建筑給水工程的節(jié)水節(jié)能方法分析

曹 楊,李太富,方 俐

(1.西華大學(xué)能源與環(huán)境學(xué)院成都 610039;2.中國華西工程設(shè)計建設(shè)有限公司成都 610081)

1 建筑給排水系統(tǒng)中水電資源浪費(fèi)現(xiàn)狀及原因

1.1 超壓出流現(xiàn)象

建筑內(nèi)部給水系統(tǒng)的壓力,必須能將需要的水量輸送到建筑物內(nèi)最不利點(diǎn)的用水設(shè)備處,并保證有足夠的工作水頭。衛(wèi)生器具給水額定流量是按照衛(wèi)生器具用途和使用要求而規(guī)定的衛(wèi)生器具給水配件單位時間的出水量。最低工作壓力是為基本上滿足衛(wèi)生器具使用要求而規(guī)定的給水配件前的工作壓力。給水配件前的壓力大于最低工作壓力,給水配件在單位時間內(nèi)的出水量超過額定流量的現(xiàn)象,稱超壓出流現(xiàn)象[1]。該流量與額定流量的差值,為超壓出流量。為了滿足最不利點(diǎn)水頭的要求,超壓出流現(xiàn)象必然存在。超壓出流現(xiàn)象不但會破壞給水系統(tǒng)中水量的正常分配,因超壓出流的水未產(chǎn)生任何效益,即為無效水量。而且當(dāng)水壓過大時,水龍頭啟閉時易產(chǎn)生水擊及管道振動,使得閥門和給水龍頭等磨損較快,縮短使用壽命,并可能引起管道連接處松動漏水,加劇了水的浪費(fèi)。在高層建筑中,高區(qū)的供水還必須由水泵提供,提升這部分無效水量又直接造成了電能的浪費(fèi)。

1.2 給水管道及附件的損壞導(dǎo)致水量浪費(fèi)

管道的老化及生銹,閥門、水表、龍頭等的破損導(dǎo)致水量的損耗。給水管道在管子接縫處及法蘭、閥門連接處都會有不同程度的漏水現(xiàn)象。尤其埋于地下的的管道破裂漏水更不易被發(fā)現(xiàn),造成極大的水資源浪費(fèi);其次是給水附件的不合理選擇,造成實(shí)際出流量遠(yuǎn)大于需要的用水量,造成水量的浪費(fèi)。

1.3 加壓貯水系統(tǒng)選擇不合理造成浪費(fèi)

目前新修高層建筑的消防加壓系統(tǒng)一般都是各號樓單獨(dú)設(shè)置,這就造成工程建設(shè)和設(shè)備投資及運(yùn)轉(zhuǎn)費(fèi)用過高,并且多座貯水池的大消防貯水及定期換水也造成了嚴(yán)重的水電資源的浪費(fèi)。再加上一些設(shè)計人員只求符合設(shè)計規(guī)范,沒有考慮到設(shè)備及管道的投資以及后期運(yùn)轉(zhuǎn)上的資源消耗。比如給水方式選擇的不合理,給水分區(qū)的不合理,以及選擇水泵機(jī)組的不合理都造成了不同程度資源的浪費(fèi)。尤其以水泵機(jī)組選擇不合理造成資源浪費(fèi)最為嚴(yán)重,因?yàn)樗脵C(jī)組的運(yùn)轉(zhuǎn)是靠電能以維持,在整個給水工程中 95%～98%的電能是用來維持水泵的運(yùn)轉(zhuǎn),因此在設(shè)計時這方面必須引起重視。

2 節(jié)能措施的分析

2.1 充分利用市政給水管網(wǎng)的流出水頭

目前,我國城市的自來水管壓力在非高峰期用水時,市政給水管網(wǎng)壓力一般能在0.15～0.35MPa,此壓力值可以滿足高層建筑的低區(qū)以及部分多層建筑的供水要求,可以充分利用。在高層建筑中,切不能將管網(wǎng)出水直接引入貯水池中,白白將市政管網(wǎng)的流出水頭損失掉。在有條件的地方,經(jīng)有關(guān)主管部門批準(zhǔn),可以引入 WWG型無負(fù)壓給水設(shè)備。無負(fù)壓給水設(shè)備是直接串聯(lián)到市政給水管網(wǎng)或原有管網(wǎng)上加壓,有效利用原有管網(wǎng)壓力達(dá)到節(jié)能的目的而對市政給水管網(wǎng)或有壓管網(wǎng)不產(chǎn)生負(fù)壓,能穩(wěn)定和調(diào)節(jié)流量的給水設(shè)備。WWG型無負(fù)壓給水設(shè)備節(jié)電效果可達(dá) 50%～90%,節(jié)水可達(dá) 13%以上,而且在停電的情況下可以達(dá)到不停水的效果。

