市政给排水设计中的节能措施剖析

市政给排水设计中的节能措施剖析

张林

广东中盛市政工程设计有限公司 广东东莞 523000

摘要：随着城市化进程的加速推进，城市规模不断扩大，市政给排水系统成为城市基础设施建设的重要组成部分。然而，随之而来的是庞大的资源能源消耗以及日益严重的环境污染。在能源危机和环境保护的双重压力下，如何在保障市政给排水系统正常运行的前提下，合理降低市政给排水系统运行能耗，成为设计人员需要解决的关键问题之一。基于此，本文将简要阐述市政给排水设计中节能措施的具体应用，旨在为相关设计人员提供有益的理论参考。

关键词：市政给排水；设计；节能措施

引言

市政给排水系统是城市基础设施的重要组成部分，其设计与运行直接关系到城市居民的生活品质和环境质量。然而，随着市政给排水系统规模及复杂性的不断扩大，市政给排水系统能源消耗也日益增加。针对这种情况，在能源紧缺的当下，相关设计人员在日常设计中，需要重视并合理应用节能措施，以合理控制市政给排水系统运行能耗，实现节能减排的目标。

1 优化管道设计

市政给排水系统运行期间往往需要消耗大量能源，而其中，有相当一部分能耗发生于水流输送环节。针对这种情况，在市政给排水设计时，设计人员就需要从多方面入手来优化管道设计，以此来合理减少水流输送期间所产生的能耗，实现节能目的。

为此，设计人员首先需要优化管道长度。水流运输过程中必然因为摩擦而损失一部分能量，其与管道长度呈现正相关趋势，即管道越长，摩擦造成的能量损耗越大。基于这一点，设计人员在进行市政给排水管道设计时，就需要尽可能地采用直线布置管道并减少弯曲，以减少管道长度及水流阻力。这样不仅可以减少水泵运行时所需的功率及能耗，还有助于减轻管道维护和管理的负担，减少后期管道维护、管理环节所产生的资源、能源消耗。其次，还需要优化管道直径。通常情况下，选择适当的管道直径也可以降低管道系统的阻力损失，使得水泵在推动水流时可以适当减少功率。但需要注意的是，管径的选择应当满足水流量需求，以免限制水的流量和压力，从而影响水流的正常运输。除了管道长度和直径，坡度和高程也是需要考虑的因素。实际设计时，需要合理确定管道坡度，以保证水流顺畅传输，减少水泵对水流的推动力，从而降低能源消耗。在此期间，应当充分利用地势高差所产生的重力势能来完成水流传输，以进一步降低能耗。此外，除布局优化外，设计人员还应当合理选择管道材料。通常应当优先选择内壁粗糙度较低，耐腐蚀性能良好的管材，以减少水流阻力，降低系统的能耗，同时避免管道因内外环境腐蚀而锈蚀，从而造成水质污染或漏水。需要注意的是，管道材料的选择应综合考虑其成本、安全性和环保性等因素，以免增加建设成本，或是后期运行时导致严重的环境污染。

2 应用低能耗设备

市政给排水系统中，除水流输送环节外，各种设备运行期间也会造成一定量的能源消耗。针对这种情况，在实际设计时，设计人员还应当优化各种设备的选择，积极应用各种低能耗设备，以减少设备运行时的能源消耗。

例如在选择水泵设备时，设计人员可以优先选择高效率、可调速的水泵。相较于传统水泵而言，这类新型水泵具有优秀的性能曲线，可以在不同工况下提供所需的水流量，同时在部分负载时可以自动调节运行速度，从而减少不必要的能量浪费。同时其还具有先进的液压设计和高效率电机，能够将输入的电能更有效地转化为水流能，从而进一步降低能源损耗。在水泵运行期间，还需要定期开展水泵维护保养。通过清洗滤网、调整叶轮间隙、检查密封件等操作，可以降低水泵的阻力和损耗，提高系统的运行能效。同时在市政给排水系统中，风机这类设备也不可或缺，其承担着通风、通气等功能。但风机运行时也伴随着大量能耗。因而在选择风机时，设计人员应当采用先进的气动设计和节能型电机的新型风机，在提供所需的风量的同时降低能耗。此外，市政给排水系统设计时，设计人员还需要根据实际情况来合理选择阀门类型及规格，以减少流体通过阀门时由于阻力而引起的能量损失。例如在管道的截断、调节和分流等需要频繁操作的场合以及对流体阻力要求相对较低的地方，设计人员就可以选择球形阀门这种结构简单，阻力小，开启和关闭迅速的阀门；在市政给排水系统中的大口径管道中，尤其是在需要频繁调节流量的场合，此时可以选择蝶阀；而闸阀不仅密封性能良好，结构简单，且能够承受较高水压，但由于其开启、关闭时需要选择较大的手轮，水流通过时会产生较大阻力，因而这种阀门更适用于对流体流量要求较大、对密封性和耐压性要求较高的场合，如管道的截断和分流等，可以满足相关需求，不用担心阀门因水流压力过大而损坏。

3 采用智能监控系统

在开展市政给排水系统节能设计时，设计人员还应当采用智能监控系统，通过各种智能化技术、设备来实现对给水和排水系统运行状态的实时监测和调节，从而达到优化系统运行模式、降低能源消耗的目的。

在智能监控系统的帮助下，相关人员可以根据需求在适宜区域布设传感器及监控设备，以实时监测系统状态。例如可以实现水流量监测，了解给水和排水系统中的进水量、出水量、流速等数据，也可以监测泵站、阀门、管道等设备的运行状态，了解各种设备的工作时间、能耗等；此外，还可以监测温度、湿度等环境因素对系统运行的影响。当获取所需数据后，便可以通过智能化系统完成数据分析处理。例如可以根据历史用水情况和天气预报等数据，预测未来的用水需求，从而合理调配给水和排水系统的运行；也可以识别泵站过载、管道堵塞等系统异常运行状态，并及时发出警报。再之后，智能控制系统便可以根据数据分析结果来自动调节整个系统中各种设备的运行参数，从而优化系统的运行效率和能源利用率。例如当发现某一时段内片区内用户用水需求有所降低时，智能化控制系统便会根据当前的用水需求和管网情况，调节泵站的运行速度和功率，确保供水量与实际需求相匹配，以免设备长时间处于低负荷运行状态，从而造成不必要的能源损耗。在此期间，还会根据实际情况动态调整各泵站的启停顺序和运行时间，自动平衡各个泵站的工作负载，避免某些泵站过度运转而造成能源浪费。同时，智能控制系统还可以根据管网压力和水流量的实时变化，自动调节阀门的开启程度，确保管网内的压力在安全范围内，以免出现水流过大、管道爆裂等情况，同时避免能源浪费。同时也会调节阀门的开启程度，保持管网各个部分的水压平衡，减少管网中的压力损失，提高能源利用率。

4 总结

综上所述，节能是当前社会发展的主流趋势，各行各业都在积极寻求有效措施，以推动整个行业向着节能化方向发展。在此背景下，设计人员在开展市政给排水系统这类城市重要基础设施的规划设计时，也应当积极将节能设计理念融入设计方案中，并结合实际情况，合理落实相关设计措施，以提升节能节水效果，从而提升市政给排水系统的社会效益及经济效益。

参考文献

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