山东大学建筑设备论文：建筑给水排水节水节能方法探讨.doc

建筑设备 主 题： 学 院： 姓 名： 学 号： 指导教师： 日期： 2013 年 12月 7日 建筑给水排水节水节能方法探讨摘要: 建筑给水排水工程的节水节能不容忽视。 因节约用水能给社会带来环境效益、经济效益和社会效益.本文从建筑给排水系统的设计、建筑污水处理回用等角度, 研究探讨了建筑给水排水节水应采取的途征和方法, 以获得最大的节水效果。Abstract: Water- Saving and Energy- Saving is a part of building water supply and drainage that can not be ignored. Because saving building-use water can bring benefits to our environment our economic and our society. This paper aims to explore the approaches of water- saving of building water supply and drainage according to the design o f building water supply and drainage system, and reuse of building waste water, so as to gain the best water- saving effects.关键词: 建筑；给水排水；节水节能；污水回收利用；节水措施Key words: Architecture；Water supply and drainage；Water-Saving and Energy-Saving; Waste water reuse；Water-Saving measures引言：众所周知, 我国是一个水资源丰富的国家。水资源总量为，居世界第六位。但是分摊到每个人身上，人均水量仅为，仅是世界人均水平的四分之一，名列第110位。加上降雨地域、时间上分布不均匀，水污染日益严重，供水能力不足等原因。全国仍有三分之二城市不同程度缺水。这将严重影响城市经济的发展和人民生活的改善。随着近年来城市建筑业突飞猛进发展，在城市总用水量中，建筑内部用水的所占的比例逐年增加。水资源短缺问题已成为经济发展的一个制约因素。面对这一严峻形势，如何加强节水节能的科学管理，全面开展节水工作，采用节水设备，搞好污水处理及污水回用，保护生态环境是当前建筑给水排水设计的重点。1建筑给水排水常见水资源浪费的几种形式1.1 市政自来水管网压力流失造成的浪费目前大多数多层建筑及采用二次供水建筑的低区给水系统是利用市政自来水管网压力直接供水的。但对二次供水建筑的高区给水系统，其储水池（箱）大多设置在建筑物的地下室或首层，因而未能利用市政自来水管网压力。另外，由于市政供水设施的供水能力有限或不完善，在用水高峰时，不能保证用户接管处的供水压力（），因而不能保证低区用户用水水压、水量要求。于是，一些设计人员在二次供水建筑低区给水系统的设计中，不利用市政自来水管网压力直接供水而采用加压供水系统，从而使市政自来水管网压力在大多时候浪费了。1. 2超压出流造成浪费卫生器具给水额定流量是给水配件出口在单位时间内流出的规定出水量。流出水头是保证给水配件流出额定流量阀前所需要的最小静水压力。若给水配件阀前压力大于流出水头, 给水配件在单位时间内的出水量就会超过额定流量, 称之为超压出流。该流量与额定流量的差值称为超压出流量。给水配件超压出流不但会破坏给水系统中水量的正常分配还会因超压出流量未产生使用效益而成为无效用水量。这部分浪费的水量不易被人们察觉和认识, 所以至今未引起足够的重视。生活给水系统按文献1进行竖向分区后仍然存在着部分卫生器具配水点水压偏大的情况, 容易造成超压出流的现象, 而这一点常常被设计人员所忽视。例如,小便槽穿孔冲洗管的额定流量是在流出水头为的前提条件下得出的, 而分区后各区最低层配水点的静水压仍高达。 