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摘要：工业民用建筑中，给排水系统作为基础设施之一，发挥着重要的作用。近年来，我国水资源紧缺，水资源的可持续发展面临着巨大挑战。建筑行业发展迅速，在促进市场经济发展同时也带了巨大的水资源消耗，其中给排水系统为建筑行业主要水资源消耗源头之一。因此，采取节水新技术，增强建筑给排水系统的节水效能具有重要的现实意义。本文简要概述了民用工业建筑给排水节水方法现状与节水设计重要性，着重探讨了节水新技术在工业民用建筑给排水中的有效应用。
关键词：节水新技术；工业民用建筑；给排水系统；调度
给排水系统是基于重力、压力和水自行流成平面等原理建设而成，其在工业民用建筑中发挥着重要的作用。近年来，随着城镇化建设的发展，民用工业建筑工程不断增加，给排水系统工程也随之增多。但在给排水系统建设过程中，由于规划和设计的不合理性加之技术条件限制，导致系统水资源浪费较大，严重威胁着我国水资源发展形势。由此可见，采取先进的节水技术，提高工业民用建筑中给排水系统的节水性能具有重要意义。本文从节水新技术具体应用、给排水调度技术和配网安装抢修三个方面介绍节水新技术在工业民用建筑中给排水中的有效应用，以供参考。
1.工业民用建筑给排水节水方法现状
1.1增压设施的应用
目前，给排水节水措施与城市发展速度、工业民用建筑发展水平存在一定的不对称性。建筑中给排水管存在一定的老化现象，造成给排水系统承压力能力较低，出现供水排水能力不足且供排水过程中水污染严重等现象，影响工业生产和居民日常生活。为了解决这一问题，在提高给排水系统性能的基础上，应用增压设施，广泛引入二次加压设备，以此实现供水、排水的顺畅，并在此基础上缓解水污染现象。二次加压设备的应用，在一定程度上缓解了水污染现象，为给排水节水设计做出了一定贡献，取得了一定的成效。但是，就节水要求而言，还有一段差距，仍需要引进先进的节水技术，以提升给排水节水性能。
1.2调度过程中数字化管理水平有待于提高
工业民用建筑给排水中调度过程对给排水效能和节水能力均起到重要作用，但现有调度手段存在一定的滞后性，数字化管理水平有限，在一定程度上限制整个系统的节水能力的提升。现有给排水建设中，调度工作以计算机技术为基础,将流量、出水压力、水位等信息集中到中心调度室，同时如出现超常现在则会触动报警装置。由此可见，给排水中计算机技术以起到一定作用，但是现实状况中对技术更新力度不够，数字化管理水平相对落后，在调度过程存在一定的信息滞后性，导致水资源的浪费和污染。
1.3配网抢修技术落后
配网维护内容主要包括给排水网络检查、保温防冻措施和日常故障抢修，其在给排水系统中占据重要的地位。抢修工作的质量直接关系到系统节水性能。但是，在现有配网抢修工作开展过程中技术较为落后，多为人工排查维修相关管网，在故障位置确定和故障原因排查方面并未引入先进的定位技术，在一定程度上影响了抢修效果。同时，故障检修恢复过程中，由于技术的限制，在排检沉积物的时，多采取水流冲蚀，效率较低且造成不必要的水资源浪费。
2.节水新技术在工业民用建筑给排水中的有效应用
2.1给排水调度技术的具体应用
民用建筑给排水中调度工作占据重要作用，将节水新技术应用其中，具有重要的实效性。其中，调度技术的创新手段可以归纳为两方面，第一，利用多级泵站优化调度工作。调度工作的重要环节为调度模型的建立，优化调度模型，有利于缩小调度预算。建立优化调度模型直接寻优与间接寻优两种方式，前者以运行的水泵水量为变量进行建模，后者变量的选择则锁定在水位或泵站出口的流量，以此制定水泵运行计划。同时，在建立优化调度模式时，要选取合适的泵组，以此确保经济效益和运行效益的双赢。具体建模方式要通过数学模型进行，其具体流程如下：首先，确定参数。根据不同的分类将变量分为：阶段变量、决策变量、状态变量。其中阶段变量以阶段序号K表示：K=1、2、3、4（其中数字分别是总装机对应序号，一共4台）；状态变量表示每一台机组运行流量统计，用符号XK表示；决策变量用符号UK，是根据机组运行状态来确定，当机组正常运行时，流量将处于一个稳定的恒值，当机组处于关闭状态时，其流量为零。当三个变量确定之后，可以得到状态转移方程，其表达式为：XK=XK+1-UK；其次，确定目标函数。目标函数的设计目的是优化多级泵站运行调度，本文中选择的目标函数为能耗指标。能耗指标可以反映横沟的多级泵站运行调度指标，从而为优化调度提供参考依据。能耗指标表达式为：
式中Ej为机组泵站的能耗，单位为kW；j表示第j级的泵站；n为第j级装机总台数；Xi为机组状态参量取值，当为1时机组开机运行，0时机组关闭停机；γ为水箱容量，且γ=9.81 kg/m3；Qi为第i台水泵的流量值，单位为m3/s；Hi为第i台机组水泵的扬程，单位为m；ηi为第i台机组水泵的效率；最后，确定约束条件。约束条件的意义是考虑到实际情况，对目标函数的参量做出一定的限制，从而满足机组实际运行情况。首先，泵站机组的总流量的平衡约束条件的表达式为：
