住宅小区给水排水节能节水研究

摘要:由于我国是一个水资源相对短缺的国家，因此，在满足用户正常用水下，提高给排水的节能、节水效果就显得尤为重要。本文主要从给水系统、热水系统等方面具体阐述了住宅给排水设计中的节能措施，并介绍了中水回用、雨水回用等节水措施，以期提高住宅小区给排水节能、节水的效果，促进国民经济的又好又快发展。

关键词:住宅小区；给水排水设计；热水系统；节能；节水措施

中图分类号：TB495文献标识码： A 文章编号：

我国是一个水资源相对短缺的国家，再加上严重的水污染问题，因此，水资源就成为制约我国经济发展的重要因素之一,节能节水问题也就成为了一个不容忽视的问题。建筑能耗约占整个社会能耗的1/3，而建筑给排水专业各项能耗中仅生活热水一项就占整个建筑能耗的10%～30%。由此可见，给排水设计在建筑节能工作中不容忽视。因此，作为从事住宅小区给排水的设计人员，在实际的给排水设计中，除了满足用户用水安全稳定性及经济性，还应尽量考虑设计中的节能节水问题，在促进建筑可持续发展方面发挥应有的作用。

1 给水系统节能

1.1 用水量标准的确定

用水量标准的确定是整个给水系统的基础数据，也是影响整个给水系统一次投资的关键数据。一旦用水量标准选择过大时，会加大室内外管网和增压设备的容量，这样会造成严重的投资浪费，并会让增压设备在较低的负荷率下工作，降低水泵的运行效率从而运行成本会上升。因此，在设计前期就应充分调研项目所在地的水资源情况、居民用水习惯以确定合理的用水量标准。

近年来，由于水资源的日趋紧张、居民节水意识的提高，因此，用水量标准有减少的趋势。同时，生活质量的提高使得居民在外用餐的机会逐步提高，也会导致用水量标准呈现减少趋势，而现行规范给定的数值是在2003年之前统计的数据，所以一般项目用水量标准采用定额标准的下限或接近下限的数值就可满足实际需求。当设计有集中热水系统和中水给水系统时，冷水管道系统的定额标准应在规范给定的用水量标准中减去热水用量和中水用量。

1.2 给水系统的分区和加压系统的选择

(1)给水分区应充分利用市政水压

住宅小区的给水水源一般为市政给水管网，而其建筑内部给水系统为竖向分区供水，通常市政给水管网压力均能满足一定楼层的水压要求，设计给水系统时应考虑充分利用市政管网压力，即由市政供水压力能够满足的楼层单独分区直接由市政管道供水。

(2)给水系统的分区型式

现行《住宅建筑规范》规定“套内分户用水点的给水压力不应小于0.05MPa，入户管的给水压力不应大于0.35MPa。”，一般住宅层高按2.90m计算，则给水分区的最大楼层数为9层，从给水加压设备节约电能的角度讲，分区数越多越有利于节能，一次集中加压再利用减压阀分区的供水方式对节能是最不利的。例如对于一栋24层216户的住宅，每户3人，每人每天平均用水量为120L，各种供水型式的能源消耗量如表1。