因而, 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几倍, 继而造成水量浪费、水压过高、漏水量增加等弊病。1.3热水供应系统中的水资源浪费热水供应系统按热水供应范围的大小，可分为集中热水供应系统和局部热水供应系统。无论何种热水供应系统都存在严重的水量浪费现象, 主要表现在开启热水配水装置后不能及时获得满足使用温度的热水，往往要放掉不少冷水(即无效冷水)后才能正常使用。这部分流失的冷水未产生使用功效也成为浪费的水量。造成这种浪费的原因很多, 既有施工、管理的不当，也有设计的不足，亦受经济条件的制约。1.4管道、阀门及其它给水配件等泄漏造成浪费“跑、冒、滴、漏”现象在给水排水工程中时有发生。例如给水管道常在管子接缝处及法兰、阀门连接处往外冒水，水池、水箱中的浮球阀损坏直接导致大量水从溢流管流出, 造成水的浪费。如果漏水的管道埋在地下加上管理不严发现不及时就会造成更大的水资源浪费。1. 5卫生器具和配水器具造成浪费部分老式的卫生器具和配水器具由于本身设计不合理也会浪费大量的水。如老式的高水位蹲式大便器的冲洗水箱, 一次冲洗水量竞高达, 这造成极大的水资源浪费；特别是在公共卫生间冲水系统、市政公共厕所冲水系统的选择方面, 若选择不当则会造成更大的水资源浪费。1. 6中水综合利用率不高造成浪费中水是指各种污、废水经相应的处理后达到符合规定标准的水质，可在生活、市政、环境等范围内杂用的非饮用水。例如生活排水、冷却水及雨水等经过适当处理后可回用于建筑物或建筑小区内。由于认识的不足及相关政策尚存在的问题, 目前中水利用未得到有效实施导致这部分水资源的浪费。2建筑给水系统节能设计2.1利用市政自来水管网压力直接供水市政自来水的管网压力一般控制在，基本能保证最不利点用户接管处的供水压力（服务水头）不小于城市给水工程规划规范。因此，低层或多层建筑给水系统应充分利用市政自来水管网压力直接供水；对采用二次加压供水（以下简称二次供水）的建筑，在市政自来水管网压力范围内的底部几层（以下称低区），也应利用市政自来水管网压力直接供水。节约或减少用水能源费用的支出和供水设备的投资。我国现行的设计规范如住宅建筑规范对建筑给水系统应充分利用市政自来水管网压力直接供水作了明确规定。2.1.1解决方案（）二次供水建筑高区给水系统如何利用市政自来水管网压力，建议采用以下方案： 对市政供水设施完善，供水能力能得到保证的市政管网，宜和当地城市供水部门协调，优先采用管网叠压（无负压）供水设备，直接从市政供水管中吸水加压向高区给水系统供水。这样给水系统就最大限度地利用了市政自来水管网压力，降低供水设备能耗。 设置高位水箱（压力水罐），将市政自来水压力的能量储存在高位水箱（压力水罐）中，高区供水设备从高位水箱（压力水罐）中吸水加压向高区给水系统供水，即：市政供水管高位水箱（压力水罐）高区供水设备高区管网，这样既不会影响市政供水的安全，又有效地利用了市政自来水压力，降低了高区供水设备电机功率，从而达到节能目的。 对分区数量较少（如只分高、低两区）且各分区用水量相对较小（一般其用水量应在市政供水能力范围内）的高区给水系统，可考虑采用水泵分时段（如市政用水低峰时）直接从市政供水管中抽水至高位水箱，由高位水箱直接向高区给水系统供水，即：市政供水管高区供水泵高位水箱高区管网。（）对市政供水设施不完善的市政管网，二次供水建筑低区的给水系统建议采用利用城市自来水供水压力和二次加压供水设备联合供水方式，即：市政供水管电接点压力表单向阀低区管网二次供水设备（上区）电接点压力表单向阀电动阀低区管网。2.2选择合理的分区供水系统，选用节能型供水设备分区给水系统设计主要应考虑分区数量、分区形式及供水设备选用三方面问题。2.2.1分区数量的确定从理论上计算，分区数量越多，能量节约越多。但分区数量过多，势必造成机房占地面积大，管道、设备等一次性投资增加，设备、管道的日常维护管理费用多等缺点，且在实际工程中无可操作性。应按建筑给水排水设计规范条规定确定合理的分区数量。