浅谈厂房建筑给水方式与节水节能措施

浅谈厂房建筑给水方式与节水节能措施

罗美丽

云南建安昆宁工程设计咨询有限公司，650300

摘要：本文结合工业厂房建筑的工程实践，综述了厂房建筑的主流给水方式、主要节水节能措施及其各自的适用场景。并提出雨水回用、中水系统、回收工业废热、合理配置变频供水系统、使用太阳能等清洁能源等措施来达到节水节能的目的。

关键词：厂房；给水；水平衡；节水

一、厂房给水方式

厂房建筑的类型多种多样，供水方式选型需要满足建筑物关于水量、水压的要求，且直接关系到工程整体的合理、安全与经济性。

1.1直接给水

直接给水即通过将室外给水管网引入到建筑内部用水点，是最为简单、基本的给水方式，在单层和低层建筑内较为常见，适用于市政管网的水量、水压在任何时刻均能满足需求的项目。该方式充分利用了市政管网的压力，给水系统组成简单，不需要额外配置加压设备，维护方便，成本低，降低受污染的概率。但管网检修或停水时，将直接断水，供水稳定性不佳。

1.2屋顶水箱调压给水

当市政压力满足屋顶水箱进水所需的压力时，可利用室外给水管网的压力直接向水箱补水；当市政压力不满足屋顶水箱进水所需的压力时，需要通过水泵加压把所需用水输送至屋顶水箱，然后由屋顶水箱依靠静压力的作用将用水送至各用户。

此种方式已基本被淘汰。因为不仅挤占了屋面空间，增加了结构负荷，给屋面的保温防水及结构处理增加相应的难度，并且贮存在水箱里的生活用水，水质容易变质，需配套设置相应的消毒设施。

1.3气压给水

在室外给水管网压力不满足建筑内用水点水压要求或室外管网压力波动较大时，可以起到临时稳压的作用。但该种给水方式通常不单独采用，需配套变频泵使用。

此种给水装置灵活性大，施工安装方便，便于扩建、改建和拆迁，设备布置集中，占地面积小，集中管理方便，供水可靠，且不易被污染。但是该方式调节能力弱，适用建筑类型较少，前期设备的投资较大。

1.4变频调速供水

该供水方式适用于无屋顶生活水箱且市政压力不足的建筑。控制变频调速水泵的运行需要一套自动控制装置。其原理是：在水泵的出水管上装设压力传感器对管网的水压进行采样和监控，并与设备控制箱内预设的压力值相比较，然后将结果传导至变频器来改变水泵的转速。这种方式可以有效启停水泵运行的台数并调节变频泵转速，当管道所需压力低于初始的恒定压力值时，控制器将会根据预设开启额外的水泵或增大电机转速来增加水量；当管道运行压力大幅度高于初始的恒定压力值时，控制器会按照预设来减少水泵运行的台数或减小电机的转速来达到恒压的目的。水泵改变转速应该平缓，避免水锤的冲击。

但该方式也存在缺点：当清洗、检修生活水箱或停电时，水泵将无法使用，会出现停水的问题；由于水泵通常不允许直接在市政管网抽水，故须增加生活水箱，存在二次污染的可能性且增加了占地面积；系统的顺利运行需要精细控制，如果恒压值的设定不当，反而适得其反。

1.5叠压供水

二十世纪末，叠压供水方式已经在欧美、日本等国进行广泛推广使用，并制定了一系列完整的准则及相关规范。我国较早使用该供水方式的北京等地，政府相关部门也制定了相应的使用要求。目前，对该供水方式的使用有严格限定，和所在城市区域有关。使用该系统需提前和供水部门进行沟通。该供水方式适用于管网压力波动小，准入建筑对其他建筑用水不产生影响的建筑。

由于其可直接从市政给水管网抽水的特点，故采用此供水方式时可不设置水箱，一方面，避免了水质二次污染的担忧，另一方面，节省了生活水箱所需的建筑空间，节省了造价。其叠压的特点则充分的利用了市政的压力，使供水水泵的扬程显著减小，节省了投资及后期运行的电能损耗。

但是，实际应用后也发现一些问题：成套系统储水量有限，管网检修或停水时影响用户正常使用；普遍适用性较差，一旦水泵达到一定的流量扬程会对周边用户的正常用水造成影响；需要定期清洗和消毒，维护费用较高[1]。

上述为基本的五种供水方式，但是一个项目可能不止一种供水方式，如项目为充分利用市政水压，可低区采用室外管网直接供水，高区采用变频供水的方式，故衍生出分区给水的供水方式。除此之外，因为有些工业生产用水对水质有特殊要求，故需设置独立的供水系统，即分质供水系统，需要根据具体行业对水质的要求，配置水处理设施，经处理过的水再通过水泵供水的方式送达相应的用水区域。

二、厂房节水节能措施

厂房建筑给水排水设计中的不足，会造成实际运行中的水资源浪费。需要积极对给排水系统采取优化措施，提高水资源利用率，并减少浪费。

2.1工业企业车间水平衡

在具体的生产区域或生产流程中，水量散失、蒸发、继续进入下一个生产环节或进入到生产产品中，无论用水怎样变化，总的输入水量和总的输出水量的值相等，即为水平衡。在企业生产运行时，需要编制水平衡图，分析用途，搞清企业生产环节中各部分用水水量之间的关系，进行合理的总体把握，将企业用水的各个环节进行逐个放大分析，以找到节约用水的潜力，提高用水效率，为企业达到最大程度上的节约用水的目的。

对于生产企业而言，需要根据技术资料和实际运行监测数据来编制水平衡图。水平衡应当定期进行测试，理清每部分用水量的具体情况，找准提高用水效率和节水新水输入的切入点，为此，还需要记录每一个流程的监测数据，做好详细的记录，并应通过专业机构对所得数据进行准确性的认定，最终结果作为企业的原始资料[2]。