2.2 合理確定給水系統(tǒng)的垂直分區(qū)及減壓節(jié)流問題

高層建筑給水系統(tǒng)垂直分區(qū)的目的,是保證給水設(shè)備和衛(wèi)生器具的正常使用,避免壓力過高,出現(xiàn)不必要的能量浪費(fèi)。同時避免衛(wèi)生器具供水大大超過額定流量,造成水量浪費(fèi)。分區(qū)壓力過高,不僅使衛(wèi)生器具出水過猛,而且在啟閉衛(wèi)生器具時易產(chǎn)生水擊,甚至使管件破裂、衛(wèi)生器具部件損壞,增加維修量。所以在設(shè)計時,垂直分區(qū)壓力值一定要適宜[2]。然而為了達(dá)到最不利點(diǎn)的流出水頭,其他管段超壓現(xiàn)象必定存在,這就涉及到需要設(shè)計人員更合理的分區(qū)以減小超壓現(xiàn)象造成的危害。為了達(dá)到規(guī)范規(guī)定的關(guān)于管段和衛(wèi)生器具承壓的要求,目前采用的最有效的措施就是設(shè)置減壓孔板或者減壓閥門,但在減壓閥門前的管段必定也是處于高壓狀態(tài),通過減壓閥,白白削減掉了這部分勢能。是否能將這部分勢能轉(zhuǎn)化為電能,直接為電磁減壓閥提供電源,這還有待研究探索。

2.3 合理設(shè)計水泵的運(yùn)行參數(shù)及管網(wǎng)的管徑

在不設(shè)調(diào)節(jié)水箱的供水方式中應(yīng)選用高效節(jié)能的變速水泵。通過合理設(shè)定水泵參數(shù)優(yōu)化配置可避免恒速泵給水系統(tǒng)中水泵始終按最不利工況運(yùn)行所引起的水量、電能浪費(fèi)的問題,在各類資源緊缺的今天有著廣闊的前景。同樣,在熱水供應(yīng)系統(tǒng)中,隨著水泵自控技術(shù)及各種監(jiān)測儀表和新型感溫材料的出現(xiàn),循環(huán)水泵的運(yùn)行也可采用變流量變揚(yáng)程的自動控制系統(tǒng)?？梢钥紤]在配水龍頭處裝設(shè)簡易的水流指示器或在最遠(yuǎn)配水點(diǎn)處裝設(shè)感溫元件,把信號傳遞至循環(huán)水泵的控制系統(tǒng),根據(jù)熱水的不同配水工況命令水泵時停時轉(zhuǎn)隨機(jī)改變其運(yùn)行參數(shù),從而節(jié)省電耗。采用變頻調(diào)速裝置比一般供水設(shè)備節(jié)電 10%～40%。有的設(shè)計人員或者施工人員圖節(jié)省管材,故意把管徑縮小一個型號,雖然也能達(dá)到高層建筑最不利點(diǎn)的流出水頭,但由于管徑的縮小,提升同樣重量的水所消耗的電能就要多很多。而在自動噴水滅火系統(tǒng)中,按正常計算所選用的管徑,確實(shí)符合最不利點(diǎn)的噴水強(qiáng)度,但經(jīng)核算,需要放大一號管徑才能符合規(guī)范[3]里“9.1.4”條:“最不利點(diǎn)作用面積內(nèi)任意四個噴頭圍合范圍內(nèi)的平均噴水強(qiáng)度輕,中危險級不應(yīng)低于本規(guī)范表5.0.1規(guī)定值的 85%”要求。所以,無論從經(jīng)濟(jì)角度還是從安全角度考慮,管徑是需要放大一號的。

