浅谈给排水节能设计

在城市供水中,一般市政给水管网压力均在0. 2～0. 4MPa之间,只能满足3～5层多层建筑供水压力。现在城市城区的土地利用率均较高,城区住宅高层建筑增多,且一般多层住宅均在五层以上,供水压力要求采用二次加压。合理利用市政管网压力,采用分区供水方式并采用新型供水设施,可以减少二次加压能耗。如市政管网压力为0. 3MPa,则5层及以下楼层可采用市政管网直接供水, 5层以上采用无负压变频供水设备供水。这样既不浪费市政管网余压又不至于使低楼层管网压力过高,造成能耗及水量浪费。

2 给水系统选择

高层建筑加压给水系统主要有水池- 水泵-水箱联合供水和水池- 水泵调速供水两种方式。水池- 水泵调速供水, 水压稳定, 此系统无高位水箱是目前建筑高度小于100m的高层建筑的主要供水方式, 水泵通过改变水泵电机频率来改变水泵出水流量, 可以明显节能。

水泵调速一般是减速问题。当采用变频调速时, 原来按工频状态设计的泵与电机的运行参数均发生变化, 另外, 管路特性曲线与调速泵并联运行的定速泵等因素, 都会对电机调速范围产生影响, 超过一定调速范围节能的目标就难以实现。一般认为变频调速不宜低于额定转速的50%, 最好处于75%～100%。因此在选择变频泵组时, 水泵台数一般不小于3 台或者设计一台小流量泵, 以适应一定范围内的流量变化。

居住小区给水泵房采用变频泵供给时, 分区并联供水比水泵升压减压阀分区供水安全性能高且节省能量。现以某居住小区采用两种供水方式为例, 比较电能的消耗。

3 热水系统的节能措施

3.1 热水循环

当代集中供热的热水供应系统基本采用立管循环系统, 但在设计时需注意以下四点:

3.1.1循环系统

应尽量设计成同程式, 避免采用异程式, 以防止出现循环水流短路, 造成远冷近热, 引起无效冷水量;

3.1.2 对于集中供热的建筑, 当部分用水点较分散且远离供水设备时, 这部分用水点宜采用局部加热设备以减小供水管道的长度, 减少热损失;

3.1.3 对于设置分区给水系统的高层建筑, 除在分区上冷热水压一致外, 在同一个分区内热水出水点压力应适当控制, 宜控制在25m以下, 超过30m时宜设置支管减压阀, 避免热水的超压出流,节约热量。

4 应注意生活给水管道中减压节流问题

生活给水系统按规定竖向分区后仍然存在部分卫生器具配水点水压偏大的问题, 若不采取减压节流措施, 卫生器具的实际出水流量将会是额定流量的4～5 倍, 随之引起水量浪费、水压过高、漏水量增加的弊病,同时易产生水击、噪声和振动,致使管件损坏、破裂。因此,高层建筑给水系统竖向分区后仍应注意减压节流的问题。为了减少超压出流现象, 在给水系统设计中需合理配置减压装置, 将水压控制在限值要求范围内。目前, 减压装置主要有减压阀、减压孔板和节流塞。国外一些国家均采用在给水支管上安装孔板、压力调节阀或减压阀等手段来避免部分供水点超压,使竖向分区的水压分布更加均匀。

5 采用太阳能热水器作为热水加热的节能技术

太阳能作为清洁能源是节能的重要途径, 利用太阳能制备生活热水,既节约能源又保护环境。我国大部分地区均适合推广使用太阳能热水器。太阳能热水器由集热器、储水箱、给水箱、循环管、循环泵、配水管等组成,由70 年展至今已经经历了三个发展阶段: 第一阶段是箱式集热器,技术原始、效率低; 第二阶段是管板式太阳能集热器, 利用传统集热技术并加以改进, 效率可达40 % , 价格便宜、寿命较长,但热损失大,冬季和阴天不能使用,易损坏;第三阶段是真空管式集热器,又分玻璃套金属管式和全玻璃式,基本做到没有热损失, 效率提高、受季节和天气的影响程度小、寿命更长,但价格相对较高。

太阳能热水器的安装方式不同, 节能效果也有所区别。对于多层建筑,太阳能宜分散设置,在楼梯间公共部位设管道井,各户的太阳能进出水管均设在管井中,每户的太阳能集热板、热水箱设置在屋面。对于高层建筑,除上部几层可设置分散的太阳能热水器外, 其它层应采用集中供热的太阳能热水系统。高层建筑太阳能的利用有直接利用和间接利用。直接利用是把整个屋面均布置成几组串连集热的太阳能聚热板,在楼梯间顶部设水箱间,热水箱内设电辅助加热设备, 热水采用上供下回, 循环泵设置在水箱间; 间接利用是太阳能板集中设置在屋面或与景观相结合, 设置在小区内的道路架空间上面, 换热器热水箱设在地下室设备间内,制备好的热水再用变频泵送到各用户。

6 开发建筑中水回用系统

建筑中水设施是指民用建筑物或建筑小区内使用后的各种排水, 如生活排水、冷却水及雨水等经适当处理后, 回用于建筑物或建筑小区内,作为杂用水的供水设施。由中水原水的收集、储存、处理和中水供给等工程设施所组成, 目前已成为建筑物或建筑小区的功能配套设施之一。据资料表明, 采用中水回用系统后, 居住区用水量将节省30 %～40 % , 同时排放量减少35 %～50 %; 商住小区可节水70 %;科研事业单位可节水40 %左右; 对一般居民住宅可节水30 %左右。这对社会和环境效益的深远影响是无法估量的。

充分利用盥洗废水等优质杂排水。经调查和试验分析,盥洗废水具有水量大、使用时间较均匀、水质和处理效果相对较好等优点, 应作为中水水源,加以充分利用。推广技术、管理、经济综合优化的新处理工艺。建筑中水处理技术不但要求处理效果稳定可靠、运行管理简单方便,还应在经济上具有一定优势。常用的典型工艺可分为物化处理方法和生化处理方法,应综合技术、管理、投资、成本及占地等各方面因素,综合优选出新的中水处理工艺。

8 结束语

建筑给排水中节水节能的潜能很大, 涉及到建筑给排水系统的各个环节。因此, 在建筑给排水系统的设计过程中, 不仅要强调使用功能完善、外型美观等要求, 还应当从节水节能的角度出发进行科学、合理的设计,从而实现水资源的可持续利用和保护。