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刍议建筑给排水之节能环保设计

文档作者: 胡蓉        文档来源: 江苏现代建筑设计有限公司
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更新时间: 2021年02月23日
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·6· 建材与节能 刍议建筑给排水之节能环保设计 胡蓉 (江苏现代建筑设计有限公司,江苏泰州 225300) 摘要:随着经济的发展,大家的环保意识在不断加强,居民对 生活与居住环境的要求很高,建筑给排水设计中要全面考虑环保节 能问题,减少人为浪费,为国家的经济建设作出贡献。本文将从节 约用水、节省能源等方面,探讨如何利用现有的新技术、新材料、 新设备和新工艺,实现建筑给排水的节能环保设计。 关键词:建筑给排水;节水;节能;环保;设备 1 建筑给排水系统中的资源浪费现象 1.1 超压出流现象 何为建筑内部给水系统的压力?即能将需要的水量输送到建筑 物内最不利点的用水设备处,并保证有足够的工作水头。所谓的卫 生器具给水额定流量是指按照卫生器具用途和使用要求而规定的卫 生器具给水配件单位时间的出水量,最低工作压力是为基本上满足 卫生器具使用要求而规定的给水配件前的工作压力。给水配件前的 压力大于最低工作压力,给水配件在单位时间内的出水量超过额定 流量的现象,称超压出流现象,该流量与额定流量的差值为超压出 流量。为了满足最不利点水头的要求,超压出流现象必然存在。超 压出流现象不但会破坏给水系统中水量的正常分配,因超压出流的 水未产生任何效益,即为无效水量。而且当水压过大时,水龙头启 闭时易产生水击及管道振动,使得阀门和给水龙头等磨损较快,缩 短使用寿命,并可能引起管道连接处松动漏水,加剧了水的浪费。 在高层建筑中,高区的供水还必须由水泵提供,提升这部分无效水 量又直接造成了电能的浪费。 1.2 给水管道及附件的损坏导致水量浪费 由于管道的老化及生锈,阀门、水表等的破损而导致水量的损 耗,使得水管道在管子接缝处及法兰、阀门连接处均有不同程度的 漏水现象。尤其是埋于地下的管道破裂漏水更不易被发现,造成了 极大的水资源浪费,还有就是给水附件的不合理选择,造成实际出 流量远大于需要的用水量,造成水量的浪费。 1.3 加压贮水系统选择不合理造成浪费 目前,新修高层建筑的消防加压系统一般都是单独设置,系统 选择不合理会造成工程建设和设备投资及运转的费用过高。水池的 容积确定和分格很关键,否则多座贮水池的消防贮水及定期换水也 造成了严重的水电资源的浪费。再加上一些设计人员只求符合设计 规范,没有考虑到设备及管道的投资以及后期运转上的资源消耗, 比如给水方式选择的不合理、给水分区的不合理以及选择水泵机组 的不合理,都造成了不同程度资源的浪费。尤其以水泵机组选择不 合理造成的资源浪费最为严重,因为水泵机组的运转是靠电能维持, 在整个给水工程中95%~ 98%的电能是用来维持水泵运转的,因 此在设计时这方面必须引起重视。 2 建筑给排水系统的节水设计 建筑给排水中节水的重点在于卫生器具及其给水配件、屋顶水 箱浮球阀、水表、控制超压出流、完善热水供应循环系统、建筑中 水等方面。 2.1 采用新型卫生器具及其配件 老的卫生器具特别是大便器冲洗水箱耗水量大,卫生器具给水 配件的密封性和耐用性差,经常造成“跑、冒、滴、漏”等现象,造 成了水资源的巨大浪费。而新型的卫生设备如JS 型虹吸式高效节水 型坐便器,每次冲洗水量仅为5L,可节水50%;无水型小便器可节 水100%;公共浴室采用单管恒温供水配合脚踏阀淋浴器、光电淋浴 器、手拉延时自闭淋浴器等,比一般双管淋浴器可节水20%~ 50%; 陶瓷芯水龙头密封性能好,开关数万次无滴漏,节水效果十分显著。 2.2 屋顶水箱浮球阀 屋顶水箱浮球阀继阀芯两步到位的配重逆开式浮球阀之外,又 出现了双筒浮球阀、液压式浮球阀和呼吸阀,最具特点的是导阀控 制型浮球阀,兼有浮球阀、减压阀、止回阀、流量控制阀、泄压阀 等多种功能。这些新式浮球阀克服了传统产品开关不灵的现象,减 少了溢流。 2.3 水表的设置要求及水表和表前阀门的质量要求 小区给水系统水表的设置是合理用水分析和水量平衡测试必不 可少的仪表。水量平衡测试是用水单位对本单位用水体系进行实际 测试,根据其输入水量与输出水量之间平衡关系进行分析的工作。 目前各城市节水法规中,对开展合理用水分析和水量平衡测试工作 均有明确的要求,而增加小区进户总水表,通过与各户水表进行水 量平衡分析,有利于查出漏水隐患。