低碳經濟下建筑給排水節能問題分析

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摘要：文中概述了節能減排的低碳建筑，論述了低碳經濟下建筑給排水的節能問題，并提出了相應措施。

關鍵詞：低碳經濟；建筑工程；給排水設計；節能問題

我國水資源儲量豐富,但由于水資源利用不充分,部分地區存在水資源供給不足的現象。隨著城市化進程的加快，人們的生產和生活不能缺少水資源，城市的發展離不開水資源。節約水資源已成為全社會關注的問題。目前，由于建筑給排水節能技術存在的問題，造成了水資源的嚴重浪費。應在智能建筑中合理應用給排水節能技術，以保證水資源的高效利用。

1節能減排的低碳建筑概述

1.1綠色建筑的界定

所謂“綠色建筑”，就是在建筑物全生命周期內采用必要的環境保護措施，減少能源消耗，將污染控制在最低，以保護人們的健康，為人們塑造良好的適用空間，實現人與自然的和諧共生。綠色建筑主要涵蓋三個方面的內容：（1）對環境予以保護，有效控制污染；（2）節約資源；（3）為用戶提供舒適的空間。其中，節約資源所涵蓋的內容非常豐富，包括：節約能源、節約水資源、節約用地、節約材料。通常而言，綠色建筑與既有建筑相比較，其所具備的一個突出特點就是可使能源消耗量降低70%左右，中國目前所確定的綠色建筑和既有建筑相比較，能源消耗量大大降低，幅度已經超過80%。

1.2LEED標準對給排水所提出的要求

LEED標準的全稱是“LeadershipinEnergyandEnvironmentalDesign”，是一個評價綠色建筑的工具，是美國綠色建筑委員會（USGBC）所建立的領先能源與環境設計建筑評級體系。LEED標準是對給排水的水資源評定，所涉及到的內容主要體現在三個方面：用水效率提高；對雨污水進行處理和排放；節水指標。（1）提高用水效率。要提高用水效率，需要采用分質供水的方式，即在提供水資源的過程中，需要按照用水水質要求實施，即將生活用水、飲用水、園林景觀用水以及綠化用水分開。在供水的過程中應用節水系統，還要結合使用節水器具和相應的設備，比如空調冷卻水以及游泳池的用水等都要采用循環水處理系統，公共衛生間安裝感應出水龍頭，并結合使用緩閉沖洗閥等等。通過科學的節水設計和綠化澆灌設計，比如，根據需要使用雨水收集回用系統和滴灌系統等等?？紤]到對水資源的重復利用，在建筑施工的過程中要采用節水工藝，同時還要結合使用節水設備以及相應的設施。要強化節水管理，在建筑施工的過程中，對用水定額用量，可以有效地減少水資源浪費。（2）對雨污水進行處理和排放。對于雨水、污水以及廢水分離，可以采用分流系統，合理應用污水處理技術，對雨水以及廢水回收再利用。應用雨水和中水回用系統，合理控制污水以及雨水的排放?；氐谋Ｋ阅芤兴岣撸侠砜刂频乇硭约拔蓓斢晁畯搅?，促使地表徑流減少。采用多種滲透措施，增加雨水自然滲透量。（3）節水指標。主要分為三項，即雨洪水利用率、水使用率和循環量。雨洪水利用率是常年降水量除以雨水的使用量或者雨水的收集量；水使用率是正常使用量除以使用量；循環量是一次性用量與循環次數的乘積。

2給排水工程的結構形式分析

2.1給排水工程的管道地基

在鋪設給排水管道時，土壤硬度是結構設計過程中需要重點考慮的因素。例如，在軟土地基上，軟土、液化土和回填有不同的設計。但是，土的組成以及所具備的特性促使地基產生不均勻沉降［1］。地基強度不足，缺乏穩定性，導致整個給排水系統在運行的過程中很有可能存在安全問題。產生不均勻沉降主要是由于管道上部結構的自重荷載以及地面建筑物的附加荷載，使得管道的壓力加大，很有可能產生壓縮變形以及管道開裂。所以，有必要對管道基礎差予以處治。

2.2給排水工程的基坑支護加固

給排水管道施工需要采用基坑支護技術，基坑支護就是保證軟土地區輸水管道工程管道穩定性的基礎。鋼筋及支護的設計中要充分考慮到實際情況。如果埋深不足3m的管道，可以實施邊坡開挖；超過3m的管道基礎，就要使用鋼板樁支護，還需要加上橫向支撐。開挖施工的過程中，需要對地下水位和土壤質量所具備的特點進行充分考量。開挖地基的地下水位過高或者過低的時候，要做好排水工作，對泥沙采用泵送的方法，之后實施加固處理。

