建筑给排水设计中的节能减排

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  【摘 要】 建筑给排水中节水节能的潜能很大,涉及到建筑给排水系统的各个环节。在建筑给排水系统的设计过程中,我们应“坚持开发与节约并举,把节约放在首位”,同时依靠科技进步,通过不断采取新工艺、新材料、新设备来达到节水节能的目的。这样不仅能取得显著的经济效益,而且能在一定程度上缓解城市用水供需矛盾,解决高峰期缺水问题,还能减少污水排放量,保护环境,取得较好的社会效益和环境效益。
  【关键词】 建筑;给排水;设计;节能
  前言:
  节水型社会注重使用有限的水资源发挥更大的社会效益,创造更良好的物质财富和良好的生态效益,即以最小的人力、物力、资金投入以及最少水量来满足人类的生活、社会经济的发展和生态环境的保护。那么就必须通过广泛的宣传教育,提高全民的节水意识,并引入多种建筑节水技术与措施,采用有效的节水器具与设备,降低生产或生活过程中水资源的利用量,达到环境、生态、经济效益的一致性与可持续发展的目标。从而让我们这样一个人口多、水资源相对贫乏的国家减小将要面临缺水的威胁。
  一、给排水节能节水的重要意义
  1、建筑给排水节能是经济发展的需要
  水是人类生存发展过程中不可或缺的重要能源,事实上,经济建设的发展进步同能源的发展有着密不可分的关系,能源發展是经济建设不断发展的不懈动力。当下,水资源短缺问题已经引起了全世界的高度关注,该问题需要全人类共同面对和解决。在建筑过程中,各个环节都要耗费大量的水资源。因此,在建筑中大力推广给排水节能技术刻不容缓。
  2、建筑给排水节能是环境保护的需要
  当前,环境保护问题日益严重,而节约用水和降低污染物的排放不失为保护环境的有效措施。
  3、建筑给排水节能是提高人民生活水平的需要
  随着经济发展步伐的加快,人们对生活环境的要求越来越高。不过,在水资源严重短缺的大环境下,提倡节约用水已经变得十万火急,势在必行。应在满足人们生活环境要求的基础上大力推广建筑给排水节能技术,通过该技术的广泛应用,有效地降低水资源的浪费。
  二、建筑给排水节能节水技术简述
  在人们生活水平越来越高的今天,建筑给排水专业在建筑能耗中所涉及的范围也越来越广,同时,其在建筑能耗中所占的比例也呈逐年上升的趋势。其中,仅生活热水这一项就可占建筑能耗的1/3左右,而水资源严重匮乏是当前备受全球瞩目的大问题。能源匮乏、消耗量大不但影响我国经济发展,同时还严重威胁着人们的生活。据相关资料显示:在整个社会能耗中,建筑能耗高居首位,其所占比例高达30%。在建筑能耗中,采暖和空调能耗所占比例最高,建筑墙、门以及窗的导热损耗位居次席。在全部节能领域中,建筑给排水专业作用相当重要,依据我国节约能源法的相关规定,固定资产投资工程项目必须严格按照合理用能标准和节能设计规范进行设计和建设,反之则依法取消其建设资质;工程项目建设完成后,对不符合用能标准和节能设计规范要求的应不予验收。我国建设部明确规定居民住宅建筑必须采用节能技术。基于此,从事建筑规划和给排水设计的人员应积极努力学习新技术,使用新材料,确保建筑物更加节能和环保。
  三、建筑用水现状及存在问题
  1、建筑生活用水分布范围大,管理难度大,节约用水的潜力还很大。
  对于城市生活用水的广大用户来说,一部分人认为水是取之不尽、用之不竭的,没必要珍惜,节约用水意识极为淡薄;对于政府部门和节水部门也往往停留在口头号召多,具体实施方法少,缺少明显的实效。
  2、管道锈蚀、用水设备的质量差等导致大量的水消失于无形。
  3、建筑给水系统设计欠合理,超压出流浪费水量巨大
  生活给水系统按规定竖向分区后仍然存在着部分卫生器具配水点水压偏大的问题,据调查部分卫生器具的实际出水流量是额定流量的4倍~5倍,带来了水量浪费、水压过高、漏水量增加的弊病,同时易产生水击、噪声和振动,致使管件损坏、破裂。
  4、水价不合理,水价低廉也是造成水量浪费的重要原因之一
