建筑給排水節(jié)能節(jié)水技術(shù)探討

夏宏志

(中鐵第五勘察設(shè)計(jì)院集團(tuán)有限公司,北京 102600)

某項(xiàng)目總占地面積58 424.7 m2,包括10棟住宅樓和地下車庫(kù),共有1396個(gè)住戶,建筑密度21.7%,容積率3.9,綠地率41.5%。該小區(qū)供水系統(tǒng)采用分區(qū)域及水質(zhì)方式進(jìn)行供給,商業(yè)樓和住宅樓通過市政供水管網(wǎng)獲得淡水,通過向下分配及向上供應(yīng)方式進(jìn)行輸送。水在管道中的流動(dòng)速度為1.3～1.9 m/s,壓力為0.16 kpa。按照每天每人45 L的標(biāo)準(zhǔn),住宅樓設(shè)計(jì)人口6950人,每天供水量達(dá)349 m3,最高峰時(shí)段的水需為48.6 m3/h,平均每小時(shí)的用水量為32.2 m3。商業(yè)樓按照每人10 L標(biāo)準(zhǔn),設(shè)計(jì)人口3500人,每天供水量27.9 m3,最大小時(shí)用水量4.2 m3/h,平均小時(shí)用水量2.8 m3/h。供水系統(tǒng)根據(jù)不同區(qū)域及需求采用不同的供水方式,以滿足商業(yè)樓及住宅樓的淡水需求,利用雨水回收再利用系統(tǒng)滿足地下車庫(kù)和園林綠化的用水需求[1-2]。

1 給排水系統(tǒng)中的節(jié)能節(jié)水技術(shù)

1.1 中水回用系統(tǒng)

為得出小區(qū)實(shí)際的中水水量,可根據(jù)當(dāng)?shù)匾?guī)范及小區(qū)實(shí)際情況通過公式(1)進(jìn)行計(jì)算。根據(jù)計(jì)算設(shè)置中水回用系統(tǒng),主要由原水收集、雜排水儲(chǔ)存、水質(zhì)處理及中水供水等部分組成,相互配合,形成一個(gè)完整的循環(huán)系統(tǒng),用于收集、存儲(chǔ)、處理及供應(yīng)經(jīng)過處理的中水[3]。為提高廢水的再利用率,中水回用系統(tǒng)負(fù)責(zé)對(duì)居民日常生活廢水進(jìn)行處理及凈化,再循環(huán)用于其他用途。

中水回用系統(tǒng)具體原理如圖1所示,計(jì)算公式如下:

圖1 中水回用系統(tǒng)原理Fig.1 Principle of reclaimed water reuse system

Q1=∑αβ×Qd×b

(1)

式中:Q1為原水量,m3/h;α為折扣系數(shù);β為折減系數(shù);Qd為最用水量,m3/h;b為給水百分率。

1.2 雨水收集與調(diào)蓄凈化再利用系統(tǒng)

在下沉式廣場(chǎng)的輪廓線周邊,采用寬度為400 mm的隱蔽式暗溝進(jìn)行雨水收集。在暗溝內(nèi)設(shè)置DN150雨水斗,斗上安裝防護(hù)濾網(wǎng),防止雜物進(jìn)入,將收集的雨水排入雨水井中。為確保雨水的正常排放及處理,采用多臺(tái)泵的運(yùn)行方式設(shè)置雨水泵。其中,雨水泵2臺(tái)為備用,當(dāng)雨量較大時(shí),可同時(shí)啟動(dòng)3臺(tái)泵以應(yīng)對(duì)需求。此外,地下4層設(shè)有雨水調(diào)蓄池、處理設(shè)施及清水池。通過這些設(shè)計(jì)和設(shè)置能夠高效收集、處理及利用雨水資源,實(shí)現(xiàn)對(duì)雨水的調(diào)控及再利用,從而滿足綠化及居民需求[4],具體工作原理如圖2所示。

圖2 雨水收集與調(diào)蓄凈化再利用系統(tǒng)的運(yùn)行原理Fig.2 Operation principle of rainwater collection, regulation, storage, purification and reuse system

1.3 變頻節(jié)能泵站技術(shù)

負(fù)1層和地上1層建筑均是直接采用市政給水管網(wǎng)供水,不需要變頻。變頻節(jié)能泵站主要應(yīng)用于地上1層以上的樓層,按樓層進(jìn)行分區(qū),采取不同的變頻策略,如2～10層為低層供水區(qū),供水設(shè)備變頻調(diào)速參數(shù)為每臺(tái)主泵流量26 m3/h,揚(yáng)程80 m,功率20 kW,兩臺(tái)主泵相互配合,可自動(dòng)切換。11～20層為中層供水中區(qū),供水設(shè)備變頻調(diào)速參數(shù)為每臺(tái)主泵流量26 m3/h,揚(yáng)程100 m,功率20 kW,兩臺(tái)主泵相互配合,可自動(dòng)切換。21～28層劃分為高層供水區(qū),供水設(shè)備變頻調(diào)速參數(shù)為每臺(tái)主泵流量12 m3/h,揚(yáng)程120 m,功率19.5 kW,兩臺(tái)主泵相互配合,可自動(dòng)切換。室外的雨水回用系統(tǒng)采用雨水回用變頻調(diào)速供水設(shè)備,主泵流量13 m3/h,揚(yáng)程37 m,功率5 kW,設(shè)有備用主泵互為備用。采用不同的供水方案及設(shè)備,根據(jù)樓層不同需求高效供水。不同區(qū)域及系統(tǒng)經(jīng)過仔細(xì)設(shè)計(jì),可確保水流量、揚(yáng)程、功率與相應(yīng)樓層的需求相匹配,備用設(shè)備提供了冗余保障,以確保供水的可靠性及持續(xù)性[5]。普通水泵與變頻水泵的節(jié)能效果對(duì)比如圖3所示。