若水表质量低劣,计量不准, 不但将直接影响供水部门和用户的经济利益,还会使水资源严重透 支。同时,水表长期使用,由于水质或自身零件磨损等原因,会影 响水表的计量精度。据有关部门对我国10 个城市1,432 只在装水 表的拆回校验,符合±4% 要求的占60.9%,偏快的占33.4%,偏 慢的占5.7%。因此,要控制阀门的质量要求,以利于水表保证计 量的正确,保护用户的利益和节水的积极性。 2.4 控制超压出流 在我国现行的《建筑给水排水设计规范》中,虽对给水配件和 入户支管的最大压力作出了一定的限制性规定,但这只是从防止因 给水配件承压过高而导致损坏的角度来考虑,而并未从防止超压出 流的角度考虑,因此压力要求过于宽松,对限制超压出流基本没有 起到作用。如果设计时没有考虑这一方面的话,会造成极大的水资 源浪费。因此,应根据建筑给水系统超压出流的实际情况,对给水 系统的压力作出合理限定。 《建筑给水排水设计规范》第3.3.5 条规定,高层建筑生活给 水系统应竖向分区,各分区最低卫生器具配水点处的静水压不宜大 于0.45MPa,特殊情况下不宜大于0.55MPa。而卫生器具的最佳使 用水压宜为0.20 ~ 0.30MPa,大部分处于超压出流状态。根据有关 数据研究,当配水点处静水压力大于0.15MPa 时,水龙头流出水量 明显上升,建议高层分区给水系统最低卫生器具配水点处静水压大 于0.15MPa 时,采取减压措施。 2.5 完善热水供应循环系统 随着人们生活水平的提高,小区集中热水供应系统的应用也得 到了充分发展,建筑热水循环系统的质量也逐渐变得越来越重要了。 大多数集中热水供应系统存在严重的浪费现象,主要体现在开启热 水装置后,不能及时获得满足使用温度的热水,而是要放掉部分冷 水之后才能正常使用。这部分冷水未产生应有的使用效益,因此称 之为无效冷水。这种水流的浪费现象是设计、施工、管理等多方面 原因造成的,如在设计中未考虑热水循环系统多环路阻力的平衡, 循环流量在靠近加热设备的环路中出现短流,使在远离加热设备的 环路中水温下降;热水管网布置或计算不合理,致使混合配水装置 冷热水的进水压力相差悬殊,若冷水的压力比热水大,使用配水装 置时往往要出流很多冷水,之后才能将温度调至正常。同一建筑采 用各种循环方式的节水效果,其优劣依次为支管循环、立管循环、 干管循环,而按此顺序各回水系统的工程成本却是由高到低。修订 后的《建筑给水排水设计规范》(GB50015—2003)第5.2.10 条提 出了两种循环方式,即立管、干管循环和支管、立管、干管循环, 强调了循环系统均应保证立管和干管中热水的循环,对节水、节能 有着重要的作用。因此,新建建筑的集中热水供应系统在选择循环 方式时,需综合考虑节水效果与工程成本,根据建筑性质、建筑标 准、地区经济条件等具体情况选用支管循环方式或立管循环方式, 尽可能减小乃至消除无效冷水的浪费。 2.6 开发第二水资源——中水 中水来源于建筑生活排水,包括人们日常生活中排出的生活污 (下转第17 页) 建材与节能 ·17· 5.2 社会效益 在施工过程中从工期、质量、经济等各方面均得到了建设、设 计、监理等单位的好评,树立了企业的良好形象,为企业在市场竞 争中增加了活力。 施工中震动噪声污染、粉尘等公害得到了最大程度的降低,社 会效益和环境效益显著。 陶土板幕墙规格精确,性能恒久稳定,便于推广,适合工厂集 成和规模化生产,所用材料可回收加工,有利于推进建筑产品的能 源再生循环利用,陶土板自身的自洁功能使建筑维护更轻松,后期 维护费用低廉,不易吸附灰尘,污物不易沉积,雨水冲刷即可自洁, 节省幕墙周期的清洁费用。 与同类工程相比,施工简单,工程进度快,能缩短建设周期, 所用材料属于低耗能,材料环保,建成后节能效果显著,符合当前 节能环保降耗的社会主题。 6 应用实例 深圳市档案中心一期工程,位于福田区梅林中康片区,建筑面 积约9.2 万平方米,最高标高102.9m,幕墙面积7 万多平方米,其 中办公楼和公共服务楼部分有共计9,400m2 的开放式陶板幕墙。 标准陶板规格为306mm×1200 mm×18mm。该工程面板安装速度快, 幕墙整体外观质量好。 控制转换为工频控制、新启的水泵由零至变频软启动供水等的一个 时间差,这个时间差会造成供水系统的流量和扬程波动(这个时间 差根据若干次试验为36 ~ 180s)。当低谷用水量不及单台水泵最 大流量20%的时候,宜设置小流量泵进行小流量时的自动切换,另 外还应考虑夜间小流量用水的供水问题。根据调查和实测数据分析, 变频给水系统不一定要按照最大秒流量选择水泵,一般建议采用按 最大小时平均秒流量设计,再设一台有效调节水溶剂180 ~ 360s 需水量的气压水罐。