摘要:节水节能是现代建筑的主题和趋势，也是实现可持续性发展的必备要素之一。建筑给排水系统要实现节水节能需要从多方面入手，本文对其方法进行了阐述，以提高节能效果。
关键词:给排水系统；节水；雨水回收
水关系到国计民生，在一些缺水地区，水资源成为了城市发展的制约因素。如为解决北方城市缺水问题，我国耗费巨资兴建南水北调工程，以缓解城市用水问题。因此，现代建筑在建设时采取节水节能措施，是缓解资源紧缺的有效途径。根据我国现行供水及建筑用水情况,本文对建筑给水排水系统节能措施进行探讨。
1. 充分利用市政给水管网压力
1.1采用分区给水方式
我国市政给水管网压力一般为0.15～0.3MPa。合理利用市政管网压力,采用分区供水方式,可以减少二次加压能耗。如市政管网压力为0.2MPa ,则3层及以下楼层可采用市政管网直接供水,3层以上采用变频供水设备供水。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。
分区给水还可防止超压出流。给水配件前的静水压大于流出水头,其流量大于额定流量的现象。超出额定流量的那部分流量未产生正常的使用效益,是浪费的水量。由于这种水量浪费不易被人们察觉和认识,因此可称之为隐性水量浪费。根据实际经验,分户水表位的工作压力限值为0.15MPa ,静水压力限值为0.25MPa ,压力大于上述限值时,就应采取分区或减压措施。
1.2使用无负压供水设备
无负压变频供水设备是在变频恒压供水设备上发展起来的,它主要由无负压调节罐(连通真空消除器)、水泵、气压罐、智能控制系统等组成。其工作原理:自来水管网的水直接进入调节罐,罐内的空气排入真空消除器,待水充满后,真空消除器自动关闭。
无负压供水不用建水池和屋顶水箱,占地小,节省投资且避免二次污染；有效利用市政水压,不浪费资源。但是设备要与市政管网直接连接,对设备的要求较高。
2. 中水、雨水回收利用
在我国很多城市，雨季时一场大雨就造成城市内涝，即便是缺水的北方城市也不能避免。这需要我们对城市排水系统进行深刻反思，同时还要加强在雨季时对雨水进行收集净化，用于道路清洗、景观绿化等，减少对自来水的需求。
中水是指城市污水经处理设施深度净化后达到《城市污水再生利用生活杂用水水质》(GB/T1890—2002)的标准,能在一定范围内重复使用的再生水。因为人们通常把自来水叫作“上水”,把污水叫作“下水”,而中水水质介于两者之间,故称“中水”。
中水可作为工业冷却、农业灌溉和浇灌绿地、公用设施和住宅冲厕、河湖景观、道路降尘、洗车等非人体接触的用水。中水回用一方面可以大量减少自来水的消耗,另一方面也在一定程度上减少了污水总量,缓解了其对水资源的污染,是国际公认的“城市第二水源”。虽然中水处理系统投资和运行费用较高,但中水回用却是最有效的节水途径,是城市发展的必然趋势。
3.利用太阳能或热泵作为热水加热
3.1太阳能热水器
太阳能作为清洁能源,取之不尽,用之不竭,是节能的重要途径,我国大部分地区日照时间较长,均适合推广太阳能热水器。太阳能热水器是由集热器、保温储水箱、连接管道和控制系统组成。
太阳能热水器供热,在春、夏、秋季热水温度基本可满足家庭使用要求,冬季也可充分利用太阳能,节能效果明显；可多人连续使用。但是对水量需求大的用户,安装热水器占地面积要大；阴雨天使用时需用其他辅助加热设施。
3.2热泵热水系统
热泵是一种使用可再生能源的高效节能、环保型的工程系统,主要由蒸发器、压缩机、冷凝器和膨胀阀四部分组成,通过让工质不断完成蒸发(吸取环境中的热量)→压缩→冷凝(放出热量)→节流→再蒸发的热力循环过程,从而将环境里的热量转移到水中。