表1 各种型式的能源消耗量明细

注：①1～6层市政直供、7～15层、16～24层两个区加压；②1～8层、9～16层、17～24层分3个区加压；③1～6层市政直供、一次加压7～15层用减压阀分区

通过表1可以看出，方案①与方案③相比可以节约17%的加压电能，如果按建筑的寿命周期50年计算，则可节约电能59312.5kW·h，相当于节约23.96吨标准煤。

1.3 变频增压泵组的选择和定压点的确定

由于居住区用水的不均匀性，在设计时通常采用变频增压泵来适应其用水量的变化，但是往往忽略一个细节问题，就是对于一个设计建成的管道系统，其管道特性系数是不变的定值，管道阻力随流量的减少而减小，设计采用的定压值是按最大流量的管道阻力确定的，系统定压点的设置位置通常都是在加压泵组的水泵出口管道上，这样就导致在系统的小流量状态下终端用户的水压大于设计水压(最大用量的计算水压力)，存在能量的浪费；另一问题是变频水泵在低转速条件下的效率下降问题，普通DL泵在电机频率降到42Hz以下后效率急剧降低，而居住区的用水高峰出现的时间极短，绝大部分时间水泵均工作在部分负荷状态下且有相当长时间(23：00～次日6：00)工作在极低流量状态，在这段时间内水泵电机运行效率很可能就处在42Hz以下。理想的做法是把系统定压点设在系统的最不利位置，根据系统流量的大小设置动态的定压压力值并配置一定调节容积的气压罐，用来解决极低流量下变频泵运行不节能的问题，变频泵组的设置也应当大小泵合理搭配，大泵选定大流量高扬程的型号，而小泵应当选定小流量低扬程的型号，这样才能提高水泵电机效率，减少二次加压过程中的能量浪费问题。

1.4 用水器具、管材、管径、附件及仪表的选择

管材、附件及仪表的选择不仅仅是卫生环保的问题，也涉及节能的问题。选用流通阻力小、传热系数低的材料与设备，控制生产运输、安装维护等环节的能源消耗也是我们在节能设计过程中需要重视的问题。给水管管径可适当增大以减小管道阻力，从而降低增压设备的扬程。

2 热水系统节能

2.1 热源的选择及太阳能的利用

在热源的选择方面可按以下顺序考虑：工业余热或废热地热水太阳能水源热泵空气源热泵城市集中热网等，当上述热源均不可行时再考虑自备热水或蒸汽锅炉，且应限制电热式热水器用于集中热水供应系统。

太阳能是一种取之不尽最有条件推广应用的可再生能源，只要当地年日照时数大于1400h，年太阳辐射量大于4200MJ/m2及年极端最低气温不低于-45℃的地区，均可利用太阳能作为生活热水的热源，且太阳能的光热转化是太阳能利用中转化率最高的应用型式。太阳能热水系统可以做成分散式也可做成集中式，一般情况下，安装真空管太阳能集热器每平方米每年可提供能量约900kW·h，若电价按0.50元/kW·h计算，则一年可节约电费450元。经过各专业人员的不断努力，太阳能与建筑一体化程度越来越高，太阳能热水系统的安装率也显著增长，目前我国太阳能热水器的户用比率约为5%，太阳能热水系统的普及率与应用水平较发达国家的差距仍很大。太阳热水系统在建筑中的应用仍存在非常广阔的空间，该系统的普及必会为建筑节能带来更丰硕的成果。

2.2 热水系统的设计

首先应根据设计项目的具体情况合理选择热水用水定额、供水温度、水质等热水系统的基本设计参数。再根据对多个设有集中热水系统居住小区的实测调查，居民热水用水定额均低于规范的“热水用水定额”的低限值，因此，对一般的住宅小区的集中热水系统应按规范的“热水用水定额”的低限值选用。

设计应保证配水点的冷热水压力的平衡，减小调整水温的时间和出流水量，选用高效低阻换热器，提高热源的利用率，减小循环水泵扬程。

合理设置热水循环管路，保证循环效果达到节能节水的目的，合理设置集中热水系统的服务半径，其平面分区宜与给水分区一致，且服务半径不宜大于1000m。

2.3 热水循环流量、循环管径、循环控制(变频)

合理确定热水系统的循环流量和循环管径是热水系统节能设计的重要环节，循环流量应当通过计算确定。不能笼统地按系统设计小时热水量的20%～25%估算，例如对于一个设计小时热水量50m3/h的集中热水供应系统，其供水平均温度60℃，循环水平均温度55℃，供回水管均采用PPR塑料管，供水De110，供水管长为200m，回水管长为100m，且均采用40mm离心玻璃棉管壳保温，当采用20%设计小时热水量作为循环流量，通过计算热损失确定循环流量的电能消耗和无效热损失分别如下：