2.4 充分利用太陽能資源

太陽能作為清潔能源,取之不盡,用之不竭,是節(jié)能的重要的途徑。而今太陽能對于供水最有效的利用就是太陽能熱水器,太陽能熱水器是由集熱器、儲水箱、給水箱、循環(huán)管、循環(huán)泵、配水管等組成。我國大部分地區(qū)均處北緯 40°以北,日照時間較長,均適合推廣太陽能熱水器。昆明月半灣高層住宅小區(qū)工程[4]合理地把太陽能運(yùn)用到了高層住宅建筑供水中,在此小區(qū)中,通過利用太陽能,用戶平均每日節(jié)約電量達(dá) 7°之多,小區(qū)全年同比節(jié)約用電 237×104KW·h,相當(dāng)于年節(jié)約標(biāo)準(zhǔn)煤近 1000 t。

3 節(jié)水措施的分析

3.1 開發(fā)中水資源

建筑中水系統(tǒng)是很有效的水資源可持續(xù)利用系統(tǒng),它將建筑物內(nèi)的污水、廢水加以收集、處理,實(shí)現(xiàn)生活污水、廢水的重復(fù)利用,既節(jié)省水資源,又保護(hù)環(huán)境,具有明顯的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益。盡管中水系統(tǒng)初期投資增加,但是從長遠(yuǎn)角度來看,其成本費(fèi)用還是低于直接使用自來水的成本費(fèi)用,而且實(shí)現(xiàn)了資源的可持續(xù)發(fā)展。其次是雨水的利用,雨水利用就是將雨水收集起來,經(jīng)過一定的設(shè)施和藥劑處理后,得到符合水質(zhì)指標(biāo)的水得以利用的過程,類似于中水,處理后的雨水作為一種可以利用的水資源可以用于廁所沖洗、城市綠化、景觀用水以及其他適應(yīng)中水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)的用水,以減少自來水的用水量,減輕污水處理費(fèi)用。目前,世界上許多國家都展開了對雨水利用的研究,以節(jié)約水資源。

3.2 加強(qiáng)水表的管理

水表的設(shè)置對水量的控制起著重要的作用。增加小區(qū)進(jìn)戶總水表,通過與各戶水表進(jìn)行水量平衡分析,有利于查出漏水隱患。其次水表計量的精確性關(guān)系到對漏損控制的評價和采用的對策,為此應(yīng)采取有效措施提高水表計量的準(zhǔn)確度。

3.3 利用經(jīng)濟(jì)杠桿促進(jìn)節(jié)水

我國現(xiàn)行水價偏低,根據(jù)人均用水量標(biāo)準(zhǔn)估算,每人每天的水費(fèi)僅為 0.2元,水的低價格完全不能體現(xiàn)水的實(shí)際價值,不利于人們節(jié)水意識的形成,就節(jié)水的經(jīng)濟(jì)效益而言也是微不足道。美國的一項研究認(rèn)為,通過計量和安裝節(jié)水裝置,家庭用水量可降低l1%,如果水價增加一倍,家庭用水可再降低 25%。因此應(yīng)合理制定水價或合理制定居民用水定額管理制度措施,如實(shí)行“超定額累進(jìn)加價制度”或者采用階梯式或季節(jié)式水價等,充分利用價格杠桿的作用來提高人們節(jié)水的意識,達(dá)到節(jié)水的目的。

4 結(jié)束語

建筑業(yè)作為我國經(jīng)濟(jì)發(fā)展的支柱產(chǎn)業(yè),正在飛速發(fā)展,而人們對供水量和水質(zhì)的要求以及消防的要求也在不斷擴(kuò)展,這就對設(shè)計人員、施工人員以及監(jiān)理提出了更高的要求,不僅要符合規(guī)范規(guī)定的要求,更要把好校核關(guān),努力做到既為投資方節(jié)約成本又避免能源的浪費(fèi)。而目前節(jié)約能源的關(guān)鍵除了節(jié)水節(jié)能技術(shù),還要加強(qiáng)人們的節(jié)水節(jié)能意識和改變用水習(xí)慣,應(yīng)倡導(dǎo)節(jié)約資源,杜絕浪費(fèi)。

[1]郭莉莉.建筑能耗現(xiàn)狀及節(jié)能潛力[J].鐵道工程學(xué)報,2006(4)

[2]李亞峰,蔣白懿.高層建筑給水排水工程[M].化工出版社,2004

[3]GB 50084-2001自動噴水滅火系統(tǒng)設(shè)計規(guī)范[S]

[4]王秀祥,鄒國瑞.挑戰(zhàn)高層住宅熱水節(jié)能極限[N].云南經(jīng)濟(jì)日報,2008