再或是按最大小时平均小流量乘以1.4 系数, 使其接近测试的最大5min 平均秒流量的发生周期值,再加一台气 压水罐,其调节容积大于等于20s 最大需水量贮备,使其参与调节 用水量变化。 3.2 热水供应和太阳能利用 热水供应系统可采取的节能措施主要有:降低使用温度(热水 在管道和设备中的热损失与配水点要求的水温成正比,降低使用温 度可减少能耗);减少热水耗量,在满足使用要求的前提下减少流率; 采用高效能的保温材料减少热损失;提高换热器的传热效率;采用 节能型产品;开发利用新能源等。太阳能作为一种取之不尽、用之 不竭的清洁安全的新能源,被越来越多地应用于热水供应系统。利 用太阳能的直接加热设备有真空管式、热管式及平板式集热器,其 集热效率高,保温性能好,受环境影响小,全自动运行,操作简单 且维护方便,可全年使用。在太阳能热水系统设计中,应注意以下 几个方面的问题:(1)集热器的选用根据实际情况考虑其抗冻性能、 抗热冲击性能、承压能力等因素;(2)寒冷地区应采取可靠的防 冻方式;(3)集热应因地制宜地综合应用串联、并联方式使水流 平衡;(4)必要时采取辅助加热方式。 4 结语 随着我国城市经济的高速发展,在城市新建或改建小区,确保 给排水管网的安全、环保、可持续发展,为人们创造良好的生活休 闲环境非常重要。设计者在设计当中应关注一些细节,本着对人的 关怀,人与自然、社会的和谐共处以及环保、节水、节能的设计意 识,坚持可持续发展的原则,这样才能使给排水设计工作在新的形 势下有所作为。 (上接第6 页) 水和生活废水。生活废水包括冷却排水、沐浴排水、盥洗排水、洗 衣排水及厨房排水等杂排水,不含厨房排水的杂排水称为优质杂排 水。中水指的是各种排水经过处理后,达到规定的水质标准,可在 生活、市政、环境等范围内杂用的非饮用水。 在我国的建筑排水量中,生活废水所占份额为住宅69%,宾馆、 饭店87%,办公楼40%。如果收集起来经过净化处理成为中水,用 做建筑杂用水和城市杂用水,如冲厕所、道路清扫、城市绿化、车 辆冲洗、建筑施工、消防等,从而替代出等量的自来水,这样就相 当于增加了城市的供水量。 3 建筑给排水系统节能设计 节能是我国经济发展中的一个重要措施,从某种意义上说,节 能的就是环保的。在建筑给排水的设计中,除对系统进行合理布置、 精心计算外,二次供水设备的选择和热水供应系统是节能的重点。 3.1 二次供水设备的选择 由于在传统的水泵—水箱供水方式中水质易受污染,所以二次 供水已越来越多地被气压罐供水和变频调速供水所取代。其中变频 调速设备是20 世纪90 年代以来迅速发展并得到广泛应用的供水方 式,它采用变频器改变电机的供电频率,根据用水量的大小实现对 水泵的无级调速和循环软起动。变频设备已从最初的恒压变量供水 发展到变压变量、变频气压供水等方式。变频调速给水系统是节能 的设备,它把水泵特性曲线中的多余功通过变频器调频节约下来, 即把水泵可供的多余流量、多余扬程的功节约下来。变频调速有一 定的变频范围,应按照水泵效率曲线使水泵长期运行在高校区。变 频调速范围应该设置在水泵供水量的25%~100% 之间(这里可不考 虑扬程变化)。小于25% 的水泵供水量时,则水泵工作效率就会 落到低效区,则该给水系统不单不能节能,反而会浪费能量。因此, 在进行变频调速给水系统设计时,确定设计流量是非常重要的一点, 而设计流量的确定又与设计对象实际用水量的变化范围、最大与最 小流量的比值、有无调节瞬间流量变化的措施等有关。特别是我国 变频调速给水系统大多采用设置一台变频器,通过微机控制多台水 泵进行变频调速供水的方式,因此在水泵切换过程中,会出现变频 低碳建筑应从各地的实际出发,采取适度的技术和产品,让技 术和产品相匹配,不只是包括造价,还有各方面功能都需要用低碳 理念设计出来,建设绿色低碳家园是我们共同追求的目标。 参考文献: [1] 安迪·福特. 低碳建筑的未来. 世界建筑,2010(2) [2] 洪鸿. 节能建筑·绿色建筑·低碳建筑[J]. 建筑,2010(7) [3] 朱慧明. 绿色低碳建筑的意义及其发展现状[U]. 中国新技术 新产品,2010(8) (上接第13 页) 后的社会发展中,人类社会的可持续发展将是一项极为紧迫的课 题,低碳设计必会继承现代主义设计的思想精华并发挥其关键性 的作用。从世博会展示的未来住宅上看,低碳、环保、生态、智 能已经成为未来之家的基本要素。一位在城市最佳实践区观展的地 产专家表示,“未来房地产建设项目必须和自然环境融合到一起, 进一步使用新型节能环保建材,充分利用自然资源,发展生态建筑、 绿色建筑。”在中国。低碳建筑思想越来越受到重视,国家已把它 写进发展规划中。
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