热泵在工作时,把环境介质中储存的能量Q1在蒸发器中加以吸收；热泵本身消耗一部分能量,即压缩机耗电Q2；通过工质循环系统在冷凝器中进行放热Q3。由此可以看出,热泵输出的能量Q3为热泵从环境中吸收的热量Q1与压缩机做功Q2之和,即Q3 = Q1+ Q2 ,因此采用热泵技术可以节约大量的电能。热泵系统除可实现对建筑物提供生活热水,还可供暖和制冷,一机多用,一套系统可以代替原来的锅炉+制冷机的两套装置,节省了建筑空间,也有利于建筑的美观。热泵机组制冷、供暖所需能量的3/4左右来自环境,另外1/4左右来自电力输入,从而减少一次能源的消耗。热泵不向室外排热风,减少城市热岛效应,对环境非常有利。另外,热泵机组运行更可靠、稳定,整个系统的维护费用也较锅炉+制冷机系统大大减少,保证了系统的高效性和经济性。
4.使用新型管材和节水型卫浴洁具
4.1使用新型管材
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。
4.2使用节水型卫浴洁具
以前我国普遍采用冲水量≥11L的坐便器,耗水量大。现已基本推广使用冲水量≤6L的坐便器,还有带两档冲水水箱的坐便器:冲小便时,冲水量为3L；冲大便时,冲水量为6L。在公共建筑中,采用延时自闭式水龙头、红外感应水龙头和红外感应大、小便冲洗阀等新型洁具,是有效的节水方法。这些龙头的出水时间可在一定范围内调节,且不需要人触摸操作,防止细菌的传播。
5.工程案例
某工程位于杭州滨江区以南，毗邻杭州CBD区，基地地处钱塘江南侧，与钱塘江之间由闻涛路相隔，基地西侧隔江晖路为城市公园，南至秋水路，东达一号路，总用地面积为10418m2,建筑高度140m，集办公、商业于一体的高层建筑，耐火等级一级，主体结构使用年限50年。
本工程最大日用水量为344.7m3，最大时用水量为43.9m3。一次消防用水量900m3。给水由市政给水管网引入，给水管压0.25Mpa。
大楼室内给水方式：地下室至地上二层生活用水由市政水压直供，地上三层至二十七层(A区) 、二十五层(B区)均由地下室生活水池、地下室变频供水装置供给生活用水，其中地上三层至十二层(A区) 、十一层(B区)为低1区；十四层至二十层(A区) 、十三层至十八层(B区)为低2区；二十一层至二十七层(A区) 、十九层至二十五层(B区)为低3区；二十七层以上(A区) 、二十五层以上(B区)均均为高区，由地下室生活水池、生活转输泵、二十六层(A区)转输生活水池及高区变频供水设备供水，其中二十九层至三十三层(A区) 、二十七层至三十层 (B区)由干管减压阀减压后供水。水压超过0.35Mpa的楼层均通过支管减压阀减压后供水。地下室设不锈钢板生活贮水池容积为120m3。
5.1给排水节能设计
1）热水系统
本工程A区三层以上均设集中热水系统，采用真空热水炉加密闭式热水罐的供水形式，分区方式同给水系统，上给下回，全循环制。
根据节能要求，C区四层亦设有热水系统，为充分利用可再生能源，在屋面设置太阳能集热板80m2。C区的热水采用太阳能与真空热水炉联合供水的形式，太阳能不足时，由真空热水炉辅助加热。
2）雨水回用系统。浙江地区全年降雨量接近1500毫米，雨水丰富。设置雨水收集、中水回收利用环保系统，将屋面和露天雨水收集处理，回用于绿化和道路用水，不仅有利于废水的就地再生、就地利用，同时也避免了过多地耗用电能和自来水，降低维护成本；同时还能降低城市热岛效应、防止水土流失以及减轻市政排水设施压力。本工程收集项目区域内的雨水流程图如下。
图1 雨水收集利用工艺图
参考文献:
[1]李乔.浅析建筑中水回用的广阔前景[J].水利天地,2008.
[2]何强,柴宏祥.绿色建筑小区雨水资源化综合利用技术[J].环境工程学,2008.
论文作者:刘颜渊
论文发表刊物:《基层建设》2017年第19期
论文发表时间:2017/11/9
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