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摘要：建筑能耗在我国整体能源消耗中占据较大比例，绝大多数建筑存在着不同程度的能耗浪费等问题。为缓解能源紧缺、推动可持续发展，要求建筑工程做好节能降耗工作。以建筑给水系统为着力点，重点对建筑给水系统中存在的水量及能耗问题进行探索，提出优化措施，以降低建筑给水系统能耗，节约能源，合理应用节能技术，以实现建筑系统节能，推动建筑工程的绿色发展。
关键词：建筑；给水系统；节能；优化
前言
伴随着城市化进程加快，人们生活水平提高，水资源的需求与矛盾问题日益突出，与此同时，建筑用水量在整个用水系统中所占比例不断提升，给水系统在运行中存在着是能耗大、耗水量高等是特征。推动建筑工程节能降耗，需要充分关注建筑给水系统，充分做好给水系统节水工作与节能工作。当前，建筑给水系统水量损失与能量损失较大，分析这些问题的成因，并提出具备操作性的优化策略，以实现建筑给水系统高效率低能耗运行。
1 当前建筑给水系统能耗与水量损失状况分析
1.1 建筑给水系统存在超压出流现象
为确保建筑供水稳定性，要求科学设定给水系统压力参数。给水系统压力值的确定需要以给水系统输送水量至建筑内部最不利用水点所需要的压力来确定，即最小服务水头，确保最不利点有充分的流出水头。然而在实际操作过程中，满足最不利点服务水头的基础上，给水配件之前的给水压力参数一定超出该出水点最低工作压力参数。与此同时，给水配件的出流量也会超出额定流量，这种现象即超压出流现象。采最不利点服务水头的供水方案，势必会带来超压出流现象。超压出流现象的产生，会对给水系统中水量的正常分配带来较大影响，且容易降低水龙头与阀门使用寿命，存在着相对较严重的水量浪费。尤其是在高层建筑环境中，为提升这部分无效水量，势必会增加水泵与电能能耗。
1.2 管道老化引起的水量浪费问题较为普遍
当前，建筑内部所铺设的给水管道管材一般应用的是铸铁与塑料两种类型，这部分管材在应用一定时期后回出现不同程度的老化问题，这些问题主要集中在给水系统管道与配件上，如水龙头、阀门、水表与管道。一旦管道或其他配件出现损坏，则会带来一定水量浪费。此外，在管道衔接位置或阀门连接位置，可能在运行期间出现漏水问题。在一些埋设管道运行过程中受外界压力影响，容易出现管道破裂，这部分水资源浪费很难被第一时间发现，可能会引起较大的水资源浪费。
1.3 加压储水系统选择缺乏合理性
在建筑加压储水系统选择上，只关注水泵机组型号问题，以满足提升水量需求为根本考虑，缺乏对资源与能耗问题的分析。建筑给水系统中，这部分所带来的能耗最多，水泵机组运转需要依靠电能。据调查发现，在整个建筑给水系统中，超出 95% 的电能应用于水泵机组运行层面。为此，在进行建筑给水系统节能与优化处理时，需要充分关注水泵选型问题。此外，建筑多采取单独设计的方式设计消防加压系统，储水池需要储存大量水资源且需要定期更换水，也存在着水资源浪费问题。
2 建筑给水系统节能与优化的现实路径分析
2.1 科学控制水压以提高给水系统节能节水
建筑环境中，用户用水器具的应用概率可以通过下列公式来表达:
P = t / T
其中 P 代表用水器具使用概率，t 代表的是用水器具时间，T 代表用水器具这一次应用至下一次应用的间隔时间。在现实生活中，t 与 T 属于变量，难以确定，尤其是在家具环境中，在用水高峰期，卫生器具应用频率较高，而在用水低谷期，卫生器具所应用的频率十分低，消耗水量较少。一般来说，卫生器水流速在 0. 08－0. 12L/s 时，用水感觉相对适中，如管内水压为额定值的一半时，用水量也相对较合理，浪费问题不大。为此，在建筑给水系统优化处理中，需要考虑楼层水压、舒适水量水压问题，确保顶层水压的基础上，实现分区内最不利点压力控制在舒适给水量所需压力即可，减少或避免超压出流现象发生。具体操作可通过减压改造方式来实现，如消除多余水头、降低水压，或配置减压装置。从当前实践操作上来看，减压装置应用较为广泛，如配置节流阀、减压水箱、减压阀等实现节能节水。