Q总表示机组泵站的总提水流量；
机组工作站的总开机台数约束条件表达公式为：
式中Zj为机组泵站第j级的开机总台数，n为第j级泵站的装机总台数。
此外，还可将BIM技术渗透至给水和排水设计之中，以此实现给排水调度一体化。其具体措施如下：（1）给水设计。在给水方式的选择上，选择分区减压给水，即水头到达范围内，由市政管网给水，不能到达范围由建筑配备的加压泵房给水；供水系统建设：水管等设施布置按BIM技术要求进行，根据给水类型不同实施具有针对性的系统建设。例如在室内生活用水给水系统建设中，水管选择刚塑复合材质材料，管材压力选定为1.6 Mpa。（2）排水设计。分离设计：对雨水和污水进行分流管理，各自分流引入专门的管网内。同时，生活污水排水管道或容易产生有害气体的排数管与卫生器具相连时，排水口处需要放置存水弯，且水位的高度需大于等于50 mm；双管设计：民用卫生间多采取双管设计的排水系统，根据用具的不同其排水流量和管径有所不同，具体数据如表1所示。
表1 分管排水器具与流量、管径对照表
用具名称 排水流量 排水接管管径（mm） 淋浴喷头 0.45 50 坐便器 4.50 100 厨房洗涤盆 3.00 50 洗衣机 1.50 30 洗脸盆 0.75 50
2.2节水新技术的具体应用
节水新技术对工业民用建筑排水具有重要的作用，合理有效地利用相关技术可提升建筑的整体节水实效性。
2.2.1中水回用技术
中水回用技术实用性强，在工业民用建筑给排水中利用率较高。该技术以化学净化手段为依托，将废水进行回收处理，在将处理好的水应用到除引用的各领域之中。中水回用处理流程图如图1所示。
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图1 中水回用处理示意图
2.2.2减压节流技术
给水质量在一定程度上受到水压的影响。同时，水压的不稳定性也会造成水资源的浪费。例如当存在于给水系统中的竖向分区给水压力变大，同时并未对其施加减压节流措施，则会造成出水量高于固定水量，造成水资源的浪费。因此，在给排水中采取减压节流技术具有重要的作用。例如，可通过放置减压孔板，实施减压节流技术。对减压孔板的摆放位置需要进行规范处理，其具体摆放位置如图2所示。一般情况下，减压孔板在水流指示器后。.png)
图2 减压孔板摆放位置
2.2.3 真空节水技术
该技术运行中将一部分水用空气替代，混合真空负压过程中产生的水汽，使得水源中混有汽体。将其运用于厕所等器具中，一方面节约水资源，另一方面起到除污作用。例如，在家用洗厕过程中，引入真空节水系统，该技术的具体设计方案主要包括以下条件：第一，水源可来自于自来水以及二次中水回用水；第二，气源可来自于小型负压风机，安装在排气口；电源采用220 V家用交流电，并且安装控制单元。该真空节水系统的组成和原理图如图3所示。系统的工作流程为：冲洗操作指令下达后（即按下冲洗按钮），真空阀门（4）打开，电动排风机的进风阀门（9）被关闭，便器出口以及排污出口（11和6）关闭，负压风机启动并在排污管道（5）处产生真空，最后出水管路的电磁阀门（2）激活，完成真空冲水过程。真空节水系统在节水和保护环境方面的优势非常明显，以9L的便器容量估计，每次的用水节约量可以达到6 L左右，则平均年节约量可达20 t。
图3 真空节水系统的组成和原理示意图
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结束语
终上所述，节水新技术在工业民用建筑给排水中的应用具有一定的有效性，其有利于缓解我国水资源紧缺的现状，符合我国可持续发展战略要求。随着科学技术的发展，我国节水技术方面也取得了一定的突破，工业民用建筑给排水中应积极引入相关技术，降低其由于规划设计不合理和技术限制所造成的水资源浪费。其中中水回用技术、减压节流技术和真空节水技术成效显著。同时，在给排水中也要注重调度技术和网配安装抢修技术的整合应用，以此确保给排水的整体有效性，在此基础上提高整个系统的节能性。
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作者简介：潘正棵（1984-），男，汉族，湖南湘乡人，硕士研究生，工程师，主要从事工民建给排水设计工作。
论文作者:潘正棵
论文发表刊物:《基层建设》2016年25期
论文发表时间:2017/2/20
标签：给排水论文; 民用建筑论文; 技术论文; 系统论文; 水资源论文; 泵站论文; 新技术论文; 《基层建设》2016年25期论文;