关于建筑给排水设计过程中节能/节水技术探讨

摘 要：本文阐述了住宅给排水设计的节能措施,以指导实践,实现节水节能效果,进一步浅析了目前国内在住宅给水排水中的节能和节水的应用情况。

关键词：住宅给排水节能节水

1、科学合理利用市政水压

目前,城市管网供水压力一般在25～30 m,故应充分利用室外管网压力,即1～5层可由室外管网直接供给,5层以上自行加压供给。目前,设计部门一般按使用方及市政主管部门的要求,地下室用水由市政管网直供,其他用水均需楼内自行加压供给,这显然没有充分利用市政水压,从节能的角度来讲是对能量的一种浪费。针对这一问题,设计部门应与市政主管部门充分沟通,准确掌握建筑周边的市政资料,在满足用户用水量、水压安全性的基础上,在市政水压直供范围内尽量直供。

负压变频供水装置是一种可充分利用市政水压的新型供水方式, 其工作原理如图1 所示。

防污隔断阀；2-补偿装置；3-自动补气阀

4-压力监控阀； 5-水泵；6-止回阀7；7-压力传感器

图 1 无负压装置工作原理图

采用这种供水方式,可节约采用市政直接供水部分楼层的加压能源。使用无负压给水设备加压与传统二次加压方式比较(传统加压方式为市政管网供水至水池,然后由水泵供应至屋顶水箱)有以下优点:

1.1 可减少投资

传统加压方式需要建水池及屋顶水箱,使用无负压给水设备可取消水池及水箱。

1.2 可减少污染

自来水在水池及水箱内增加停留时间,水中余氯余量低,微生物含量高, 使用新型设备后水质同自来水。

1.3 可节省大量能源

传统二次加压方式是将自来水直接放入水池或水箱中,使原有压力全部为零,再从零从新加压供水;而无负压变频设备完全利用原有市政管网压力供水,与供水管网直接串接,差多少,补多少。

1.4 可减少水资源浪费

由于传统方式中, 水池、水箱均为混凝土结构, 渗水、跑水、漏水、蒸发不可避免, 而且水池、水箱需定期清洗, 需要大量清洗水。从节能效果来看,每立方米水增压1m需要做功1000kgf・m=1×104J,水泵效率一般在0.6左右,按每度电能热功当量3617000J/kWh计算,需电能0.005 kWh,按平均日生活用水量100L/人・日计算,如充分利用0.3MPa市政管网压力,相比传统水池、水泵二次加压方式,需二次加压用户(三口之家)一年可节约能源:

E=3人×365天×0.1立方米/人・日×30m水压×0.005kWh=16.5kWh,且比传统加压方式更能节约投资。

2、合理选择给水系统

高层建筑加压给水系统主要有水池、水泵、水箱联合供水和水池、水泵调速供水两种方式。采取水池、水泵调速供水方式水压稳定,此系统无高位水箱,少了一个水质二次污染的环节,是目前建筑高度

。

图2 供水系统的调速运行

当管网中用水量由Q A1 减少至Q A2 时,如果泵站是定速运行情况,则水泵的工况点将由A1点自动移到A2 点,此时管网中的静压由Hst 增大

为Hst ，,轴功率为N B2 ，(B2，点);如果泵站是调速运行情况,则水泵的工况点将由A1点自动移到A2 点,此时管网中的静压仍为Hst,轴功率为B2 N ，

(B2 ，点)。泵站调速运行的优点主要是:①保持管网恒压供水(H st 基

本不变)；②节省电耗(即N B2 ，< N B2 )。

水泵调速一般是一个减速的问题。当采用变频调速时,原来按工频状态设计的泵与电机的运行参数均发生变化,另外,管路特性曲线、与调速泵并联运行的定速泵等因素,都会对电机调速范围产生影响,超过一定的调速范围,节能的目标就难以实现。一般认为,变频调速不宜低于额定转速的50%,最好处于75%～100%之间。因此,在选择变频泵组时,水泵台数一般≮3台或者设计1台小流量泵,以适应一定范围内的流量变化。居住小区给水泵房采用变频泵供给时,分区并联供水比水泵升压减压阀分区供水的安全性能高, 且节省能量。

