我国建筑给水节能的现状及措施的探讨

2022-09-12

随着城市建筑业突飞猛进的发展, 在城市的总用水量中, 建筑内部用水占据的比例逐年增加, 高层建筑由于层数多、高度大、用水要求高, 高层建筑给水系统的能耗很大, 而其中用于给水提升和输送的能耗占了很大的比例, 使得建筑给水排水工程的节水、节能问题不容忽略。

1 建筑给水系统水量能量损失现状

1.1 建筑给水系统中的水量损失现状

(1) 超压出流水量损失。建筑内部给水系统的压力, 必须能将需要的水量输送到建筑物内最不利点的用水设备处, 并保证有足够的工作水头。卫生器具给水额定流量是按照卫生器具用途和使用要求而规定的卫生器具给水配件单位时间的出水量。最低工作压力是为基本上满足卫生器具使用要求而规定的给水配件前的工作压力。给水配件前的压力大于最低工作压力, 给水配件在单位时间内的出水量超过额定流量的现象, 称超压出流现象。该流量与额定流量的差值, 为超压出流量。

(2) 给水附件损坏导致水量浪费。管道锈蚀, 阀门、水表、龙头等破损导致水量损耗。给水管道在管子接缝处及法兰、阀门连接处都会有不同程度的漏水现象;用户水龙头、水表、水池、水箱、马桶等附件任意损坏都会导致大量水从溢流管流出。

1.2 建筑给水系统的能耗现状

建筑给水系统在水的提升、输送过程中, 都需要耗费大量的电能。电耗作为构成供水成本的主要部分, 特别在当前电量不富裕的地区, 节电就显得尤为重要。水泵的能耗成本是给水工程日常运行费用中非常重要的部分。在整个给水工程的用电量中, 95%~98%的电量是用来维持水泵的运转。在我国, 对于一般城镇水厂, 泵站消耗的电费占制水成本的40%~70%。就全国的水泵机组电能消耗来说, 它占全国的电能总消耗的20%以上。对世界各地的自来水公用事业来说, 节约能源代表着一项成本效率的重大改进。我国城市居民生活用水二次加压水泵所消耗的电能在给水工程能耗中占了相当的比例。这一方面是由于我国居民人口多, 用水量大, 造成电耗量大;另一方面是因为我国生活用水二次加压设备工作效率低, 给水方式不够科学合理造成不必要的能量浪费。因此, 如何有效地提高二次供水设备效率降低能耗, 是我们必须关注的一个重要课题。

2 建筑给水节能的措施和建议

节水与节能是分不开的, 在建筑给水中, 节水就意味着节能。为了能有效的开展建筑给水的节能, 有必要实施如下的措施。

2.1 开展水资源教育, 提高人们的节水意识

对于城市生活用水的广大用户来说, 一部分人认为水是一种取之不尽, 用之不竭的资源, 没有必要珍惜, 节水意识极为淡薄。人们对黄河断流、城市用水告急这种水资源紧缺的严峻形势认识不足, 对经济发展、人民生活水平提高而使水的需求急速增长的现状认识不够。因此, 需要向全社会广泛宣传节水的重要性、必要性和紧迫性。

2.2 利用经济杠杆促进节水

我国现行水价偏低, 根据用水量标准估算, 每人每天的水费仅为0.18元, 水的低价格贬低了水的实际价值, 不利于人们节水意识的形成, 就节水的经济效益而言也是微不足道。美国的一项研究认为, 通过计量和安装节水装置, 家庭用水量可降低11%, 如果水价增加一倍, 家庭用水可再降低25%。因此应合理制定水价或合理制定居民用水定额管理制度措施, 如实行“超定额累进加价制度”、采用阶梯式或季节式水价等, 充分利用价格杠杆的作用。

2.3 在建筑给水系统的设计中充分考虑节水的因素

(1) 多高层建筑生活给水中应充分利用市政给水管网的供水压力。目前我国城市自来水管的压力在非高峰用水时, 一般市政给水管网压力均在0.15~0.35MPa, 此压力值能满足低层和多层建筑的给水要求, 但满足不了高层建筑的需要。对10层以上的高层建筑, 一般都要采用局部加压的给水方式。

(2) 合理确定给水系统的垂直分区。高层建筑给水系统垂直分区的目的, 是保证给水设备和卫生器具的正常使用, 避免压力过高, 出现不必要的能量浪费。同时避免卫生器具供水大大超过额定流量, 造成水量浪费。分区压力过高, 不仅使卫生器具出水过猛, 而且在启闭卫生器具时易产生水击, 甚至使管件破裂、卫生器具部件损坏, 增加维修量。所以在设计时, 垂直分区压力值一定要适宜。

(3) 生活给水管道中采用减压节流。《建筑给排水设计规范》 (GB50015-2003) 3.3.4规定卫生器具给水配件承受的最大工作压力, 不得大于0.6MPa。同时3.3.5规定高层建筑生活给水系统, 竖向分区的各分区最低卫生器具配水点处的静水压力不宜大于450kPa。由于竖向分区的最大水压不是卫生器具正常使用的最佳水压, 卫生器具的最佳使用水压宜为2 0-3 0 k Pa, 各分区顶层住宅入户管的进口水压不宜小于0.10MPa。而对于水压大于0.35MPa的入户管, 宜设减压或调压措施, 以避免水压过高或过低给用水带来不便。因此, 《住宅建筑规范》 (GB50368-2005) 规定生活给水系统套内分户用水点的给水压力不应小于50kPa, 入户管的给水压力不应大于350kPa。对于水压大于350kPa的入户管应安装减压孔板、压力调节阀或减压阀来避免部分供水点超压问题, 为用户提供适宜的服务水头, 使得竖向分区的水压分布更加均匀, 避免造成浪费。

(4) 合理选择给水方式。分区原则确定后, 如何经济合理地选择给水系统方案, 对于节能同样是重要的, 在设计时应当结合高层建筑的具体性质, 从市政条件、设备情况、施工技术力量、管理水平等实际情况, 结合比较能耗大小, 合理选择给水方式。如设置总水箱, 一次提升分区减压供水, 或者分区设置给水箱, 由集中设置在建筑物底层的水泵并列提升, 向各区供水等。

(5) 合理设计水泵运行参数。水泵的能耗直接影响到整个高层建筑给水系统的能耗情况。水泵能耗的合理性主要取决于三方面:水泵设定的流量和扬程否合理;水泵的效率是否高效;水泵的搭配是否合理。因此, 水泵能耗的降低可以通过合理地设计水泵的供水流量和扬程, 优化水泵调配来提高水泵的运行效率等方式来实现。在给水系统中选用高效节能的变速水泵, 通过合理设定水泵参数优化调配可避免恒速泵给水系统中水泵始终按最不利工况运行所引起的水量电能浪费问题。

另外, 应采用节水节能型卫生器具和配水器材, 比如可以多推广使用节水型卫生器具;研究表明, 器具节水效果明显, 用以代替低用水效率的卫生器具可平均节省32%的生活用水。同时, 应该进一步开发多种形式的节水器具。比如, 在日本很多家庭使用带洗手龙头的水箱, 洗手用的废水全部流入水箱, 回用于冲厕。若水箱需水时, 可打开水龙头直接放水, 使用这种冲洗水箱, 不但可节水, 且方便。

摘要：本文在总结分析建筑给水系统中的水量损失及能耗现状的基础上, 从不同角度提出了建筑给水节能的措施和建议。

关键词：建筑给水,节能,措施