  目前,许多城市自来水售价与制水成本形成逆差,低水价政策的继续实行,不仅有碍于社会经济效益的提高,同时也助长了用水的浪费。应合理制定水价或合理制定居民用水定额管理制度措施,增收“超量水费”,超量越大,收费标准越高,充分利用价格杠杆的作用,减少水量的浪费。
  四、给水排水设计中的节水、节能措施
  1、建筑给水系统设计中合理的供水系统
  建筑给排水系统要想实现对建筑物进行供水这一目标,必须以充分利用市政管网的供水压力为前提。是否需要增加加压设备是由市政管网供水压力的大小来决定的。管网叠压供水和变频调速供水是我国目前普遍采用的两种加压设备。通过市政给水干管自用水头来达到节水目的的设备称为管网叠压供水,而通过变频技术达到节水目的的设备称为变频调速供水。依据实际情况来选用与之相配套的加压水泵,这样能够获得更好的节能效果。通常情况下,高层建筑利用系统分区来实现供水功能,通过加压系统对高区的建筑进行供水,而低区建筑则直接通过市政管网的给水水压来完成。减压阀能够取代分区高位水箱对高层建筑进行供水,这样不但简化了供水系统,还能有效地解决高位水箱占用建筑面积这一难题。在设计居民小区供水系统时,供水泵的布置必须符合实际情况并同小区热水系统相协调,从而有效地避免因供水管线过长所带来的能源耗费过高、水泵扬程较高及超压噪音等问题。
  2、热水供应系统中,减小冷水量的浪费问题
  热水系统中的无效冷水量问题比较严重。设计施工及管理等是导致该问题的主要原因。如果在设计热水供应系统时未将热水循环系统多环路阻力的平衡问题考虑在内,就会导致离加热设备较近环路中的循环流量出现短路现象,从而导致离加热设备较远的环路内水温降低;如果在计算和布置热水管网时不合理,就会造成混合配水装置冷热水的进水压力有天壤之别,在使用配水装置时,如果冷水压力高于热水压力,就必须先放掉大量的冷水才会获得正常温度的热水。在热水供应系统中,支管循环方式的节水效果最好,其次是立管循环,节水效果最差的为干管循环。在选择集中热水供应系统的循环方式时,应将节水效果、工程成本及建筑实际情况相结合,选择与之相适合的循环方式,尽最大努力地降低无效冷水量。   3、选择节水型卫生器具及新型节水龙头
  节水节能设备主要分为两部分,一部分是节水卫生器具,另一部分为配水管材。我们应在不影响卫生器具使用功能的基础上,尽量选用包括脚踏开关淋浴器和真空式坐便器等在内的新型节能卫生器具。对节水节能型卫生及配水器具进行选择时,应从节水性能、价格及使用者这三方面进行考虑,选用合适的水龙头,能够达到良好的节水节能效果。在水压相同的条件下,节水龙头的节水效果要明显高于普通水龙头,在静压较高或普通水龙头出水量较大的情况下,节水龙头的节水效果也越为明显。
  4、合理确定用水量的定额
  生活用水量定额标准,并非用水量越高越好。在城市供水中,根据城市供水规模大小不同,一般市政给水管网压力均在0.2~0.4MPa之间,只能满足3~5层多层建筑供水压力。现在城市城区的土地利用率均较高,城区住宅高层建筑增多,且一般多层住宅楼层均在5层以上,供水压力要求采用二次加压。合理利用市政管网压力,采用分区供水方式并采用新型供水设施,可以减少二次加压能耗。如市政管网压力为0.3MPa,则5层及以下楼层可采用市政管网直接供水,5层以上采用无负压变频供水设备供水。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。
  自来水管网供水范围较大,从经济技术及供水安全性方面考虑,城市管网系统供水压力一般为15m左右,正常情况下可直供到二层用户用水。设计部门应与市政主管部门充分沟通,准确掌握建筑周边市政资料,在满足用户用水量、水压安全性基础上,在市政水压直供范围内尽量直供。无负压变频供水装置是一种可以充分利用市政水压的新型供水方式。
  5、采用新型节水设备
