高層建筑給水系統(tǒng)的節(jié)能及優(yōu)化設(shè)計(jì)研究

董艷

摘 要：隨著人口的數(shù)量的攀升和經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，水能源匱乏已經(jīng)成為一個(gè)全球性問(wèn)題，水能源供應(yīng)緊張不僅嚴(yán)重制約了經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，對(duì)于人們的生活也將構(gòu)成巨大的危險(xiǎn)。由于建筑水資源能耗約占整個(gè)社會(huì)能耗的1/3，因此建筑節(jié)能節(jié)水就顯得尤為重要。本文通過(guò)對(duì)高層建筑給水系統(tǒng)水量損失的現(xiàn)狀進(jìn)行分析，并結(jié)合當(dāng)前高層建筑給水工程中存在的問(wèn)題，提出了針對(duì)高層建筑給水系統(tǒng)節(jié)能和優(yōu)化設(shè)計(jì)的一些建議，希望對(duì)今后高層建筑給水系統(tǒng)施工優(yōu)化上提供一些有益的幫助，從而降低高層建筑水能量的浪費(fèi)，節(jié)約能源，促進(jìn)生態(tài)可持續(xù)發(fā)展。

關(guān)鍵詞：高層建筑；給水系統(tǒng)；節(jié)能；優(yōu)化設(shè)計(jì)

隨著經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，高層建筑的高度和層數(shù)也跟著不斷增加，需要的能耗也更是屢創(chuàng)新高，這就給建筑給水系統(tǒng)的設(shè)計(jì)施工提出了新的技術(shù)要求。高層建筑給水系統(tǒng)無(wú)論是在設(shè)計(jì)的深度上還是在技術(shù)的廣度上都遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)了一般的建筑給水，高層建筑給水系統(tǒng)中的加壓系統(tǒng)就極具代表性，其節(jié)能前景十分廣闊。在過(guò)去的給水設(shè)計(jì)中涉及節(jié)能的內(nèi)容很少，較為專業(yè)的節(jié)能措施也只是停留在依靠節(jié)水型衛(wèi)生器具方面，但隨著科技的不斷發(fā)展和人們對(duì)于節(jié)約能源意識(shí)的不斷增強(qiáng)，國(guó)家對(duì)于節(jié)能也越來(lái)越重視，一系列節(jié)能規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)的出臺(tái)，給水節(jié)能方面提供了理論依據(jù)和技術(shù)支持。但同時(shí)我們也應(yīng)當(dāng)清醒的看到，在高層建筑給水系統(tǒng)的節(jié)能和優(yōu)化方面有不少問(wèn)題還沒(méi)有得到有效的解決，這就需要我們進(jìn)一步研究和完善給水系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與應(yīng)用，為水能源的節(jié)約以及高效利用做出一些的貢獻(xiàn)。

1 高層建筑給水系統(tǒng)水量損失現(xiàn)狀

1.1 超壓出流現(xiàn)象不可避免，造成多種能源浪費(fèi)

簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)，超壓出流現(xiàn)象就是指當(dāng)給水配件前的壓力大于最低工作壓力時(shí)，給水配件在單位時(shí)間內(nèi)的出水量超過(guò)額定流量的現(xiàn)象。一般為了滿足高層建筑的供水需求，超壓出流現(xiàn)象是必然存在的。超壓出流不但會(huì)破壞給水系統(tǒng)中水量的正常分配，還可能引起管道連接處松動(dòng)造成漏水。高層建筑供水還必須通過(guò)水泵提供，超壓出流可能加大水泵工作的壓力，又會(huì)造成電能的浪費(fèi)。

1.2 給水管道及配套設(shè)備損壞導(dǎo)致的水能源浪費(fèi)

一方面管道及配件老化、破損會(huì)直接導(dǎo)致水量的損耗，尤其是埋在地下的管道，一旦破裂漏水都不容易被發(fā)現(xiàn)，造成大量水能源的浪費(fèi)。另一方面管道和配件不合理的使用，容易造成流量大于需要量的情況，造成浪費(fèi)。

