建筑给排水节能节水技术研究

建筑给排水节能节水技术研究

李美花

北京华巨建筑规划设计院有限公司 北京大兴 100162

摘要：为切实改善建筑用水现状，应将节能、节水要求纳入到给排水系统设计与技术应用中去，建立更加高效、环保、经济的建筑用水环境。本文首先就给排水节能节水技术及其重要性予以概述，并在节能节水技术问题研究的基础上，分别就给排水节水与节能技术加以研究，旨在提高建筑给排水系统整体效能。

关键词：建筑工程；给排水；节能节水；技术研究

伴随生活品质改善，人均生活用水量持续增长，也就使得建筑水资源消耗更加可观，同时，面对常见的超压供水、热水系统冷水量浪费以及给排水工程材料问题，建筑给排水应用现状并不乐观，需要从节能节水的角度，持续改良及排水系统，减少水资源及能源损耗。当前，为实现节能节水目标，已有多种新型技术、材料应用于给排水工程，但实用程度并不高，还需建筑建设单位提高重视。下面将结合现状，对给排水节能给水技术加以详述。

一、给排水节能节水重要性

在日趋紧张的能源及资源环境下，建筑作为资源消耗大户，更要重视给排水节能节水工作，其重要性体现在：首先是经济发展的需要，在社会用水量中，建筑用水占比正在逐年增长，而通过节能节水改进，可有效减少建筑耗能耗水，降低经济发展能源压力，而且还有助于建筑发展长效性。其次是环境保护的需要，作为社会性话题，节能节水理念可用于不同领域，通过对给排水工程进行节能接水改造，其环保意义显著。最后是生活改善的需要，给排水工程与居民生活关系密切，不仅要倡导居民节约，更要从技术上，实现给排水系统整体能耗降低，减少居民经济压力，提高给排水环保及经济效益。

二、给排水节能节水技术问题

首先对节能节水的紧迫性加以分析，结合国内现状来看，一方面是能源及水资源极度紧缺，另一方面是建筑能耗与用水量的急剧增长，形成了鲜明的矛盾，为解决这一问题势必要重视给排水节能节水技术。而给排水工程具有专业性与系统性特点，仅仅提高重视是不够的，还需从技术标准的层面对节能节水要求加以明确，通过制度法规引领，打破节能节水技术应用的壁垒，促进其实现更大发展。但是当前对于给排水节能节水并未形成强制性的要求，技术标准也未统一，妨碍节能节水目标实现。不仅如此，在实际使用中，给排水设计与使用也存在如下问题：一是超压出流浪费问题，在建筑给水系统中，由于水压分配不合理，部分区域会出现超压出流问题，不仅加剧给水系统压力，造成加压能耗的浪费，正常使用时也会有更多的废水产生，超压出流往往具有普遍性。二是热水系统冷水浪费问题，面对越来越高的热水供应需求，普遍设计有热水循环系统，但由于前段热水冷却问题，在每次使用热水时，会有较多量的冷水被放掉，进而导致水量及能量的损失。三是管道阀门等材料问题，通常给排水管道系统中，因其多为镀锌钢管，也会出现锈蚀等问题，尤其是经过较长闲置阶段，一经使用必然会不可用的锈水流出，浪费问题明显，而且管材锈蚀还会加大渗漏风险，以至于接头、阀门等成为渗漏多发部位，为此，要将给排水工程材料进行改机，尽可能选用PE 管、钢塑复合管等优质新型管材，保证给排水系统可持续使用。

三、建筑给排水相关节水技术

在建筑使用阶段，受现有节水技术及设备条件限制，水资源浪费往往具有普遍性，为改善这一现状，研发出多种新型节水技术，使建筑给排水设计及施工有更大的技术选择空间。相关节水技术如下：

（一）中水回收利用技术

所谓中水，是指建筑污水、废水或者是收集的雨水等，经有效处置手段，如生物、化学处理等，使其转化为符合相关水质要求的水源，通常是作为非饮用水使用的。尽管在污水处理厂中，会持续产生大量中水，但由于中水回收成本高、难度大，往往会选择直排入自然水域。而通过中水回收利用，可较好的缓解绿化用水、厕所冲洗等用水消耗，实现自来水的节约与水资源的循环，但这是建立在中水回收系统基础上的，需要对现有给排水设施加以改造，中水回收利用技术的推广，面临着很大成本压力。然而考虑到中水来源多、成本低，在水资源日益短缺的趋势下，有着极佳的应用前景，也是实现节水目标所必须的技术措施。

（二）真空节水技术

在居民建筑中，水多用于卫生洁具方面，而高水压下的浪费问题较为严重，借助真空节水技术，可使水流与气流充分融合，形成带气体的水源，不仅有良好的去污作用，而且真空负压作用下水源消耗降低，节水效能较高。真空节水技术的实用化，通常需用到真空阀、真空收集器、吸水装置等结构部件，其实际节水效率可达40%，在给排水工程优化中作用显著。

（三）雨水收集利用

通过对自然降雨进行收集，可对建筑使用耗水形成有力补充，为此，想要提高水资源利用率，应当注重雨水收集工作，同时实现水资源的循环使用。在给排水设计施工中，应当构建一个专门的雨水收集系统，主要涉及到屋顶和其他位置，将大量雨水加以收集，并将其用于绿化、路面冲洗等工作，有利于节约建筑水资源。在使用雨水收集系统的过程中，原则上应以高降水区域为主，对雨水其采取简单的消毒措施后，就可以正式投入使用，很好的实现了雨水收集利用的目标，由此可见，收集利用雨水这一方法节水效果显著。

