建筑給水排水及節水節能結合運用

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能源供應緊張、缺水是一個全球性的大問題。建筑給水排水和其他專業一樣必須充分考慮節水和節能的問題。

1節水新技術

1.1新型節水設備

1.1.1優質管材、閥門

由于鍍鋅鋼管容易生銹，長時間閑置后再使用時會有銹水放出，同時還會造成水質污染。接頭處如果銹蝕也會漏水滲水。采用新型管材如鋁塑復合管、鋼塑復合管、不銹鋼管、銅管、PP-R管、PE管、PVC-U管等就能很好的解決此類問題。閥門也是建筑給排水中最常用的配件之一，其類型和質量的好壞也能影響用水的質量。一般而言，截止閥比閘閥關得嚴，閘閥比蝶閥關得嚴。同等條件下，我們應當選用更能節水的閥門。

1.1.2節水型衛生器具和配水器具

一套好的設備能夠對水資源的節約產生非常大的作用。例如，通常淋浴噴頭每分鐘噴水20多L，而節水型噴頭則每分鐘只需要9L水左右，節約了一半的水量。衛生器具和配水器具的節水性能直接影響著整個建筑節水的效果。所以在選擇衛生器具和配水器具時，除了要考慮價格因素和使用對象外，還要考察其節水性能的優劣。大力推廣使用節水型衛生器具和配水器具是建筑節水的一個重要方面[1]。

（1）以瓷芯節水龍頭和充氣水龍頭代替普通水龍頭。在水壓相同的條件下，節水龍頭比普通水龍頭有著更好的節水效果，節水量為3%~50%，大部分在20%~30%之間。且在靜壓越高、普通水龍頭出水量越大的地方，節水龍頭的節水量也越明顯。因此，應在建筑中（尤其在水壓超標的配水點）安裝使用節水龍頭，以減少浪費[2]。

（2）采用延時自閉式水龍頭和光電控制式水龍頭的小便器、大便器水箱。延時自閉式水龍頭在出水一定時間后自動關閉，可避免長流水現象。出水時間可在一定范圍內調節，但出水時間固定后，不易滿足不同使用對象的要求，比較適用于使用性質相對單一的場所，比如車站、碼頭等地方。光電控制式水龍頭可以克服上述缺點，且不需要人觸摸操作，可用在多種場所，雖價格較高，但節水效果十分顯著。

1.2完善熱水供應循環系統

隨著人們生活水平的提高，小區集中熱水供應系統的應用也得到了充分的發展，建筑熱水循環系統的質量也逐漸變得越來越重要了。大多數集中熱水供應系統存在嚴重的浪費現象，主要體現在開啟熱水裝置后，不能及時獲得滿足使用溫度的熱水，而是要放掉部分冷水之后才能正常使用。這部分冷水，未產生應有的使用效益，因此稱之為無效冷水。這種水流的浪費現象是設計、施工、管理等多方面原因造成的。如在設計中未考慮熱水循環系統多環路阻力的平衡，循環流量在靠近加熱設備的環路中出現短流，使遠離加熱設備的環路中水溫下降；熱水管網布置或計算不合理，致使混合配水裝置冷熱水的進水壓力相差懸殊，若冷水的壓力比熱水大，使用配水裝置時往往要流出很多冷水之后才能將溫度調至正常。同一建筑采用各種循環方式的節水效果，其優劣依次為支管循環、立管循環、干管循環，而按此順序各回水系統的工程成本卻是由高到低。修訂后的《建筑給水排水設計規范》GB50015-2003（2009年版）第5.2.10條強調了循環系統均應保證立管和干管中熱水的循環，要求隨時取得不低于規定溫度的熱水的建筑物，應保證支管中的熱水循環，或有保證支管中熱水溫度的措施；此條對節水、節能有著重要的作用。因此，新建建筑的集中熱水供應系統在選擇循環方式時需綜合考慮節水效果與工程成本，根據建筑性質、建筑標準、地區經濟條件等具體情況選用支管循環方式或立管循環方式，盡可能減小乃至消除無效冷水的浪費[3]。