1.3 給水方式選擇不合理導(dǎo)致的水能源浪費(fèi)

給水分區(qū)不合理，給水方式選擇不合理以及水泵機(jī)組選擇不合理都會(huì)在不同程度上造成水能源的浪費(fèi)，其中以水泵機(jī)組選擇不合理所造成的資源浪費(fèi)最為嚴(yán)重，不僅會(huì)造成水資源的流失同時(shí)會(huì)造成電力資源的浪費(fèi)，這一點(diǎn)在今后的設(shè)計(jì)中必須引起重視。

2 高層建筑給水系統(tǒng)節(jié)能及優(yōu)化的方向

（1）要在解決高層建筑給水系統(tǒng)超壓出流問(wèn)題的同時(shí)考慮投資成本的增加，采用的優(yōu)化設(shè)計(jì)要既節(jié)能又經(jīng)濟(jì)。如何降低設(shè)計(jì)成本的同時(shí)還能達(dá)到良好的節(jié)能環(huán)保效果是高層建筑給水系統(tǒng)優(yōu)化的重要方向。

（2）要重視節(jié)水、節(jié)能的給水設(shè)備及附件的研發(fā)和應(yīng)用，低成本高效能的新型管道材料的研發(fā)和應(yīng)用需要進(jìn)一步推廣。

（3）面對(duì)高層建筑給水條件以及環(huán)境的變化，采用何種給水方式更為經(jīng)濟(jì)和節(jié)能，如何設(shè)計(jì)更為合理的給水系統(tǒng)來(lái)滿足人們不斷增長(zhǎng)的用水需求，是設(shè)計(jì)工作者研究的方向。

（4）給水系統(tǒng)的節(jié)能還需要綜合利用市政水壓，具體需要采取怎樣的方式才能更為合理的利用這部分能源需要根據(jù)具體得到情況再進(jìn)行設(shè)計(jì)研究。

（5）利用計(jì)算機(jī)等高新科技對(duì)管網(wǎng)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，將高層建筑給水系統(tǒng)和水利管網(wǎng)中的其他設(shè)施進(jìn)行合理的配置和優(yōu)化利用，以達(dá)到節(jié)水節(jié)能的目的。

3 高層建筑給水系統(tǒng)的節(jié)能以及優(yōu)化設(shè)計(jì)研究

隨著建筑業(yè)的高速發(fā)展，對(duì)建筑給水技術(shù)提出更高的要求是必然趨勢(shì)，為了更好的適應(yīng)和推動(dòng)高層建筑的發(fā)展，就必須不斷改進(jìn)和提高高層建筑給水技術(shù)，使高層建筑給水技術(shù)水平得到更高層次的提升。

3.1 給水系統(tǒng)優(yōu)化

（1）高層建筑給水系統(tǒng)的合理分區(qū)。各分區(qū)最低衛(wèi)生器具配水點(diǎn)處的靜水壓不宜大于0.45MPa，特殊情況下不宜大于0.55MPa。水壓大于0.35MPa的入戶管，最好設(shè)置減壓或調(diào)壓設(shè)施，減壓閥設(shè)定壓力最好在0.15MPa左右，如不需設(shè)置減壓閥層，壓力設(shè)定最好在0.15～0.35MPa之間。

（2）減壓閥的設(shè)置。減壓閥前應(yīng)當(dāng)設(shè)有控制閥、過(guò)濾網(wǎng)和壓力表，減壓閥后應(yīng)當(dāng)設(shè)有壓力表和控制閥，減壓閥的設(shè)置部位最好便于查看和維修。給水分區(qū)用減壓閥應(yīng)當(dāng)兩組并聯(lián)設(shè)置，且不設(shè)置其他通管。