（四）热水供应中冷水利用

在现代建筑工程中，热水循环系统已成为建筑标配，但在热水流出前的冷水基本会被浪费掉。在节能降耗政策要求下，对排水施工用水要求愈加严格，尤其是对热水供应循环系统的改进。针对其在使用前需要对设备冷水进行排出的问题，需要通过现代化技术来改进热水供应循环系统，提高冷水资源的利用率，原则上尽量避免将冷水放出，减少设备启动的用水量，有效改善给排水工程节水效果。同时，热水管网的布置也会引发该问题，需要控制好冷热水压力，并尽量选用支管循环方式，尽可能减少无效冷水量，提高水资源及能源利用率。

（五）减压节流操作技术

当涉及到高层建筑施工时，一般选择竖向分区的方式来对供水系统进行调整，该分区方式通常会造成供水压力过大，甚至产生过压情况，一旦不能及时采取节流措施，很容易造成设备出水量过高，远远大于额定流量，浪费大量的水资源，甚至会导致供水系统不能正常工作。此时采用减压节流操作技术，有利于灵活调整出水压力，避免过量的水流出，可以通过使用减压孔板与减压阀等设备来调整出水压力，提高建筑给排水工程中排水系统的稳定性，能够起到一个很好的节约效果。

四、建筑给排水相关节能技术

在实际应用中，给排水工程的运行维护，会持续性消耗大量能源，还伴有管材等给排水设施的腐蚀损耗问题，为降低该部分能耗，还需重视给排水节能技术应用，具体如下：

（一）新型给排水工程材料的使用

对常规的管材、金具等，受内部水压、水质以及外部环境等影响，锈蚀、漏水等现象较多发生，这与其材质有直接相关，既会加大建筑水源损耗，也会因管内壁增厚或直接堵塞，这样要想获取正常水压，增压水泵将会有更多的功率消耗，也就导致给排水能耗的增加。为此，要尽可能选择新型给排水工程材料，常见的有钢塑复合材料的管材、薄壁铜管、PVC—U管等，相较于传统管材，在给排水工程中具有更佳的抗锈蚀优势，不会加大水泵增压难度，而且，铜管材质本身可杀菌，净化与节水效果显著。此外，技术的进步带动各类更低功耗、环保节约的新型给排水材料的研发，在建筑施工中要予以重视。

（二）清洁能源的利用

为彻底缓解建筑给排水能耗问题，清洁能源往往是最佳方案，直接关系着建筑节能目标的实现。目前，可用于建筑给排水的清洁能源有多种，如地热能、太阳能、风能等，具有显著的零排放优势，结合现状分析，建筑给排水中最具应用前景的便是太阳能，便将其为典型新能源，重点研究如何将其用于给排水施工。

众所周知，太阳能的获取更为持续、清洁，对于给排水工程而言，也是最早应用的新能源种类，具体是用作以太阳能为热量供给来源的热水供应系统。其具体应用为：一是太阳能热水器，其构成主要有发挥集热功能的核心设备集热器，用于存续冷热水的蓄水设备，以及驱动冷热水源传输的水泵等，整体构造较为简单，以集热器类型加以区分主要有平板式的太阳能热水器，其加热模块是在装置内部，需伴随热水的循环输送，由于采用太阳能进行加热，热水器具有使用成本优势。还有真空管型的集热器，不仅管材抗压、抗寒性能良好，而且还能进行落水式加热，整体效能有所提升。二是太阳能热水供应系统，在以往建筑内要实现系统性的热水供应，所采用油气等常规能源，而将太阳能引入可起到良好辅助加热效果，可形成有力的能源补充，在保证热水稳定供应的同时，还有较好节能效果。

（三）优化建筑供水系统设计

为满足建筑内供水需求，最为关键的便是水压问题，而对于较高建筑而言，市政管网供水压力显然是不够的，还需在给排水施工时，增设专门的加压设备，通常由两种供水加压节水模式，分别为：一是变频调速供水，也就是其装置是变频可控的，有一定的节水性能；二是管网叠压供水，也就是在供水管网压力基础上，利用专用无负压变频设备，以实现供水压力及节水效果提升。一般而言，较高建筑供水系统是有明显分区的，市政管网可满足较低楼层需要，其他的则要借助于加压系统。同时，减压阀的使用，也使得加压供水系统得以简化，免去了高位水箱的安装，节能节水效果显著。此外，要合理选择供水泵位置，尽量缩短供水管线长度，避免水泵扬程较高问题，再就是要与热水系统相配合，减少供水区段的热能损耗，提高建筑供水节能效能。

（四）独立设置生活及消防给水系统

在进行建筑排水施工时，能否保证给水系统平稳工作至关重要，一般来说，消防、生活等不同的给水系统对应的水源压力有所差异，例如为了实现高效灭火，消防用给水系统对应的水压通常较高，一般不低于800kPa。而生活用给水系统对应水压较低，一般不超过400kPa。针对不同给水系统的特点，需要采取分区措施，进行综合设置。在分区时，如若完全以生活用水压力为标准，通常需要使用大量水泵，大大增加给水系统成本投入，有极大的能源浪费隐患；在分区时，如若完全以消防用水压力为标准，则会导致生活用水水管承压较大，时间一长，会对给水系统设备造成破坏，破坏建筑正常用水环境。因此，采取分开设置措施，独立设置生活及消防给水系统，能够降低建筑给水系统能耗水平，并减少不必要成本支出。

五、结束语

综上所述，对于给排水工程而言，要想实现节能节水的目标，需要进行系统分析，结合建筑环境及外部条件，选择合适的节水、节能技术，改进给排水工程设计，合理配置节水器具及新型材料，优化供水系统分区结构，使给排水系统运行更加节能和节约。给排水设计及施工单位，应有长远考虑，加大节能节水技术应用力度，切实改变给排水应用现状，为建筑长远发展做好铺垫。

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