1.3控制超壓出流

在我國現行的《建筑給水排水設計規范》中，雖對給水配件和入戶支管的最大壓力做出了一定的限制性規定，但這只是從防止因給水配件承壓過高而導致損壞的角度來考慮，并未從防止超壓出流的角度考慮，因此壓力要求過于寬松，對限制超壓出流基本沒有起作用。如果設計時沒有充分考慮這一方面將會造成極大的水資源浪費。所以應根據建筑給水系統超壓出流的實際情況，對給水系統的壓力做出合理限定?！督ㄖo水排水設計規范》第3.3.5條規定，高層建筑生活給水系統應豎向分區，各分區最低衛生器具配水點處的靜水壓不宜大于0.45MPa，特殊情況下不宜大于0.55MPa。而衛生器具的最佳使用水壓宜為0.20MPa~0.30MPa，大部分處于超壓出流。根據有關數據研究，當配水點處靜水壓力大于0.15MPa時，水龍頭流出水量明顯上升。建議高層分區給水系統最低衛生器具配水點處靜水壓大于0.15MPa時，就應采取減壓措施。

1.4開發第二水資源———中水

中水來源于建筑生活排水，包括人們日常生活中排出的生活污水和生活廢水。生活廢水包括冷卻排水、沐浴排水、盥洗排水、洗衣排水及廚房排水等雜排水。不含廚房排水的雜排水稱為優質雜排水。中水指的是各種排水經過處理后，達到規定的水質標準，可在生活、市政、環境等范圍內雜用的非飲用水。我國的建筑排水量中生活廢水所占份額：住宅為69%，賓館、飯店為87%，辦公樓為40%，如果收集起來經過凈化處理成為中水，用作建筑雜用水和城市雜用水，如沖廁、道路清掃、城市綠化、車輛沖洗、建筑施工、消防等雜用，從而替代等量的自來水，這樣就相當于增加了城市的供水量。以某高校為例，在目前的技術條件下，中水工程的投資大約為3000元/m3~4000元/m3，水處理費用為1.5元/m3左右。該校平均用水量約為8000m3/d，若按計劃內用水費用2.4元/m3計算，則每年的水費將高達700多萬元，若考慮計劃外用水費用及水費不斷增長的因素，則每年的水費將突破1000萬元。為節約水資源，目前，該校結合生態校園規劃，陸續在一批學生宿舍及游泳池等建筑物中設置了中水回用設備，并在保證供水水質的條件下，實現了分質供水。據不完全統計，此舉不僅每天為該校節約了1200m3左右的水量，而且將為該校每年節約水費100萬元左右，效益十分顯著。由于中水工程是影響到整個建筑的系統工程，在已建成建筑中改造比較困難。同時又因為其初期投資較高，所以至少在目前看來是比較難于讓開發商接受的。但是從長遠看，在水資源越發缺乏的情況下，建設第二水資源———中水勢在必行。它是實現污水資源化、節約水資源的有力措施，是今后節約用水發展的必然方向。

1.5雨水利用

雨水利用就是將雨水收集起來，經過一定的設施和藥劑處理后，得到符合某種水質指標的水再利用的過程。類似于中水，處理后的雨水作為一種可以利用的水資源可以用于廁所沖洗、城市綠化、景觀用水以及其他適合中水水質標準的用水。建筑物收集雨水的一般結構是，由導管把屋頂的雨水引人設在地下的雨水沉沙池，經沉積的雨水流人蓄水池，由水泵送入雜用水蓄水池，經加氯消毒后送入中水道系統，為解決降塵和酸雨問題，一般將降雨前2min的雨水撇除。目前，世界上許多國家都展開了對雨水利用的研究，以節約水資源，減輕當地的用水和污水處理負擔。如德國，日本等國在一些城市的建筑物上設計了收集雨水的設施，將收集到的雨水用于消防、小區綠化、洗車、廁所沖洗和冷卻水補給等，也可經深度處理后供居民飲用。東京、福岡、大阪、名古屋4個城市的拱型建筑棒球場的雨水利用系統，集水面積在1.6萬m2~3.5萬m2，貯水槽容積為1000m3~2800m3，經砂濾和消毒后用于沖洗廁所和綠化。每個系統年利用雨水量在3萬t以上[4]。