（3）減壓閥的選擇。給水豎向分區(qū)可以采用可調(diào)式減壓閥或者比例式減壓閥。人戶管或配水支管減壓時(shí)，最宜采用可調(diào)式減壓閥，減壓閥的閥前后壓差不應(yīng)大于0.4MPa，要求安靜的場(chǎng)所不應(yīng)大于0.3MPa，而采用比例式減壓閥時(shí)減壓比例最好小于4：1。

3.2 節(jié)能的給水方式

（1）直接給水方式。直接給水是最經(jīng)濟(jì)、最簡(jiǎn)單的給水方式，優(yōu)點(diǎn)是從室外給水管網(wǎng)直接給水可以充分利用室外管網(wǎng)的壓力，節(jié)約能源。缺點(diǎn)是系統(tǒng)內(nèi)部沒(méi)有水量貯備設(shè)施，一旦室外管網(wǎng)停水室內(nèi)也會(huì)立即斷水。當(dāng)室外管網(wǎng)的水壓和水量能夠長(zhǎng)時(shí)間滿足室內(nèi)建筑要求并且建筑內(nèi)部給水沒(méi)有其他特殊要求的可以采用直接給水的方式。

（2）氣壓給水方式。優(yōu)點(diǎn)是不要求設(shè)置高位水箱，設(shè)置位置較為自由不受限制，封閉性好，水質(zhì)不易受到污染并且有貯水能力。缺點(diǎn)是占用空間較大，水壓波動(dòng)頻繁，水泵平均效率較低，給水安全性能不強(qiáng)，能耗較大。當(dāng)室外給水管網(wǎng)壓力不能滿足建筑內(nèi)部給水管網(wǎng)所需水壓，室內(nèi)用水不均勻并且不合適設(shè)置高位水箱的情況下可以采用氣壓給水方式。

（3）變頻調(diào)速泵給水方式。優(yōu)點(diǎn)是升壓設(shè)備集中設(shè)置便于維修和管理，不再需要水箱節(jié)約空間的占用，給水自稱系統(tǒng)、互補(bǔ)影響，給水安全性能較高。缺點(diǎn)是總壓水線長(zhǎng)，設(shè)備維修較為復(fù)雜，維修成本也比較高。高層建筑給水多用此種方式。

（4）水泵、水箱聯(lián)合給水方式。優(yōu)點(diǎn)是水泵能夠及時(shí)向水箱給水，可以縮小水箱的容積，水泵的出水量也比較穩(wěn)定，能夠保持高效運(yùn)行。缺點(diǎn)是系統(tǒng)復(fù)雜，管理繁瑣，投資較大，并且水箱給水容易造成二次污染而影響水質(zhì)。如果對(duì)用水質(zhì)量和健康有較高的要求則不提倡采用水泵、水箱聯(lián)合給水的方式。

上述四種給水方式各有利弊，在具體工程設(shè)計(jì)當(dāng)中，考慮節(jié)能節(jié)水的同時(shí)，還需要兼顧其他因素。因此要結(jié)合建筑物提供的條件、用水特點(diǎn)等因素綜合考慮選用合理的給水方式。其實(shí)我們可以通過(guò)技術(shù)來(lái)突破各種給水方式的弊端，綜合運(yùn)用各種給水方式的有點(diǎn)，采用高位水箱加變頻調(diào)速泵的給水方式，這樣既可以保證給水的穩(wěn)定與安全，又可以保證供水質(zhì)量。