3給水系統的節水問題分析

3.1冷熱給水系統設計不科學

隨著城市的發展，建筑越來越多考慮設置集中熱水供應系統。在建筑設計中，冷熱水壓力設計不夠科學，導致熱水出水溫度不穩定，給居民的正常生活帶來了麻煩，也造成了很大的水資源浪費。在選用高區的生活飲用水系統時，大部分采用地下室內設水箱加變頻加壓供水設備或無負壓加壓供水系統，總體系統為下行上給方式，而集中熱水供水的方式大多采用屋面設熱水箱的開式系統的上行下給方式。由于冷熱水給水形式不一致末端出水壓力不穩定，為了保證末端壓力平衡增設減壓閥，反而導致系統越加復雜，可靠性大幅下降且造價成本也大幅增加。另由于開式系統造成的水箱二次污染愈發頻繁，導致清洗水箱及補充水箱又進一步造成水資源的浪費。

3.2建筑給排水系統流量及壓力的合理設計

在對建筑給排水系統進行設計的過程中，水泵的流量及壓力設計如果過于保守，就會導致水資源得不到充分利用而造成浪費。根據建筑的實際高度及規模和功能，將給水系統劃分為幾個不同區域功能分區，針對不同的區域功能分區內嚴格按照有關的規范確定器具用水定額及水壓要求，以保證用戶能夠用上水，水壓滿足在0.15~0.2MPa即可，無需取上限值增加流量及壓力。

3.3工程建造材料不符合標準

建筑工程的質量和進度直接關系到材料的質量。在購買建材時，應做好各種準備工作，詳細準備采購文件，在材料選擇的過程中，從采購材料的數量、型號、價格預算等多個角度考慮，充分了解材料的質量。在材料運輸過程中，應采用合適的運輸方式，并做好材料保護，避免損壞。但在實際工作中，由于缺乏準備和質量意識，在選用材料的時候不能控制質量。如果在施工中使用不合格的材料，必然會影響施工安全，也會導致資源的濫用和資金的浪費。另外特別是在較大項目中，擁有多家分包單位，還會出現管材不統一的情況，進一步導致水資源的浪費。

3.4雨水回用系統缺乏可行性

在非政府投資項目中設置的雨水回用系統，大部分為了節省造價，設計上即使設有雨水回用系統，施工過程中也因造價問題而被過分簡化，原本極具節水功效的一大措施并未實施到位，也進一步造成了水資源的浪費。

4低碳經濟下建筑給排水的節能策略

4.1借助市政管網余壓，采用分區給水形式

市政管網進水口引入地下儲水池，管網水壓未得到有效發揮，用戶供水由水泵供水，導致市政水壓未得到合理利用。為保證城市供水安全，大部分供水管網采用環網供水，在此較安全的市政供水條件下，采用無負壓供水設備，不僅可充分利用市政管網的余壓，且省去地下儲水池，進一步減少水質污染的概率，也能減少清洗補充水箱用水。另分區供水不僅體現在豎向高度上的合理分區，更需結合使用功能的類別統籌考慮，以使泵組常年在高效區間內運行。

4.2落實好綜合水池設置，節約用水防止浪費

為減少水池的清洗補水的用水量，特別需要做好各類型水池，如：生活水箱、屋頂消防水池、地下消防水池等的水質保護措施，而防水質污染也是建筑給排水設計過程中強制要求的一項技術措施，另各類型水池均應設置水位監控系統，由于后期物業管理水平不一，實際管理中常出現消防水池或屋頂的消防水箱由于長時間處于備用狀態，未檢查到位，出現進水設施破損，水池水箱常年出現溢流現象。

4.3使用節水器，打造節水型建筑給排水設施

打造節水型建筑，使用節水器是非常必要的。應用智能節水裝置，就是充分利用過濾管道，對于排水管道所排出的污水過濾成無大顆粒污物的水，在智能控制器的控制下，實施消毒滅菌，之后排入到廁所沖洗水箱；智能節水器中設置有除濕器和加熱板，避免濕度和溫度損害到設備。智能節水裝置上設置有進水口、出水口和節水出水口，進水口連接排污口，出水口連接污水管連接，節水出口連接沖洗水箱，智能節水器箱體上固定有水泵、除濕器、過濾管、儲水箱、自動感應開關、消毒管以及控制器等等。其中，過濾管的兩端分別固定連接到箱體的進水口和出水口，過濾水帽被安裝在過濾管的管道內，過濾水帽連接儲水箱，儲水箱通過管道連接到箱體的節水口，連接管上依次安裝有自動感應開關、消毒管以及水泵?？刂破骺刂撇⑦B接消毒管、除濕器和加熱板。

