建筑給排水工程中的節(jié)水節(jié)能技術(shù)探討

張 明，肖光輝，李春寶

（中國石油大學(xué)儲運與建筑工程學(xué)院土木工程系，山東青島 266580）

1 建筑給排水工程中的節(jié)水節(jié)能概念

建筑節(jié)水節(jié)能作為促進國內(nèi)經(jīng)濟蓬勃發(fā)展的重要國策之一，指在項目建設(shè)設(shè)計、規(guī)劃、新建和改造甚至在項目竣工之后使用過程中，通過對節(jié)能型建筑材料、建筑工藝和建筑設(shè)備的采用，將建筑節(jié)水節(jié)能落實好，使保溫隔熱性能以及給排水系統(tǒng)效率得到有效提高，并充分利用二次能源，替代不可再生能源，在環(huán)境質(zhì)量以及建筑物給排水功能不受影響的前提下，降低建筑物給排水系統(tǒng)所消耗能量。

現(xiàn)階段，伴隨我國社會經(jīng)濟發(fā)展，我國對水資源需求亦在不斷增大，同時我國又面臨人均水資源嚴重短缺這一嚴峻形勢，因此，保護利用好水資源，努力實現(xiàn)可持續(xù)化發(fā)展道路。因此，在建筑給排水中的節(jié)水節(jié)能技術(shù)應(yīng)用有著至關(guān)重要作用。

2 建筑給排水節(jié)水節(jié)能的重要性

2.1 在國家宏觀調(diào)控上

近三十年，我國經(jīng)濟發(fā)展迅猛，經(jīng)濟結(jié)構(gòu)產(chǎn)業(yè)鏈變動過快，能源消耗量過大，走“先污染后治理”道路，形成經(jīng)濟發(fā)展與生態(tài)環(huán)境的不協(xié)調(diào)，導(dǎo)致水資源在空間分布上的不均等，嚴重制約給我過國內(nèi)經(jīng)濟發(fā)展。目前我國國內(nèi)發(fā)展達到瓶頸期，環(huán)境污染，社會問題日益暴露，不利于生態(tài)可持續(xù)發(fā)展。因此，為了樹立科學(xué)發(fā)展觀，形成可持續(xù)化發(fā)展，我國近幾年提出“低碳建筑”，這是國家在宏觀調(diào)控建筑業(yè)與生態(tài)，經(jīng)濟方面的有力措施，低碳建筑指在不影響正常建筑結(jié)構(gòu)使用，建筑建造，建筑設(shè)備制造的生命周期內(nèi)，減少水源，能源消耗量，在根本上降低CO2排放，為全面建設(shè)可持續(xù)化經(jīng)濟提供有力保證。國家調(diào)控重點在于經(jīng)濟的可持續(xù)化和國家綜合實力的提升，房地產(chǎn)行業(yè)在給排水上的節(jié)水節(jié)能措施能有效降低各能源消耗量，實現(xiàn)低碳建筑，發(fā)展我國城鎮(zhèn)建設(shè)和營造綠色生態(tài)環(huán)境。

2.2 在人類生活發(fā)展上

建筑給排水的節(jié)水節(jié)能設(shè)計是建筑可持續(xù)化發(fā)展戰(zhàn)略的重要實現(xiàn)，是社會經(jīng)濟發(fā)展的長遠戰(zhàn)略目標。深刻認知國內(nèi)水資源現(xiàn)狀，優(yōu)化給排水功能設(shè)計及完善是快速發(fā)展經(jīng)濟，節(jié)約國家資源的重要任務(wù)，關(guān)系到人類發(fā)展與生存。人類生存與發(fā)展離不開水資源和相應(yīng)能源支持，前期過度開采和過度使用導(dǎo)致的生態(tài)失衡帶來的影響日益體現(xiàn)在水資源匱乏上，引用淡水比例的下降更充分體現(xiàn)出人類生存的困境，建筑生活給排水技術(shù)深入落實建筑施工中，從長遠利益角度考慮給排水設(shè)計無疑成為人類生存之重點。建筑給排水節(jié)水節(jié)能設(shè)計在影響人類生活發(fā)展的同時，對生態(tài)環(huán)境的營造起到保護作用。

3 建筑給排水存在的問題探析

3.1 由于建筑生活用水存在分布范圍大，管理難度大等特點，對城市生活用水廣大用戶來說，大部分人認為水是取之不盡、用之不竭的自然資源，沒必要節(jié)約珍惜，因此節(jié)約用水意識較為淡??；對政府部門和節(jié)水部門也僅僅停留在口頭號召上，具體實施方法少，缺少明顯實效。