1.6消防貯水池的設置及加壓

高層建筑中消防貯水池盡可能地與游泳池、水景合用，做到一水多用、重復利用及循環使用[5]。同時，高層建筑群或小區應盡可能共用消防水池和加壓水泵。消防貯水量應按其中最大的一座高層建筑需水量來計算。這樣，既可避免消防加壓給各建筑設計帶來的諸多技術問題，又可以節省工程建設和設備投資，降低運轉費用，便于集中管理，同時可避免多座貯水池大量消防貯水及定期換水而造成的浪費。

1.7加強水表管理

1.7.1增加小區進戶總水表的設置

顯而易見，水表的設置對水量的控制起著至關重要的作用。增加小區進戶總水表，通過與各戶水表進行水量平衡分析，有利于查出漏水隱患。所謂水量平衡測試，是指用水單位對本單位用水體系進行實際測試，根據其輸入水量與輸出水量之間的平衡關系進行分析的工作。如上海交通大學徐匯分部，進行水量平衡測試后，查出了不少漏水隱患，經整治給水系統后，取得了每月節水3萬t，每年少繳100萬元水費的顯著成效。而進行水量平衡測試時需要注意在如下幾處位置安裝水表：①入戶支管（或公共建筑內需計量收費的水管）起端、多層建筑（每個樓門）引入管、住宅小區(或機關、院校及其他單位)給水系統引入管；②高層建筑如下位置：直接由外網供水的低區引入管上；高區二次供水的集水池前引入管上；對于供水方式為水池一水泵一水箱的高層建筑，有條件時，應在水箱出水管上設置水表；高區給水系統每根給水立管上設置分水表（或2根立管合設1個分水表）；③滿足水量平衡測試及合理用水分析要求的管道其他部位。

1.7.2提高水表計量的準確度

由于選型和水表本身的問題，水表計量的準確性較差。如有的建筑物水表型號過大。用水量較小時，水表指針基本不動。約有40%的水表不符合±4％的精度要求。水表計量的準確性關系到對漏損控制的評價和采用的對策。為此應采取有效措施提高水表計量的準確度[6]。

1.7.3限制使用年限

根據國家技術監督局《強制檢定的工作計量器具實旋檢定的有關規定（試行）》，對生活用水表只做首次強制檢定，限期使用，到期更換。但是，由于各地對上述規定并未采取有效措施加以落實，致使目前建筑中的水表大多數無限期使用。由于水表自身零件的機械磨損，水表的使用年限越長，其準確度就越低。所以為了保證水表的工作精度，物業部門和自來水公司有必要對水表進行經常性檢查。

1.7.4發展IC卡水表和遠傳水表

目前分戶水表仍有一部分設置在居民家中，入戶查表給居民生活帶來不便，同時居民進行室內裝修時，常常把本來明裝的水表遮蔽（暗敷），給查表和水表的維修管理帶來很大困難。近幾年，我國住宅設計開始將水表相對集中或統一設于一樓（或設備層），或把水表設于管井內。這些設計會造成供水管線的增加和成本的提高，同時還增加了施工難度和住戶驗看水表不方便等問題。可見，我國的水表應用技術應朝著IC卡水表和遠傳水表系統的方向發展[7]。