3、热水系统的节能技术

3.1 热水循环

集中供热的热水系统应采用循环系统是设计人员的共识,现在设计的热水系统基本上做到了立管循环, 在设计时需要注意以下几点:①循环系统应尽量设计成同程式,避免采用异程式,以防止出现循环水流短路,造成远冷近热,引起无效冷水量。②冷热水起点压相同,但热水经换热器有水头损失,且相同流速下,热水管水头损失较冷水管大,在进行冷热水管计算时,适当放大热水管管径,减小热水管道水头损失,尽量保证冷热水供水系统在配水点处有相同的水压,减小用水时调节阀门的时间,以减少能耗。③对于集中供热的建筑,当部分用水点较分散且远离供水设备时,这部分用水点宜采用局部加热设备,以减小供水管道的长度,减少热损失。④对于设置分区给水系统的高层建筑,除在分区上冷热水压一致外,在同一个分区内热水出水点压力应适当控制,宜控制在25m以下,超过30m时宜设置支管减压阀,避免热水的超压出流,节约热量。

3．2 开辟新型能源技术

3.2.1 太阳能技术

利用太阳能制备生活热水,既节约能源,又保护环境。南方地区的日照时间较长, 有条件的应尽量利用太阳能供热。

多层居住建筑的太阳能宜分散设置,在楼梯间公共部位设管道井,各户的太阳能进出水管均设在管井中,太阳能集热板热水箱设置在屋面。阴雨天无法使用太阳能时, 热水由室内的燃气热水器补充。

对于高层住宅,除了上部几层可以设置分散的太阳能热水器外,其他层不宜分散设置太阳能,应采用集中供热的太阳能热水系统。建筑的太阳能利用分为直接利用和间接利用,直接利用是热水流经集热器直接加热的系统；间接利用(热交换)是非耗用的传热流体工质流经集热器,利用换热器加热水的系统。辅助热源分为内置加热系统和外置加热系统,内置加热系统的辅助热源设备安装在太阳能热水系统的储热水箱(罐)内；外置加热系统的辅助热源设备安装在太阳能热水系统的储热水箱(罐)附近或供热水管路上。辅助热源启动方式分为全自动启动系统、定时自动启动系统及按需手动启动系统,全自动启动系统是指在全日制热水供应系统中,控制系统根据用水的要求,自动启停辅助热源加热设备；定时自动启动系统是指在定时热水供应系统中,控制系统

根据供水时间段的要求,自动启停辅助热源加热设备；按需手动启动系统是指根据用户的需求, 随时手动启停辅助热源加热设备。

3.2.2 地源热泵技术

地源热水可以作为热源,也可以直接采用作为生活热水。为防止地面沉降,有些地区不适宜直接采用地热水作为生活热水。地源热水的开采成本较高,若单独作为生活热水热源开采是不经济的。随着科学技术的发展,空调专业已开始采用地源热泵技术,生活热水作为这一技术的副产品也已开始利用。

3.2.3 冷暖热三联供技术

污水源热泵系统利用污水中的能量,以污水作为热源,通过热泵机组将低品味水中难以直接利用的能源提取出来,供冬季供暖、夏季制冷使用,同时辅助生产热水。对于面积较大,居住人口较多的小区,可以利用整个小区的污水作为热源。若能与中水处理系统联用,其节能节水效果将更加明显, 经济效益将显著提高。

4、增加使用节水型卫生器具

我国是水资源比较紧缺的国家,现我国大力提倡使用节水型卫生器具,除节水效果外,其节能效果也是比较显著的。目前使用节水型器具主要有以下几点:

4.1 减少大、小便器冲洗水量

若全部使用冲水量小于6 L的马桶且采用两挡冲洗阀门,冲洗水量小于4.5 L的小便器,则住宅可节水12%,宾馆、饭店可节水4%,办公楼可节水27%。

4.2 厨房、沐浴、盥洗的节水

厨房的洗涤盆、沐浴水嘴和盥洗室的面盆龙头若采用充气水嘴,可节水且不减小水柱的直径, 充气率一般可在15%左右。即节水率在15%左右。

若在住宅中充分使用节水型卫生器具,可节约住宅生活用水量的10%左右,也就是节约用水加压能源的10%左右,节能效果跟住宅高度成正比,建筑物越高,节能效果更显著。其节能投资也比较省,考虑既节水又节能,应值得大力推广。

根据我国供水情况,还可考虑其它节能方式:(1)光滑的供水管材,减少管道沿程水头损失;使用低阻力阀门和倒流防止器等,减少管道局部水头损失;管道水力损失降低后,相应可减少水泵供水压力,以此方式来降低供水能耗; (2)按用水部门分别设置水表进行计量收费; (3)水池(箱)设报警溢流水位,防止长时间溢流排水。

参考文献：

[1]钟水库.用太阳能热水器经济效益的探讨与计算[J].农村能源,1999

[2]姚宏,田盛.次加压泵站运行现状及节能改造措施浅析[J].节能技术,2002

[3]杨虹.压供水方式在供水管网中的应用[J].安徽建筑工业学院学报,2006