3.2 水價不合理；水價低廉亦是造成水量浪費重要原因之一。由于我國現(xiàn)階段民眾經(jīng)濟水平大幅度提升，但水價上升并未與之匹配，導(dǎo)致民眾不注重節(jié)約節(jié)水；目前，許多城市自來水售價和制水成本形成嚴重逆差，低水價政策繼續(xù)實行，不僅有礙社會經(jīng)濟效益提升，同時也助長用水資源的浪費；在確保民眾能用水基礎(chǔ)上更應(yīng)制定合理水源價位，或合理制定居民用水定額制度措施，增收“超量水費”，超量水費單價隨用水量增加而相應(yīng)提升，充分利用價格杠桿作用，減少水資源浪費。

4 強化建筑給排水節(jié)水節(jié)能系統(tǒng)方案探析

4.1 建筑給排水施工技術(shù)上

施工技術(shù)的改革對給排水應(yīng)用提供結(jié)構(gòu)空間，在實際中共過程中應(yīng)做好如下幾點：

4.1.1 分區(qū)減壓

現(xiàn)代化建筑向高層化，節(jié)能化，效率化方向發(fā)展，因此在施工技術(shù)上各個供水系統(tǒng)對水壓要求不同，例如：高層建筑與多層建筑在供水系統(tǒng)上有二次供水，生活供水，消防供水系統(tǒng)區(qū)別，針對多層建筑和高層建筑，分區(qū)進行供水設(shè)計。對于生活供水和消防供水，由于兩者適應(yīng)供水壓強不同，消防用水在700～800kpa左右，而生活供水一般為300～400kpa區(qū)間，由于消防供水的高壓性，如果不進行分區(qū)減壓，在很大程度上造成水源流向，流量失控，給排水系統(tǒng)出現(xiàn)浪費現(xiàn)象。

4.1.2 分區(qū)變頻

現(xiàn)階段市政部門給排水只能滿足六層以下建筑需求，針對高層建筑采取二次增壓即二次供水方式，但傳統(tǒng)增壓技術(shù)采用水泵水箱聯(lián)合增壓供水方式，即通過水泵把水提致高位水箱，再由此向下供水，必須保證電動機頻繁啟動和工作，對電能過于浪費。

隨著技術(shù)改革和設(shè)備日益先進，眾多施工單位采取變頻供水設(shè)備，變頻調(diào)速水泵通過控制速度達到流量控制的功能，由供水量的多少對水泵自行提速或降速，變頻器通過控制器傳送的信號調(diào)節(jié)水流速度，避免傳統(tǒng)供水系統(tǒng)中電動機頻繁運作造成的電能損耗，合理匹配樓層區(qū)域官網(wǎng)壓力，在不影響生活功能下有效實現(xiàn)節(jié)水節(jié)能，達到節(jié)水節(jié)能效果。

4.2 運用中水系統(tǒng)進行節(jié)水

中水，即是對各生活污水進行收集、處理，并讓其達到標準水質(zhì)標準，能在一定范圍內(nèi)循環(huán)使用的非飲用水，稱之為中水；中水多運用于園林灌溉，汽車清洗等?，F(xiàn)階段，可通過對中水系統(tǒng)采用，使污、廢水實現(xiàn)水質(zhì)資源化，達到節(jié)約用水以及環(huán)境保護目的。

當前，國內(nèi)一些缺水城市已將中水設(shè)施建設(shè)納入城市總體規(guī)劃之中，要求在新建項目時，盡可能配套中水設(shè)施系統(tǒng)；同時，為提升總體經(jīng)濟效益，在進行中水設(shè)施建設(shè)過程中，應(yīng)考慮水量集中這一現(xiàn)實問題。據(jù)有關(guān)部門調(diào)查，在采用中水系統(tǒng)后，各單位用水量均有明顯下降。通過對表1 的分析，可見，中水系統(tǒng)的運用對整體環(huán)境效益以及社會效益均有著不可估量影響。

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公共建筑以及居住小區(qū)通常采用的中水水源均為優(yōu)質(zhì)雜排水，在實際建筑中使用的中水處理工藝一般指生化處理方式和物化處理方式，即通過生化凈化和通過武力凈化方式。具體選型應(yīng)結(jié)合綜合技術(shù)管理、成本和所占面積等多方面考慮，以選擇最佳中水處理工藝。

自1985年以來，西歐各國和日本等地區(qū)和國家相繼展開雨水收集和提取的研究。多年研究看來，將雨水集中收集并加以利用，采用就近收集、就近處理、就近循環(huán)等方式將中水廣泛運用于清洗車輛、綠化和噴淋街道等方面。另外雨水收集也會碰到成本回收較慢情況，例如：在降雨量不高或用水量不大區(qū)域，雨水集蓄成本回收就會比較慢。