建筑高度在以下的高层建筑，其分区数量宜控制在个区，不宜超过4个区。2.2.2分区形式的选择分区形式有两种，即并联分区和串联分区。从理论上计算，无论是采用并联分区或串联分区，分区后节约的供水能量相同，所不同的是机房占地面积、管道和设备等一次性投资及设备和管道的日常维护管理费用。根据“规范”条，建筑高度在以下的高层建筑宜采用并联分区，以上的高层建筑宜采用串联分区。2.2.3供水设备选用对并联分区的供水设备应优先采用变频调速供水设备或气压给水设备等节能型供水设备；对串联分区的供水设备应优先采用变频调速泵。除对水压稳定有特别要求的场所外，无论是采用并联分区或串联分区的供水系统，不宜设置屋顶水箱或中间水箱，以保证各分区给水系统充分达到最佳节能效果。23 控制供水管网的水头损失控制并减少管网的水头损失，可实现节能。在设计中，优化管网布置，必要时适度放大最不利管路管径（但其流速不宜小于当地经济流速），可减少管路的水头损失，从而达到节能效果。3 建筑排水系统节水设计提高节水效果需要在设计中重视开源。开源即是从水资源的供应入手，考虑多渠道的水资源来源和循环使用，以达到节水的目的。建筑生活污水、冷却水、雨水等杂用水经过收集、处理后可以作为饮用水之外的建筑用水，具体的技术措施包括中水回用和雨水利用两个方面：3.1 中水回用中水回用方面主要是回用洗澡、洗衣、厨房用水等方面的生活污水。以日本为例，该国是世界上研究、应用中水回用技术较早的国家之一，相关的技术十分成熟，由于日本淡水资源极为有限，许多城市都面临着严重的供水不足问题，因此日本对中水回用技术极为重视，许多城市的建筑都使用双重的给水排水系统，在建筑给水排水设计中加入了中水回用设施和废水处理设施。在美国等西方国家里，回用中水的程度也普遍较高，政府鼓励在给水排水系统中增加中水管道，通过提供融资等倾向性政策来促进中水回收技术的推广，也取得了很好的效果。国际上在中水回用方面积累了丰富而成熟的经验，我国建筑给水排水设计人员在设计给水排水系统时，可以结合建筑情况、技术、经济等方面因素，适当借鉴国际上的成功经验。近年来我国在中水回用方面也取得了较快的发展，例如天津大学宿舍楼便增设了废水回收水箱和中水回用设施，通过一系列的回收装置收集、输送、处理废水，达到了节省冲厕用水的目的，每月天津大学因这些中水回用装置可回用废水1000t以上。再如清华大学宿舍楼采用的中水回用装置，将宿舍楼内学生的人均用水量降低了67%。在建筑给水排水系统设计中，需要综合考虑多方面因素，保证中水回用的实效性。虽然中水回用后并不是供人饮用而多是冲厕所用，但对水质的要求仍然比较严格，需要注意处理设备的废水处理效果，确保处理后的中水水质达标，才能将该系统投入正常使用。3.2 雨水利用收集、利用雨水也可以达到节水的效果，将建筑雨水收集于中水系统中，利用初期弃流装置等设施处理雨水后投入建筑给水排水系统中以供居民作非饮用水使用。目前，许多城市借鉴国际上的雨水利用经验，不断摸索如何将雨水、城市环境结合起来，将屋顶花园、渗透系统、水文景观与建筑给水排水系统整合为一体，实现了雨水的综合化利用，大幅度的提高了雨水的利用效率。屋顶花园系统将雨水收集起来用于美化环境，借助净化系统将处理后的雨水输送到中水系统中，可以节省建筑用水。我国在这方面主要是借鉴德国等国家的节水理念，尝试从多个角度调控水资源，从多个层次利用水资源，取得了很好的成效。与中水系统相比，雨水利用需要的设施比较简单，水质较好，对技术、资金的要求不高，例如通过集雨管将建筑雨水收集、输送到积蓄池，在过滤净化后便可以用于二类生活用水，十分简单、方便、实用。在雨水利用方面，由于我国各地区的雨水资源分布不均，各季节的雨水资源也相差悬殊，许多地区雨水利用的效果不够显著，需要在建筑给水排水设计中充分考虑当地的雨水资源，考虑地区性、季节性因素，采用技术性、经济性合理的雨水利用技术措施。在雨水资源丰富且均匀的地区，需要在建筑给水排水设计中设置雨水收集、利用设施，应用先进、高效的雨水存储设施，以解决无雨期的设施搁置问题。4建筑给水系统节水设计41控制用户用水点的工作压力（即水压）控制给水系统用户用水点的压力，可达到节水的目的。