城市给排水系统节能技术措施探讨

摘要：在给排水系统有多种节能途径，本文介绍了低层建筑可利用市政管道压力减少能耗，中水回收利用，太阳能加热，采用新材料新技术等方法达到节能目的。

关键词：给排水系统；管道压力；中水利用；

Abstract: In the water supply system has a variety of energy saving approach, this paper introduces the low-rise building municipal pipeline pressure reducing energy consumption available, water recycling, the solar energy heating, using new material and new technology, energy-saving objective method.

Keywords: Water supply and drainage system; Pipe pressure; Water use

中图分类号：S276文献标识码： A 文章编号：

随着现代经济的发展及城市化快速扩张，人们对水资源需求不断增长。由于对水资源不合理的开发、浪费和污染，使得我国水资源出现严重短缺，尤其在北方降雨量少的地区。即便是南方降雨量多，局部地区依然受到旱灾导致严重缺水，如2010年云南大旱，造成数百万人饮水困难。因此，在当下经济发展及城市化过程中如何节约水资源，实现可持续性发展，是我们面临的重大课题。

根据统计资料显示，城市居民用水量占城市用水量一半以上，节水节能潜力巨大，本文根据我国现行供水及用水情况,拟对城市给排水系统节水节能进行探讨。

一、利用市政给水管网压力

(1)采用分区给水方式

我国市政给水管网压力一般为0.15～0.3MPa。合理利用市政管网压力,采用分区供水方式,可以减少二次加压能耗。如市政管网压力为0.2MPa ,则3层及以下楼层可采用市政管网直接供水,3层以上采用变频供水设备供水。这样既不浪费市政管网余压又不至于使低楼层管网压力过高,造成能耗及水量浪费。

分区给水还可防止超压出流——给水配件前的静水压大于流出水头,其流量大于额定流量的现象。超出额定流量的那部分流量未产生正常的使用效益,是浪费的水量。由于这种水量浪费不易被人们察觉和认识,因此可称之为隐性水量浪费。根据实际经验,分户水表位的工作压力限值为0.15MPa ,静水压力限值为0.25 MPa,压力大于上述限值时,就应采取分区或减压措施。

(2)使用无负压供水设备

无负压变频供水设备是在变频恒压供水设备上发展起来的,它主要由无负压调节罐(连通真空消除器)、水泵、气压罐、智能控制系统等组成。其工作原理:自来水管网的水直接进入调节罐,罐内的空气排入真空消除器,待水充满后,真空消除器自动关闭。

当自来水能够满足用水压力及水量要求时,设备通过旁通止回阀向用水管网直接供水；当自来水管网的压力不能满足用水要求时,系统通过压力传感器(或压力控制器、电接点压力表)给出启泵信号启动水泵运行。水泵供水时,自来水管网的水量大于水泵流量,系统保持正常供水；在用水高峰期,自来水管网水量小于水泵流量时,调节罐内的水作为补充水源仍能正常供水,同时,空气由真空消除器进入调节罐,消除了自来水管网的负压。用水高峰期过后,系统恢复正常的状态。若自来水管网停水而导致调节罐内的水位不断下降,液位探测器给出水泵停机信号以保护水泵机组。

无负压供水不用建水池和屋顶水箱,占地小,节省投资且避免二次污染；有效利用市政水压,不浪费资源。但是设备要与市政管网直接连接,对设备的要求很高。

二、中水回收利用

中水是指城市污水经处理设施深度净化后达到《城市污水再生利用生活杂用水水质》(GB/T1890—2002)的标准,能在一定范围内重复使用的再生水。因为人们通常把自来水叫作“上水”,把污水叫作“下水”,而中水水质介于两者之间,故称“中水”。

中水可作为工业冷却、农业灌溉和浇灌绿地、公用设施和住宅冲厕、河湖景观、道路降尘、洗车等非人体接触的用水。中水回用一方面可以大量减少自来水的消耗,另一方面也在一定程度上减少了污水总量,缓解了其对水资源的污染,是国际公认的“城市第二水源”。虽然中水处理系统投资和运行费用较高,但中水回用却是最有效的节水途径,是城市发展的必然趋势。

三、利用太阳能或热泵作为热水加热

(1)太阳能热水器

太阳能作为清洁能源,取之不尽,用之不竭,是节能的重要途径,我国大部分地区日照时间较长,均适合推广太阳能热水器。太阳能热水器是由集热器、保温储水箱、连接管道和控制系统组成。