4.3 進行系統(tǒng)節(jié)能

建筑給排水系統(tǒng)除去建筑節(jié)水外，還包括：給水系統(tǒng)和污水處理系統(tǒng)節(jié)能方面。主要體現(xiàn)于水泵和其余用電設(shè)備節(jié)能上；生活熱水節(jié)能則主要體現(xiàn)于水加熱器節(jié)能方式上；對于空調(diào)冷卻循環(huán)水系統(tǒng)節(jié)能則應(yīng)選擇高效水泵以及給排水協(xié)調(diào)優(yōu)化設(shè)計；為防止建筑水質(zhì)污染，建筑給水系統(tǒng)入口處應(yīng)設(shè)計倒流防止器，防止建筑水質(zhì)受到污染。

熱水系統(tǒng)節(jié)水節(jié)能主要包括于以下兩方面：

4.3.1 在熱水供應(yīng)循環(huán)方式方面：

在建筑設(shè)計初期，熱水循環(huán)包含：立管+干管循環(huán)，支管+立管+干管循環(huán)以及干管循環(huán)這三種循環(huán)方式。而根據(jù)大量社會實踐顯示，干管循環(huán)浪費水量為三種最多，支管+立管+干管循環(huán)方式最少，立管+干管循環(huán)則居于兩者中間，但出于建筑施工過程中的支管+立管+干管循環(huán)模式工程造價較高，出于建筑整體經(jīng)濟效益考慮，建議在項目設(shè)計中，熱水供應(yīng)系統(tǒng)應(yīng)設(shè)為干管+立管熱水循環(huán)。

為達到節(jié)水節(jié)能目的，在進行熱水供應(yīng)系統(tǒng)設(shè)計時，應(yīng)保證各配水點處冷熱水壓力平衡。為使水壓一致，在建筑項目設(shè)計階段，熱水分區(qū)供應(yīng)中的冷、熱水系統(tǒng)應(yīng)盡量保持統(tǒng)一一致，各分區(qū)加熱器以及貯水罐均應(yīng)由同區(qū)專用給水系統(tǒng)專管供于；兒子啊實際供水過程中，當供水量無法滿足需求時，盡量采取合理設(shè)置減壓閥等相關(guān)措施，以確保熱水壓力均衡；

大量實踐證明表示，熱水供應(yīng)循環(huán)體系在高層，多層建筑中廣泛使用，對建筑設(shè)施及其相關(guān)設(shè)備的節(jié)水節(jié)能有良好市場表現(xiàn)，是現(xiàn)階段較為先進的節(jié)能技術(shù)。

4.3.2 加強太陽能熱水器節(jié)能技術(shù)的研制與推廣

現(xiàn)階段，太陽能熱水器已廣泛運用于廣大用戶，太陽能以其清潔性和節(jié)約性成為現(xiàn)代化建筑的新寵，利用太陽能進行生活熱水熱源，既體現(xiàn)建筑節(jié)約性能又體現(xiàn)生態(tài)性能。

集熱器、儲水箱、給水箱和循環(huán)泵配水管是構(gòu)成熱水器的幾大要素，太陽能熱水器已經(jīng)過三個發(fā)展時期，分為：第一階段：箱式集熱器，但技術(shù)原始、效率較低；第二階段：管板式太陽能集熱器，利用集熱技術(shù)加以技術(shù)改進，效率達40%以上，優(yōu)點：價格便宜、壽命較長，缺點：熱損失大，在冬季以及陰天無法正常使用，易損壞；第三階段：真空管式集熱器，其中可分為玻璃套金屬管式和全玻璃式，基本可做到減少熱損失，提高效率等，但價格也會相應(yīng)較高。

太陽能的節(jié)能效果跟熱水器安裝方式也有關(guān)系。針對多層建筑而言，太陽能進行分散設(shè)置，在樓梯等公共部位應(yīng)設(shè)管道井，太陽能進出管道應(yīng)設(shè)在管井內(nèi)，每戶太陽能集熱板和熱水箱都應(yīng)設(shè)置在內(nèi)。而針對于高層建筑，除上部幾層可設(shè)置分散太陽能外，其余層次均可采取集中供熱太陽能熱水系統(tǒng)。對于高層建筑太陽能利用分為直接和間接兩種。

直接利用指把幾組串連集熱太陽能聚熱板置于整個平面上，并在樓梯間頂部設(shè)置水箱間，并且采用水箱內(nèi)電輔助加熱等設(shè)備，采用上供下回方式；間接利用即為太陽能板集中置于屋面與景觀結(jié)合，置于小區(qū)內(nèi)道路架空間上部，熱器熱水箱則應(yīng)設(shè)于地下室設(shè)備間內(nèi)，并制備好熱水用變頻泵送往各用戶。

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