4.4采用雙變頻的泵變量變壓水泵

給排水節能技術在智能建筑中的應用，需要良好的給排水節能設計，這既是重點內容，也是難點。變頻調速泵應用于供水工程系統時，可根據需要靈活調節供水范圍和速度，有效控制泵的水壓和流量變化，這樣可以減少電能損耗，避免水資源的大量消耗。傳統的變頻控制技術，均采用變量恒壓控制技術，控制方式原始，所以恒定的壓力也是滿足最高峰最不利點運行壓力，但是這種時刻在整個運行時間段所占比例不到1/20，設備絕大部分時間運行在中峰期和低峰期，所以傳統的變量恒壓技術應用于某些工程中已不是最佳方案。而變量變壓控制技術，設備時刻檢測自身運行狀態，根據用水情況的不同，輸出滿足工程需要輸水壓力，使設備始終高效運行狀態，從而大大降低了設備的運行費用，節能效果顯著。根據相關統計數據，雙變頻調速水泵可實現10%~40%的節電效果，因此雙變頻調速水泵在當前智能建筑中得到廣泛應用。在智能建筑中安裝雙變頻調速水泵，有利于提高施工企業的經濟效益，大大降低了給水系統的運行成本，避免了環境污染，取得了良好的節水節電效果。

4.5引入新型熱水供水系統

在低碳經濟背景下，對于建筑給排水設計是時候采用新型熱水供水系統，可以實施智能建筑熱水系統設計，也可以應用太陽能技術與空氣源熱泵的熱水供應系統。（1）在當前智能建筑熱水系統的設計中，主要采用的是干管和立管循環系統，以保證熱水的連續供應［3］。運行此模式時，冷水和熱水同時存儲在管道中。如果需要使用熱水，必須先排出剩余的冷水，以促進熱水循環。隨著系統運行時間的不斷延長，將有更多的冷水儲存在管道中，需要排放更多的冷水，消耗大量水資源，造成浪費。因此，有必要對熱水系統進行優化，根據發展情況充分利用冷熱水系統同源同式，而閉式系統的承壓式空氣源熱泵熱水系統，空氣源熱泵為一次加熱式熱泵主機，輔助熱源為容積式電加熱器，貯熱水箱為承壓式水箱與無負壓設備或是水箱變頻泵組的配合使用，可較好地實現同源同式，將無效冷水量控制在最低限度，充分利用了冷水的壓力，冷熱壓力同源末端壓力一致，系統均為下行上給式，水箱又為閉式，更好地實現節水節能技術要求。（2）太陽能技術與空氣源熱泵的熱水供應系統的應用中，要求在熱水供應系統運行過程中合理控制熱水流量，以滿足用戶的需要，減少熱水消耗。太陽能熱水系統應根據集熱器類型及其承壓能力、集熱系統布置方式、運行管理條件等經比較采用閉式太陽能集熱系統或開式太陽能集熱系統；開式太陽能集熱系統宜采用集熱、貯熱、換熱一體間接預熱承壓冷水供應熱水的組合系統；且隨著科技的不斷進步，衛生器具及配套水龍頭等設備制作精良，節水性能較好，且設計要求均應滿足國家相應的節水器具標準。因此，為控制熱水耗熱量，可盡量減少設計冗余量，衛生器具的一次和小時用水定額及水溫宜按低限取值。積極采用先進技術，如：無動力集熱循環太陽能熱水系統、智能無機房梯級貯熱裝置（熱源配備太陽能+空氣源熱泵），提高冷熱水轉換效率，有效避免二次污染，消除衛生隱患，減少水資源的浪費。所選材料應具有良好的隔熱性能，以防止傳熱過程中的散熱，并確保充足的熱水供應。此外，還要提高清潔新能源的利用率，科學管理和控制能源。將太陽能應用于智能建筑給排水系統設計中，在于其儲量豐富，經過技術改造之后不會產生大量有害物質。太陽能作為一種清潔能源，其衍生物有多種，即：水能、化學能、風能等等。智能建筑的熱水器可以充分利用太陽能發電和提供熱能。熱能傳輸采用真空管和熱管。操作簡便，影響因素少，熱能傳輸效率高。太陽能及空氣源熱泵在智能建筑給排水系統中的應用可以達到良好的節能效果，但在具體設計中需要注意水流應保持平衡狀態，以便靈活利用太陽能，并應提高集熱效果?？刹捎貌⒙摵痛摰姆绞健Ｒ茖W選擇采集器，即在選擇收集器時，應考慮各種參數，如：規格、性能等。設計人員還應考慮設備的抗凍性和承壓性，重視收集器的性能，以有效控制經濟成本。對于冬季環境溫度較低的地區，太陽能及空氣源熱泵加熱設備應采取防凍措施，防止出現故障。

5結語

綜上所述，從經濟可持續發展的現狀來看，水資源供給不足已成為一個重要的影響因素。因此，設計人員在設計建筑給排水工程系統時，應合理利用節水技術和節能技術，最大限度地減少水資源的浪費，提高水資源的利用率。此外，在設計過程中，應引進先進技術，開發并合理利用可再生清潔資源，以達到節能節水的目的。

參考文獻

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［3］尚雅斐，杜書廷.低碳經濟背景下房屋建筑材料對建筑節能的影響分析［J］.綠色環保建材，2021（1）：96-97.

作者：姚軍 單位：中國建筑設計研究院有限公司