要达到对给水系统用户用水点工作压力（即水压）的控制，就应了解建筑物使用的用水设施卫生器具的给水配件要求的工作压力，“规范”条表规定了建筑物中经常使用的主要卫生器具给水配件要求的最低工作压力。“规范”之所以要规定卫生器具给水配件的最低工作压力要求，笔者理解为给水配件的工作压力在达到上述最低工作压力要求时，可满足人们对卫生器具用水流量的使用要求，因此，可将上述最低工作压力定义为其要求的最低额定工作压力（以下简称额定工作压力）。不同的卫生器具，其给水配件要求的额定工作压力不尽相同。在给水系统设计中，大多是将有不同额定工作压力要求的给水配件设置在同一给水（支）管上，而在计算系统水压时，是以最高额定工作压力的某给水配件为依据，这样使额定工作压力较低的给水配件就得到了较高的工作压力（一般超过了其额定工作压力）。如在同一给水（支）管上设有大便器的延时自闭式冲洗阀、洗脸（手）盆的水嘴、淋浴器混合水嘴等给水配件。延时自闭式冲洗阀要求的额定工作压力为，此时淋浴器混合水嘴的工作压力也可能将达到。当淋浴器混合水嘴在其额定工作压力为时，其混合水嘴的出水流量（为水嘴流量特性系数）；当淋浴器混合水嘴的工作压力为，其水嘴的出水流量为：；，即淋浴器混合水嘴在其工作压力为时的出水流量比在时的出水流量多。显然造成水的浪费。在给水系统设计中，可考虑将额定工作压力最高的给水配件和有受水容器（如浴盆、洗脸盆等）的给水配件设置在同一根给水支管上；将其他额定工作压力较小、无受水容器（如淋浴器）且额定工作压力相同或相近的给水配件设置在另一根给水支管上，并在其给水支管起端设置减压稳压阀，使其水压达到或接近额定工作压力要求。当然也可在额定工作压力较小且无受水容器的给水配件前分别设置减压稳压阀，使其水压达到额定工作压力要求。另外，在分区给水系统设计中，供水水压的计算是以满足该区最不利管路的最不利点处卫生器具的给水配件要求的额定工作压力为依据，显然，同一分区中其他管路上特别是底下几层的卫生器具的部分给水配件的工作压力肯定大大超过其额定工作压力，出水流量也将大大超过其额定工作压力下的出水流量，造成用水大量浪费。“规范”条规定，压力大于的入户管（或配水支管）宜设减压阀减压。根据上述分析计算，此条规定设置减压阀的压力偏大，如住宅建筑入户管压力一般在即可满足卫生器具的用水水压要求，因此建议对入户管（或配水支管）设置减压阀的压力值适当降低，对无受水容器给水配件的工作压力超过其额定工作压力1倍以上时，宜考虑在其给水支管起端均设置减压稳压阀。4.2 推广采用节水的卫生器具 如限制卫生器具的流出水头、红外线感应龙头和便器等, 不应采用无控制花管、长流水的小便槽. 合理采纳变频调速泵组供水；当采用变频恒压变流量时, 工作压力的设定应接近水泵工频运行时高效段扬程的下限；工作水泵应选用2台或2台以上，不同级配工作泵的流量宜以1 /2的流量梯变，宜采用大小水泵搭配的形式，并设气压罐小流量给水。当市政条件允许时, 宜采用叠压供水设备。具备条件的，应当至少选择一种可再生能源(指风能、太阳能、水能、生物质能、地热能、海洋能等非化石能源)，用于建筑物的热水供应。热水水源的利用可采用太阳能、水源热泵、地源热泵技术。如在太阳能的利用上, 有条件的可采用太阳能蓄热技术，太阳热水系统的工程参数应结合建筑所处的地理位置确定。太阳能热水器的循环可采用强迫式、自然式循环太阳能热水器和直流式太阳能热水器。太阳能热水器应有温控装置，并应合理控制和设定热水的温度。太阳能热水系统的热能再利用与节水技术还应相互结合。太阳能热水器可作为热水供应的预加热措施，可设在其他热交换器的前端。热水系统宜机械循环以满足用水点的节水要求。4.3 控制管道漏损管道漏损是造成水资源浪费的重要因素之一，需要在建筑给水排水设计中考虑管材质量、压力控制、管理程序制定等方面内容。管材质量需要满足管道承压要求，保证接口的可靠性，管道压力需要控制在设计标准之内，管理程序方面需要做好管道漏损的检查和维护。4.4 对给水系统实行监控，对给水系统实行监控可达到节水的目的。通过对给水系统中水泵的运行、关键控制阀门（