建筑给排水节能节水技术与应用实践之研究

2022-09-12

近年来, 世界各国纷纷陷入水环境污染、能源短缺、水资源与能源利用率低等的发展困境中, 从而阻碍了社会经济的健康发展。在这一背景下, 深入研究节能节水技术及其应用变得非常重要。

建筑给排水是建筑安装工程的分支, 其研究的对象是建筑内部的给、排水问题, 以保证建筑的功能与安全。面对日渐严峻的能源与环境问题, 国家积极部署节能减排与发展低碳经济战略。为了响应这一战略号召, 将节能节水技术引入建筑给排水系统中具有现实意义。下面, 笔者主要从生活给水系统、热水系统、消防给水系统及排水系统四个方面探讨节能节水技术在建筑给排水系统中的应用。

一、生活给水系统

(一) 二次给水前置设备

市政管网的最低进户水压一般可达0.20--0.30MPa, 但对于一些日用最高水量及二次加压水量较高的工程, 要求选用二次前置给水加压设备, 并将蓄水装置设计为密封的承压罐及优化有效容积的设计, 以防发生二次污染及实现对市政管网余压的充分利用, 同时可在市政供水中断或水压偏低时继续向用户正常供水。

(二) 全流量变频调速给水设备

建筑给排水的加压设备选择全流量变频调速供水设备, 其依据流量段配泵, 并在每一流量段小幅变频, 以保证不断流量段流量的平滑衔接, 同时采取两种配泵方式, 调控高效频率的下限及实现精确供水。与普通变频供水设备相比, 变频给水设备的水泵可节电30%。

(三) 管网叠压供水设备

管网叠压供水设备由变频调速水泵、压力传感器、能量储存器、稳压补偿罐、智能负压检测器及微机变频控制柜等组成, 其先直接从市政供水管网吸水, 再叠压供水。其中, 水泵直接与市政供水管网相连;稳压补偿罐是储水、进水的缓冲装置;能量储存器的作用是消除管网内负压, 并实现供水的二次增压。应用表明, 管网叠压供水设备的节能效果好, 且安全卫生, 完全能够体现节能节水的思想。

二、生活热水系统

(一) 空调余热回收与热泵设备

水源或空气源热泵是一种节能效果较优的热源, 尤其是在常年温度偏高的南方地区, 空气源热泵的能效比COP普遍高3.5以上。在南方地区, 酒店常年运行空调制冷系统的现象非常普遍, 而冷水机组运行时排放的冷凝热约为制冷量的1.15-1.3倍, 且经冷却塔排至室外。据此, 回收空调冷凝热变得非常必要, 即选择水源热泵, 并以空调冷却水为水源, 从而使得热泵的COP达4.5-5.5。例如, 在某建筑工程中, 其局部功能区选由水源热泵供热, 并在热水温度<50℃时以燃气热水锅炉辅助加热, 从而实现了每年回收80万k W·h的热量。

(二) 太阳能热水系统

太阳能是一种洁净的可再生能源, 其包含在国家能源战略中。太阳能热水设备的社会效益与环境效益非常显著。在高层建筑中, 可分户分散设置太阳能热水器, 并在建筑向阳侧的外立面安装太阳能集热板, 在建筑向阳侧阳台内靠近集热板安装储热水箱。但对于高层建筑所用的太阳能热水系统, 目前的最佳选择是集中供热, 即:先将整个屋面等分为几组可串连集热的聚热板, 再在楼梯间的顶处设水箱间, 然后将辅助电加热系统设在储热水箱中及将循环泵设在水箱间中, 其中热水的流动形式是上供下回, 注意在实际应用中, 按建筑的用途或业主的使用要求来决定是否选用太阳能热水系统, 以促进建筑节能技术的高效应用与发展。

三、消防给水系统

(一) 优选消防水系统

在高层建筑中, 通常选择重力式高压制消防给水系统, 其在发生火灾时, 不依靠水泵供水;在平时, 系统也处在工作压力状态下, 因此非常安全。但当建筑的楼层数超高一定限值后, 高位消防水池便无法满足最上面几层楼消防设施对压力的要求, 因此需另设临时高压系统。为了避免水泵出水止回阀与减压阀因失效而引起的串压现象, 可将上一级消防泵改吸转输消防水箱的水, 并经消防水箱隔断每一级压力的水力, 以保持系统压力的安全状态。在超限高层建筑消防水系统设计中, 水泵与水池具有重要的作用。其中, 对于重力系统, 由高位水池储存消防给水系统作业时的总用水量;对于临时高压系统, 在发生火灾时, 先用消防水泵抽吸水池, 再供应消防用水, 据此体现了重力给水系统的应用价值。

(二) 减压、转输水箱的设计

鉴于建筑给水管道与其配件工作压力的最大值是2.5MPa, 则要求系统每一级的供、输水压力≤2.5MPa, 并据此设置转输水箱、水泵及分区减压水箱。依据规范, 每一级减压水箱供水的范围划分成2-3个区, 且用减压阀对低区减压供水, 从而稳定消防供水压力。例如, 在某建筑工程中, 其采用分置转输水、消防水系统的方案, 并将转输水箱设在35层, 用以实现转输水泵的抽水, 同时将分减压水箱设在10、35、53层, 用以对高位消防水池的出水进行减压。

(三) 阀门的设置

在设置阀门时, 需注意下列要点:一是对于重力系统, 高位水池的出水管上仅设检修阀;二是对于临时高压系统, 要求自动喷水灭火系统在报警阀的前、后及阀体后的管道上设信号阀, 且尽量在重力系统中设信号阀, 从而防止发生误动作;三是对于重力系统, 要求自动喷水灭火系统在报警阀前设电动阀, 以便在系统动作1h后手动或自动关闭系统供水。