選擇應根據當地環保要求、熱源情況、耗熱量等因素經技術、經濟比較后進行選擇，從節能角度考慮應滿足下列要求：

 

    （1）熱效率高，換熱效果好，換熱充分。當熱媒為低溫熱水時，一次換熱可獲得≥50～60⁰C生活熱水，當熱媒為蒸汽時，凝結水出水溫度≤60⁰C，熱媒熱量得以充分利用。

 

    （2）被加熱水側阻力損失小，阻力變化小，所需循環泵揚程低，有利于系統冷、熱水壓力的平衡。

 

    （3）選用燃油、燃氣熱水鍋爐時，應選用熱效率高、排煙溫度低、燃料燃燒完全、無需消煙除塵的設備。

 

    （4）熱水循環泵的流量和揚程應經計算確定。為了減少管道的熱損失、減少循環泵的開啟時間，可根據管網大小、使用要求等確定合適的控制循環泵啟停的溫度，一般啟停泵溫度可比水加熱設備供水溫度分別降低10～15⁰C和5～10⁰C.

 

    2.4  保溫

    熱水系統設備、管道的保溫好壞，對其能耗影響很大。因此，水加熱設備、熱水供回水管道及閥門均應作好保溫處理；保溫材料應具有導熱系數低、容重輕、機械強度大、不燃或難燃、防火性能好、不會對金屬表面產生腐蝕等性能。保溫隔熱層外還應作保護層；保護層材料應選用強度高、使用環境溫度下不軟化、不脆裂、抗老化、耐久的產品。

 

    除上述內容外，系統設計時還應注意管材、閥件和水表的合理設置和選擇名優產品；室外熱水管道宜采用管溝敷設，以利于保證管道安裝、保溫層處理、維護和更換，減少管道的熱損失；運行管理中作好熱媒、熱水每小時進出口的溫度、壓力和流量、循環泵每日啟、停溫度和時間以及每日煤、氣、油的用量等日常記錄工作，以便系統的合理運行，節約能源。

 

1、劉振印《建筑給排水的技能、節水技術探討》全國建筑給水排水委員會給水分會、熱水分會第一屆第四次年會暨學術會議論文集，2006.10

2、劉贛英《淺談建筑給排水節水節能技術和措施》中國建筑學會建筑給水排水研究分會第一屆學術交流會暨建筑給水排水研究分會成立大會論文集，2008.10