1.8真空節水技術

為了保證衛生潔具及下水道的沖洗效果，可將真空技術運用于排水工程，用空氣代替大部分水，依靠真空負壓產生的高速氣水混合物，快速將潔具內的污水、污物沖洗干凈，達到節約用水、排走污濁空氣的效果。一套完整的真空排水系統包括：帶真空閥和特制吸水裝置的潔具、密封管道、真空收集容器、真空泵、控制設備及管道等。真空泵在排水管道內產生40kPa~50kPa的負壓，將污水抽吸到收集容器內，再由污水泵將收集的污水排到市政排水管道。據相關統計，在各類建筑中采用真空技術平均節水超過40%。若在辦公樓中使用，節水率可超過70%[8]。

2節能新技術

2.1充分利用市政給水管網的資用水頭H0

高層建筑，城市管網水壓難以完全滿足其供水要求。某些工程設計中將管網進水直接引入貯水池中，白白損失掉了H0。高層建筑的下面幾層常常是用水量較大的公共服務商業設施，如：公共浴室、洗衣房、汽車庫、美發廳等，這部分用水量占建筑物總用水量相當大的比例，如果全部由貯水池及水泵加壓供水，無疑是一個極大的浪費。例如：某座大廈是32層的綜合性高層建筑，地下1至2層為汽車庫，沖洗汽車用水量為25m3/d；地上1至3層商業服務用水量為25m3/d;4至6層辦公樓用水量為12m3/d;綠化、噴灑及其他用水10m3/d;城市管網水壓可保證供給3層及3層以下的用水，4至6層可由管網間斷供水。若這部分用水全部由地下2層的貯水池通過水泵房負擔，則全年多耗電量約為1.75萬kWh，因此應該重視H0的充分利用[9]。

2.2生活給水管道中減壓節流

前面筆者在敘述給水管道出水壓力過大問題時曾提及容易發生超壓出流而造成水資源的浪費。對于節能方面，這一點也同樣存在問題。因為即使在分區后各區最低層配水點的靜水壓仍高達300kPa~400kPa。而在進行設計流量計算時，衛生器具的額定流量是在流出水頭為20kPa~30kPa的前提條件下所得的。若不采取減壓節流措施，衛生器具的實際出水流量將會是額定流量的4-5倍。隨之帶來了水量浪費、水壓過高的弊病，同時易產生水擊、噪聲和振動，致使管件損壞、破裂。減壓節流的有效措施是控制給水系統配水點的出水壓力，已有設計單位提出在配水點前安裝節流孔板、減壓閥等措施來避免部分供水點超壓，為用戶提供適宜的服務水龍頭，使豎向分區的水壓分布更加均勻[10]。所以在高層建筑給水系統豎向分區后仍應注意減壓節流的問題。

2.3合理選用變頻水泵

在不設調節水箱的供水方式中應選用高效、節能的變速水泵。變速水泵的應用可避免傳統供水系統中按供水最不利情況計算所引起的水量、電能的浪費問題，在各類資源緊缺的今天有著廣闊的前景。同樣，在熱水供應系統中，隨著水泵自控技術及各種監測儀表和新型感溫材料的出現，循環水泵的運行也可采用變流量變揚程的自動控制系統?？梢钥紤]在配水龍頭處裝設簡易的水流指示器或在最遠配水點處裝設感溫元件，把信號傳遞至循環水泵的控制系統，根據熱水的不同配水工況命令水泵時停時轉隨機改變其運行參數，從而節省電耗。采用變頻調速裝置比一般供水設備節省電耗10%~40%[11]。

3發展與展望

以上內容僅為筆者從事工程設計時的一點體會。應該說，建筑給排水在節水節能方面還有著廣闊的發展前景。除了管材更新引起的技術發展之外，水資源回用技術也將日趨成熟。特別是雨水回用技術將有著及其廣闊的發展空間。另外，真空節水技術也將引起排水業的巨大變革。節能方面，關于消防系統與給水系統的聯系也將是討論的重點。一些節能的細節問題也會日益受到人們的重視。