太阳能热水器工作时,利用真空管集热,促使管内水温高于水箱水温,因热水密度小于冷水,形成对流,最终使水箱中的水温达到使用所需温度,供用户使用。太阳能热水器供热,在春、夏、秋季热水温度基本可满足家庭使用要求,冬季也可充分利用太阳能,节能效果明显；可多人连续使用。但是对水量需求大的用户,安装热水器占地面积要大；阴雨天使用时需用其他辅助加热设施。

(2)热泵热水系统

热泵是一种使用可再生能源的高效节能、环保型的工程系统,主要由蒸发器、压缩机、冷凝器和膨胀阀四部分组成,通过让工质不断完成蒸发(吸取环境中的热量) 压缩冷凝(放出热量) 节流再蒸发的热力循环过程,从而将环境里的热量转移到水中。

热泵在工作时,把环境介质中储存的能量Q1在蒸发器中加以吸收；热泵本身消耗一部分能量,即压缩机耗电Q2；通过工质循环系统在冷凝器中进行放热Q3。由此可以看出,热泵输出的能量Q3为热泵从环境中吸收的热量Q1与压缩机做功Q2之和,即Q3=Q1+Q2,因此采用热泵技术可以节约大量的电能。

热泵系统除可实现对建筑物提供生活热水,还可供暖和制冷,一机多用,一套系统可以代替原来的锅炉+制冷机的两套装置,节省了建筑空间,也有利于建筑的美观。热泵机组制冷、供暖所需能量的3/4左右来自环境,另外1/4左右来自电力输入,从而减少一次能源的消耗。热泵不向室外排热风,减少城市热岛效应,对环境非常有利。另外,热泵机组运行更可靠、稳定,整个系统的维护费用也较锅炉+ 制冷机系统大大减少,保证了系统的高效性和经济性。

四、使用新型管材和节水型卫浴洁具

(1)使用新型管材

镀锌钢管曾作为一种给水主材广泛应用于工农业及建筑内部各供水管道及消防管道。但由于镀锌钢管管材自身的缺陷,在使用中易产生锈蚀、结垢和滋生细菌等,从而对水质造成严重的二次污染,还因锈蚀渗漏破坏了用户的居住及工作环境,导致水资源的巨大浪费。现我国已有越来越多城市作出规定,建筑的给水管道禁止设计、使用镀锌钢管。

随着我国有机化学工业发展以及中央和地方对化学建材推广应用的重视,各种给水管材纷纷在建筑市场登台亮相,其中塑料给水管材主要有低塑性硬聚氯乙烯管(PVC-U)、氯化聚氯乙烯管(PVC-C)、高密度聚乙烯管(HDPE)、交联聚乙烯管(PE-X)、聚丙烯管(PP-R)、聚丁烯管(PB)、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯管(ABS)等；复合管材有铝塑复合管、涂塑钢管、钢塑复合管、塑复铜管、孔网钢带塑料复合管等;金属管材有铜管、不锈钢管等。所有这些新型给水管材的出现,为采用适合的给水管材提供了更多的选择,使我们可以根据建筑物的功能、性质、规格、档次进行适当的选用。

(2)使用节水型卫浴洁具

以前我国普遍采用冲水量≥11L的坐便器,耗水量大。现已基本推广使用冲水量≤6L的坐便器,还有带两档冲水水箱的坐便器:冲小便时,冲水量为3 L；冲大便时,冲水量为6L。

在公共建筑中,采用延时自闭式水龙头、红外感应水龙头和红外感应大、小便冲洗阀等新型洁具,是有效的节水方法。这些龙头的出水时间可在一定范围内调节,且不需要人触摸操作,防止细菌的传播。

五、结语

随着国民经济迅速发展和城市化发展进程不断加快,产业高度集中,城市对水的需求量不断增加,城市用水呈现出比较高的增长速度,水资源短缺现象越来越严重,已经成为制约社会、城市和经济发展的瓶颈。因此,城市给排水系统工程在设计施工时,除了强调使用功能完善、环保卫生等要求外,还应重视节水、节能因素,要统筹考虑,避免水量和能源的浪费,降低投资和运行费用,提高能源的利用效率,促进能源的合理开发利用,保障社会经济的可持续发展。

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