  一方面,采用优质管材、阀门以往生活给水管道常使用的镀锌钢管容易生锈,会造成水质污染,长时间闲置后再使用时会有锈水放出导致浪费,同时接头处如果锈蚀也会漏水渗水。现在通常采用新型管材如铝塑复合管、钢塑复合管、不锈钢管、铜管、PP-R管、PE管、PVC-U管等就能很好地解决此类浪费问题。阀门是建筑给排水中最常用的配件之一,其类型和质量的好坏也能影响用水的质量。一般来讲,截止阀比闸阀关得严,闸阀比蝶阀关得严。在同等条件时,我们应当优先选用更能够节水的阀门。
  另一方面,采用节水节能型卫生器具和配水器材在满足使用功能的前提下,采用新型节水节能卫生器具和配水器材,如双冲洗量坐便器,气动和真空式大便器,充气或泡沫口水咀,脚踏开关淋浴器、节水延时自闭冲洗阀等等,均可以不同程度地起到节水节能的效果,例如真空式大便器就是利用真空节水技术,用空气代替大部分水,依靠真空负压产生的高速气水混合物,快速将洁具内的污水,污物冲吸干净,达到节约用水、排走污浊空气的功效。采用充气水龙头和泡沫口水龙头比普通水龙头节水25%。
  6、科学合理设置建筑配套消防系统
  生活给水系统和消防给水系统两者宜分别单独设置。在高层建筑给水设计中宜把生活给水系统和消防给水系统两者分别单独设置,因为2种给水系统对水压的要求不同,若合用一个系统为满足2种用水需要,势必造成水量或电能浪费,还会增加运行管理费用。消防贮水池宜单独设置或与游泳池、水景兼用,做到一水多用、重复利用及循环使用。因为在消防水与生活贮水池合建的情况下,会由于消防贮水量远大于生活贮水量而致使生活供水在贮水池中停留時间过长,造成水质的劣化,使给水系统用户用水端发生二次污染。而按标准定期更换贮水池中的全部存水(包括消防贮水)又会造成巨大浪费。
  以区域集中消防加压贮水系统取代各建筑物中的单个消防加压贮水系统,这样既可避免消防加压给各建筑设计带来的诸多技术问题,又可以节省工程建设和设备投资,降低运转费用,便于集中管理,同时可避免多座贮水池的大量消防贮水及定期换水而造成的浪费。
  7、采用新型节水设备
  当给水配件前水压过大,卫生器具不能按给水额定流量出流,就会出现超压出流现象,造成水量浪费。《建筑给水排水设计规范》第3.3.5条规定,高层建筑生活给水系统应竖向分区,各分区最低卫生器具配水点处的静水压不宜大于0.45MPa,特殊情况下不宜大于0.55MPa。而卫生器具的最佳使用水压宜为0.20~0.30MPa,也就是说大部分卫生器具都处于超压出流状态。超压出流的后果是卫生器具的实际出水流量是额定流量的3~4倍,因而造成水量的浪费。有效措施是控制给水系统配水点的出水压力,在配水点前安装节流孔板、减压阀等减压措施。根据北京建筑工程学院节水课题组的有关数据研究,得出配水点处静水压力大于0.15MPa时,水龙头流出水量明显上升。建议高层分区给水系统最低卫生器具配水点处静水压大于0.15MPa时,采取减压措施。
  (1)选择节水的卫生器具。最近几年,大便器冲洗水箱容积从过去的12~26L减至6-9L节水型的水箱,最小的4.5L的水箱已有在国外使用。我国目前推广应用6L坐便器系统的条件已经具备。再者坐便器的冲洗方式有了很大改变,冲洗效果好的有虹吸式、虹吸喷射式、虹吸涡旋式,均着眼于用较少的水量达到良好的冲洗效果。
  (2)新型节水龙头的应用。以新型节水龙头代替传统的老式螺旋式水龙头,手压、脚踏、肘动式水龙头,停水自动关闭水龙头和节流水龙头等,这些节水型水龙头都有较好的节水效果。
  五、结束语
  总之,建筑给排水工程中节水节能的方法是丰富多彩、五花八门的,不仅仅只有以上所涉及到的,它有着一个不断更新进步的过程,在不断探索创新中发展壮大,最后终会形成一套完整的体系。节水节能的潜能是无限的,只要敢于创新,勇于突发奇想,节水节能没有不可能。同时,当今社会是高速发展的社会,是现代科学技术突飞猛进的社会,是信息化的社会,是经济全球化的社会,这对节水节能来说,与其是一种挑战,还不如说是一种契机。合理利用这一契机,抓住机遇,采用现代新型技术,节水节能的效益将会上一个台阶。
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