在企业水平衡测试时，大部分数据都应该实际测得，但是有些数据并不方便监测，如：冷却设备时的耗损量，这时就可以根据设备厂家提供的相关产品参数作为确定依据。

在回用的流程中，工业企业的用水除蒸发、分吹等自然损失外，全部都在企业内循环使用或进入产品，不向外排放任何废水，水循环过程中积累的盐通过蒸发、结晶以固体形式排出，典型工业零排放见图1。

图1工业用水零排放图

2.2雨水回用系统

我国目前主要采用的雨污分流的排水体系，雨水独立设计一套管网进行排放，厂房内的雨水管道在满足规范的前提下，利用雨水检查井或雨水沟来进行重力排水，最终排入市政雨水管网。

随着社会的不断发展，公众的节水节能意识不断的提高，很多地方还制定了地方法规强制要求必须修建雨水调蓄池，进行雨水回用。而新建厂房建筑，由于其绿化面积大，占地面积相对较大，建筑密度相对宽松，也很适合使用雨水回用系统。雨水因为其水质较好，只需要进行简单的水质处理，达到回用水的水质标准即可。

需要特别注意，雨水回用管网需要单独设置，收集的雨水可用于浇灌绿地、景观补水、冲洗地面、冲厕所、消防灭火、工业冷却水等。具体管网的构成则需要根据甲方的要求，经过造价的经济性比选后，由给排水专业来确定。

根据云南省水利厅发布的《云南省水资源公报》，2021年，全省年平均降水量1157.2mm，较常年偏少9.5%，且全省年降水量空间分布不均，实测年降水量在298.0-4731.5mm之间。而在降雨量较少的地区采用雨水回用系统，从使用率来说是不高的，且增加了前期建筑成本的投入。综合考虑建议，常年降雨量超过800mm的地区可以选择使用雨水回用系统。

2.3中水系统

在云南省l6个地级行政区中，有7个地市资源性缺水，7个地市出现水质性缺水。其中，面临资源性缺水的昆明、曲靖、玉溪、红河、大理、安宁、昭通等7地市都是云南省的重要经济区，区域内人口占全省的63％，GDP占全省的82％，而人均水资源则低于l7O0m2。节约用水并提高水的利用效率已成为云南省的重要问题。而工业用水则占了总用水量的绝大部分，一旦缺水出现停产现象，将严重阻碍经济发展，故正确的规划厂房建筑给水系统将至关重要。

中水系统主要是将生活排放的废水，通过相关工艺处理后再另设管道，进行回用。当厂房既有中水回用系统，又有雨水回用系统时，其处理工艺应该分开设置。

首先，因雨水的收集受到天气的影响很大，并且十分不规律，而中水的水量较为规律，两者的水量波动差别过大；其次，两者水质差别较大，选择水处理设备时会有不同的考虑。需要注意的是，中水回用于绿化时，因水中微生物在空气中极易传播，故应注意浇灌方式的选取，应避免采用喷灌的浇灌方式。

2.4工业废热回收利用

在工业生产中，往往会产生许多高温废热、废气，有时还需要降温或处理这些废气才能排放，在条件许可时，结合厂房建筑物的地形分布，可以将这些废热、废气作为热源来制备热水，从而一举两得。这些热水不仅可以作为浴室的热水来源，还可以作为食堂热水的来源，但是由于厂房生产区域和食堂、浴室等区域很可能会相隔较远距离，在确定工艺流程后，一旦确定要利用生产过程中的废热等，就需要合理布置这些建筑的位置，以达到缩短管线距离，节约成本造价的目的。

2.5变频供水系统

在很多时候，建筑用水量都非常少，采取变频调速的方式控制水泵启动的台数以及变频泵的转速以到达节能的目的，在该系统中，还可以并联一个流量较小的泵，在用水量很少的时候，只需要启动小泵[3]。该技术已有大量的实际运行经验，设备的运行稳定性和使用年限都能够保证，是一种很好的节能措施。

2.6充分利用清洁能源

随着时代发展，很多清洁能源被开发利用，如地热能、风能以及目前应用最广，技术最成熟的太阳能。对于需要热水的工业厂房来说，传统加热模式能源消耗大，在条件允许时应充分采用太阳能等清洁能源。

云南大部都属于太阳能资源很丰富地区，年水平面总辐照量为1400-1750kWh/m2。因此，太阳能热水器是很好的一种节能设备，它具有构造简单、布置灵活、成本不高，后期维护费用低等优点。但由于该系统受天气、季节影响较大，当采用太阳能热水器制备热水时，应配套设置空气源热泵、电加热器等辅助热源装置。

三、结语

本文概述了厂房建筑主要采用的给水方式，并对每种给水方式的优缺点及应用场景进行了梳理。同时根据厂房建筑的特点，综述了应用于厂房建筑的节水节能措施。通过阐述水平衡的相关概念以及雨水回用系统、中水回用系统的组成以及应用选型特点。进一步提出了通过回收废热、合理配置变频供水系统等节水节能措施。并结合云南实际情况，强调了充分利用以太阳能为主的各类清洁能源来达到厂房节水节能的目的。

参考文献

[1] 马永芳, 赵永虎. 工业厂房给水排水管道布置及施工的相关思考[J]. 精品, 2020(2):1.

[2] 黄东海. 基于企业水平衡测试的工业节水分析[J]. 水能经济, 2021(2):27-28.

[3] 李士超, 顿磊, 常永,等. 工厂给水系统设计中的节水及节能措施[J]. 河南建材, 2018(6):2.