3.3 給水設(shè)備的優(yōu)化

（1）變頻調(diào)速水泵（組）的選型和搭配

在變頻調(diào)速水泵的選擇方面，應(yīng)當(dāng)選配比轉(zhuǎn)數(shù)較為適中，效率高，配備電動(dòng)機(jī)功率相對(duì)小的水泵。在變頻調(diào)速水泵的搭配方面，應(yīng)當(dāng)根據(jù)主泵高效區(qū)的流量范圍與設(shè)流量的變化范圍之間的比例關(guān)系確定水泵組的數(shù)量，水泵組一般設(shè)主泵2～4臺(tái)，同時(shí)要準(zhǔn)備一臺(tái)給水能力不小于最大一臺(tái)主泵的備用泵。恒壓給水時(shí)可以采用同一型號(hào)主泵，變壓給水時(shí)可以采用不同型號(hào)的主泵。多臺(tái)泵組的情況下既可以采用單臺(tái)變頻，其余工頻的方式運(yùn)行，也可采用兩臺(tái)或多臺(tái)變頻的方式運(yùn)行。

（2）節(jié)水器材的使用

采用節(jié)水器材不僅節(jié)水還可以達(dá)到節(jié)能的效果，例如：大、小便器可以采用節(jié)水型產(chǎn)品，坐便器水箱容積可以限制在6升以下；水池、水箱溢流水位均設(shè)報(bào)警裝置，以防止器材故障時(shí)長(zhǎng)時(shí)間溢水；衛(wèi)生間同時(shí)可以采用紅外感應(yīng)出水裝置，便于節(jié)水節(jié)能。當(dāng)然節(jié)水器材的使用也要根據(jù)具體情況來(lái)設(shè)置，節(jié)水節(jié)能是一方面，便于使用才是目的，盲目使用節(jié)能器材而忽視實(shí)用性也是一種無(wú)形的資源浪費(fèi)。

（3）清潔能源的有效利用

太陽(yáng)能是公認(rèn)的清潔能源，也是當(dāng)下利用率較高的能源種類，采用太陽(yáng)能作為熱源供應(yīng)生活熱水已經(jīng)成為一項(xiàng)節(jié)能新技術(shù)并得到了廣泛的應(yīng)用。特別是高層建筑的給水系統(tǒng)，在綜合考慮技術(shù)因素和經(jīng)濟(jì)性能的前提下，增加太陽(yáng)能能源利用也是一個(gè)不錯(cuò)的選擇。

3.4 突出高層建筑本身的節(jié)水功能

建筑自身節(jié)水功能體現(xiàn)在家庭廢水的回收和雨水的收集利用上，通過(guò)回收廢水的再利用和自然雨水的再利用可以形成一個(gè)綠色管網(wǎng)，既可以節(jié)約水資源減輕居民水費(fèi)壓力，同時(shí)還可以減輕市政管網(wǎng)壓力。

4 結(jié)束語(yǔ)

當(dāng)前水資源匱乏形勢(shì)緊迫，節(jié)水節(jié)能勢(shì)在必行，因而科技節(jié)水、科學(xué)用水才是建筑節(jié)水的有效途徑。高層建筑給水系統(tǒng)的節(jié)能及優(yōu)化設(shè)計(jì)前景還是令人欣喜的，在實(shí)踐應(yīng)用中還需要不斷摸索，使節(jié)水節(jié)能的理念推廣并應(yīng)用到每一個(gè)環(huán)節(jié)，促進(jìn)社會(huì)經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展。

參考文獻(xiàn)

[1]鄧雙黔.高層建筑給水系統(tǒng)的節(jié)能及優(yōu)化設(shè)計(jì)研究.中華民居（下月刊）[J].2013（2）.

[2]何英.淺談高層建筑給水系統(tǒng)的節(jié)能設(shè)計(jì).科技與企業(yè)[J].2012（6）.

[3]王玨，朱志峰.高層建筑給水系統(tǒng)的節(jié)能與優(yōu)化.科技信息[J].2011（4）.

[4]曹楊.高層建筑給水系統(tǒng)的節(jié)能及優(yōu)化設(shè)計(jì)研究.西華大學(xué)[D].2010.

[5]黃婷.高層建筑洪水系統(tǒng)節(jié)能研究.天津大學(xué)[D].2011.

[6]雷燕.高層建筑給水系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要求.科技創(chuàng)新與應(yīng)用[J].2012（10）.