圖3 泵站節(jié)能效果對(duì)比Fig.3 Comparison of energy-saving effects of pumping stations

根據(jù)圖3的對(duì)比數(shù)據(jù)可以看出,在不同的供水區(qū)域使用變頻節(jié)能泵站,相比普通泵站具有顯著的節(jié)能效果。低層供水區(qū)使用普通泵站的耗電量為11.83 kW·h,但轉(zhuǎn)為變頻節(jié)能泵站后,耗電量為7.41 kW·h。每小時(shí)節(jié)約4.48 kW·h,節(jié)能效率達(dá)62%。中層供水區(qū)使用普通泵站的耗電量為33.61 kW·h,而變頻節(jié)能泵站僅耗電18.51 kW·h。每小時(shí)節(jié)約15.09 kW·h,節(jié)能效率55%。高層供水區(qū)使用普通泵站的耗電量為42.51 kW·h,轉(zhuǎn)為變頻節(jié)能泵站后,耗電量為27.59 kW·h。每小時(shí)節(jié)約14.79 kW·h,節(jié)能效率高達(dá)65%。這些數(shù)據(jù)表明,在不同的供水區(qū)域中采用變頻節(jié)能泵站可顯著降低能耗并節(jié)約大量的電力。

1.4 太陽(yáng)能熱水系統(tǒng)

太陽(yáng)能熱水系統(tǒng)可通過太陽(yáng)能集熱器將陽(yáng)光能轉(zhuǎn)化為熱能,并將其傳遞給供水系統(tǒng),以滿足高層建筑居民的熱水需求。采用太陽(yáng)能生活熱水系統(tǒng)有助于減少對(duì)化石燃料的依賴,降低對(duì)環(huán)境的影響,帶來可持續(xù)的能源解決方案。而電熱供熱系統(tǒng)需消耗大量的電能來提供熱水。因此,太陽(yáng)能生活熱水系統(tǒng)在能耗成本上具有明顯優(yōu)勢(shì)[6]。兩種供熱系統(tǒng)的具體能耗成本差異如圖4所示。

圖4 節(jié)能效果對(duì)比Fig.4 Comparison of energy-saving effects

根據(jù)圖4可以看出,電熱供熱系統(tǒng)的電源消耗在每月范圍內(nèi)變化較小,平均為2040 kW·h。說明電熱供熱系統(tǒng)每個(gè)月的電耗相對(duì)穩(wěn)定,變化幅度不大。因?yàn)樘?yáng)能系統(tǒng)的性能取決于日照條件。每月的電耗范圍為541～1020 kW·h,平均為778 kW·h,每月耗電量有些許差異。

統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯示,太陽(yáng)能生活熱水系統(tǒng)相對(duì)于電熱供熱系統(tǒng)具備一定的電能節(jié)約率,節(jié)約率為26.9%～49.3%,太陽(yáng)能生活熱水系統(tǒng)能夠顯著降低對(duì)電能的依賴,減少能源消耗及成本支出。太陽(yáng)能系統(tǒng)的運(yùn)行成本與日照條件密切相關(guān),在可持續(xù)能源利用及節(jié)能方面具有明顯優(yōu)勢(shì)。

1.5 選擇節(jié)水型衛(wèi)生潔具

為了符合LEED評(píng)級(jí)標(biāo)準(zhǔn),衛(wèi)生潔具均采用節(jié)水型,整體用水量降低了約15%。雙沖水馬桶采用容量為3/4.5 L的雙沖水設(shè)計(jì),可根據(jù)需求選擇適宜的沖洗量,從而減少用水量。采用每次沖洗0.5 L的節(jié)水型小便器,將用水量降至最低限度。盥洗室選擇每分鐘輸出1.2 L的節(jié)水型水龍頭,通過減少水流量來達(dá)到節(jié)水效果,保證良好的使用體驗(yàn)。廚房用水選用每分鐘輸出3.8 L的節(jié)水型水龍頭,降低用水量的同時(shí)滿足廚房洗滌及清潔需求。采用每分鐘輸出6.6 L的節(jié)水型淋浴花灑,通過控制水流量來減少用水量,節(jié)約資源,保持舒適的沐浴體驗(yàn)。

2 結(jié)束語

為了使小區(qū)給排水實(shí)現(xiàn)預(yù)期的節(jié)能節(jié)水目標(biāo),可根據(jù)不同需求及水質(zhì)要求合理應(yīng)用中水回用技術(shù)、太陽(yáng)能熱水系統(tǒng)、雨水收集及再利用技術(shù)、變頻泵站技術(shù)等,確保供水穩(wěn)定性,實(shí)現(xiàn)水資源及電能資源的循環(huán)利用,促進(jìn)建筑的可持續(xù)發(fā)展及生態(tài)環(huán)境保護(hù)。