试论建筑给水设计中的节能问题

MarcellaMa

[摘 要] 近年来我国城市建设的发展日新月异，建筑给水在城市总用水量中占据的比例越来越大，建筑给水的能耗较大，因此建筑给水的节能问题越来越突出。本文主要探讨建筑给水中的节能问题，为建筑给水节能提供借鉴和参考。
[关键词] 建筑给水 节能 措施
建筑能耗占我国总能耗的三分之一，其中绝大多数建筑都存在能源浪费的问题，其中建筑给水占据其中的很大一部分。因此在完善建筑的使用功能时，给水设计节能方面也应当引起高度重视。
一、合理选择给水系统
建筑给水系统有变频调速供、水水泵水箱联合供水等方式，给水系统的竖向分区有给水设备分区、减压阀分区以及结合支管减压阀分区等。选择合适的建筑给水系统方式应当结合建筑功能、建筑竖向标高以及用水量大小等因素进行综合考虑。在具体工程设计时对几种可行的系统分区方案进行管网投资、管网复杂程度以及运行费用等方面进行分析比较以选择最优方案。建筑给水节能与给水系统方式有着很大的关系，但是具体费用的测算比较困难，一方面是因为减压阀消耗的水头损失为无效压损，但是引起水泵机组有用功增加，另一方面则是因为水泵机组的效率也是节能的重要因素。水泵的实际运行效率能够从水泵性能的效率曲线获得。通常情况下，建筑给水系统中的水泵往往都是选择小流量泵，高效区效率约为大约在50％～70％之间，根据不同系列水泵的效率曲线图可以确定较大流量泵的效率往往也比较高，并且其水泵工频运行时的高效区域也比较宽，在变频运行时的效率会出现一定程度的下降。因此在设计给水系统时应当依据最高可能流量来进行选择，这就意味着水泵在正常情况下运行在最大流量以下的区域，所以选变频泵时可以选择工频时效率曲线的右侧以保证在流量下降时仍然能够保持较高的效率。不过变频泵在一些时段会滑出高效区运行，尤其是对于那些用水的变化系数较大但是用水量相对较小的建筑而言。
二、正确使用倒流防止器
首先要避免倒流防止器使用过程中的串联。在一些建筑设计当中，为了保证生活用水以及消防供水的可靠性，往往需要设有两路市政进水，即通常在进水总管上设置总水表以及倒流防止器，后面的管道在小区室外进行环形布置。不过在从小区环网上接出地埋式喷灌系统或者消防给水系统时需要再次设置倒流防止器。两级串联倒流防止器后其后面的管网压力基本难以满足采用地埋式喷头喷灌以及室外低压消防的最低水压要求。鉴于此可以将串联系统进行调整，改为并联系统，这样一来可以显著降低水头损失。其次应当尽可能采用空气间隙以防止回流污染，设计时应当创造条件以满足补水管口与溢流水位之间的空气间隙，这样既可以降低水头损失，同时也能够更有效地防回流。目前的建筑给水设计中由于受景观的影响，冷却塔需要设在最高屋面，在这种情况使用倒流防止器就不够合理，造成额外的能量浪费。最后是合理选择倒流防止器的类型。减压型倒流防止器的防回流污染可靠性很高，但是压降比较大，进而会引起给水能量的浪费。因此对于轻微有害污染的场所，可以采用双止回阀倒流防止器或者非减压型倒流防止器或。但是目前没有有关规定对不同污染液体采用的防回流污染安全等级作出规定，致使在设计中难以对倒流防止器的类型进行合理选择而只能采用最高等级的减压型倒流防止器。
三、有效利用市政余压
在我国传统的建筑工程设计通常不允许进行二次加压，水泵直接抽取城市的管网水以防止城市管网负压的出现，但是将城市管网水放入水池再通过水泵从水池中抽水造成了严重的市政余压浪费。除此之外，由于水池泵房往往设置在地下室，浪费的市政余压少则150kPa，多则能够超过350kPa，因此所有二次加压的建筑累计损失的能量是非常巨大的。目前我国建筑市场开始出现的无负压变频的给水设备，能够比较好地解决这个问题，通过使用无负压变频给水设备不仅能够充分利用市政余压，而且还能避免了水池的二次污染问题，值得大力推广应用。不过无负压变频的给水设备的应用需要得到城市供水主管部门的批准，因为这里存在城市给水管供水量与二次供水用户最大用水量的匹配问题，也就是各工程中蓄水池是否为城市供水量调节所需。从建筑给水节能角度出发，城市给水规划应满足所有用户无蓄水池的用水量要求，允许二次加压用户从城市管网吸水，目前在有条件的区块应先推广使用。当然，在不间断供水要求高而城市供水会出现停水的地方在不应当采用无水箱负压变频供水。
三、大力应用热泵热水系统
热泵是使用可再生能源的建筑给水系统，由压缩机、蒸发器、膨胀阀以及冷凝器组成。热泵可以利用环境中储存的能量，在蒸发器中加以吸收和利用，进而通过冷凝器放热，因此使用热泵可以很大程度上节约电能的消耗。热泵系统除了能实现对建筑物提供生活热水之外，还能够进行制冷或者供暖，实现一机多用，即一套热泵系统可以代替原来的锅炉与制冷机这两套装置，大大节省了建筑空间，也有利于建筑的美观。由于热泵机组制冷以及供暖所需能量的大约四分之三来自环境，另外四分之一左右来自电力输入，从而可以减少一次能源的消耗。热泵不向室外排热风，也能够减少城市热岛效应，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，是建筑给水节能的理想选择。
四、有效使用新型管材
在建筑给水系统中应当大力推广应用新型管材，目前镀锌钢管作为一种给水管材在建筑给水中的应用比较广泛，但是由于镀锌钢管管材存在的固有缺陷而导致其在使用的过程当中容易产生结垢、锈蚀甚至滋生细菌等问题，从而造成比较严重的水质二次污染，还会因为锈蚀渗漏破坏用户的居住环境，严重浪费水资源。目前我国城市越来越多地作出有关规定，在建筑给水系统中禁止设计并使用镀锌钢管。随着我国政府对化学建材的推广业绩有机化学工业发展，各种新型给水管材开始出现在建筑给水市场，例如塑料给水管材方面的氯化聚氯乙烯管、低塑性硬聚氯乙烯管以及高密度聚乙烯管等等，复合管材有涂塑钢管、铝塑复合管以及塑复铜管等等，这些新型给水管材的陆续出现为建筑给水管材的提供了更为丰富的选择，使我们可以根据建筑物的性质、功能、规格以及档次进行选择。除此之外在建筑中使用红外感应水龙头、延时自闭式水龙头以及红外感应大小便冲洗阀等新型洁具能够达到很好的节水效果，从而有助于建筑给水节能。
总而言之，在建筑给水节能设计中应当充分考虑各个环节引起的供水能量浪费，选择合理的给水方式，充分利用市政余压，积极采用新材料新技术以实现建筑给水节能，只有这样才符合建设节约型社会的理念。■
参 考 文 献
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