2.2 考虑管材消耗问题，优化给水管材配置
在建筑给水系统中，管材质量直接关系着建筑给水系统能耗与水资源浪费等问题。当前，在建筑领域常用的给水管材多具备防腐功能，如镀锌钢管、聚丁烯管、钢塑复合管、不锈钢管、塑料给水管等。从当前市场来看，铝塑复合管因具备良好的腐蚀性能，加工简单且质量稳定等优势，应用最为广泛。然而铝塑复合管连接接头位置存在着较多铜质，增加了这种类型管材成本，为此，在建筑应用中需要尽量降低接头数量。管材材质不同，其内部粗糙程度有所差异，管材内壁粗糙度直接关系着水流与管壁之间的摩擦力，关系着水流通过管材时所需要的能量。针对不同管材水头损失进行统计，以某建筑多层用户用水状况为基础，设置额定用水量为 300L( 人/天) ，如每户常住人口数量为 3. 5 人，用水量为 9. 25，KH 小时变化系数值为 2. 3，则能够计算出不同楼层不同管材所表现出的水头损失。
由此可以看出，在建筑给水系统中选择不同材质管材，其水头损失状况存在着一定变化。在楼层较低时给水系统塑料管水头损失要低于钢管水头损失，而当楼层较高时，塑料管水
头损失则呈现出增加趋势，而此时钢管水头增幅则较少。给水管水头损失可以通过下列公式来计算:
Y = An3+Bn2+Cn+D
其中，Y 代表的是给水管水头损失参数，n 代表建筑楼层数，A、B、C、D 为相关系数，不发生变化。依据公式可以得出，楼层高度越高，水头损失会出现一定幅度的上升。在进行建筑给水系统节能优化过程中，需要合理选择给水系统管材，降低水头损耗。
2.3 选择应用无负压给水方式
在传统建筑供水方式上，多要求市政管网向蓄水池提供水资源供应，并应用提升设备将蓄水池中的水输送给用户，整个过程存在着较大能量损耗。选择无负压供水设备，能够切实降低建筑给水系统能耗，且不会对水资源造成二次污染。具体实现方式为，通过配置无负压供水设备，并以市政管网为基础水源，充分应用市政管网所提供的压力，以连续接力的方式增加供水压力，从而实现正常供水。
2.4 应用消防水池单独设计方案
在建筑工程领域，受场地等因素限制，建筑工程生活水池与消防水池多共建一处，此时水池容积较大，水源更新时间相对较长，会对水质带来一定影响。且按照消防规定，要求每月定期运行消防水泵等设备，以确保消防泵运行质量，而在试运行过程中这部分水量是无法回流的，存在着较大的水源浪费。
结语：
建筑给水系统能耗与水资源浪费是当前建筑发展中所存在的现实问题，为降低建筑给水系统能耗，节约水资源，必须采取措施合理优化给水系统。在分析当前建筑给水系统中常见问题的基础上，如超压出流现象、管道老化引起的水量浪费问题、加压储水系统选择缺乏合理性与给水系统分区不合理等，从控制水压、优化给水管材配置、选择应用无负压给水方式、单独设计消防水池与合理分区等方面提出优化策略，以充分保障建筑给水系统优化效益。
参考文献：
[1]邢伟明，何江．高层建筑给水系统的节能及优化设计研究［J］． 建筑工程技术与设计，2016，( 33) : 1000－1000．
[2]曹杨．高层建筑给水系统的节能及优化设计［J］． 科学与财富，2015，( 8) : 417－417，418．
论文作者:贺洪兵
论文发表刊物:《建筑模拟》2019年第1期
论文发表时间:2019/3/26
标签：建筑论文; 系统论文; 水头论文; 水量论文; 管材论文; 用水论文; 水资源论文; 《建筑模拟》2019年第1期论文;