建筑給排水工程中節能節水技術的要點分析

陳小彬

（福建境景建筑設計有限公司，福建 福州 350001）

0 引言

隨著城市化速度的不斷加快， 使得建筑行業迎來了諸多發展機遇， 對水電等能源的需求也隨之增加。 在建筑給排水工程實施中，水電資源的利用是保障工程建設的基礎， 也是確保工程穩定運行的關鍵所在。 但當前建筑行業仍然面臨著嚴峻的資源浪費、環境污染等問題，導致各項資源未得到合理利用，因此，建筑行業應當綜合考慮如何應用節能節水技術， 降低能源消耗， 提高能源利用率，并積極推廣節能環保理念，應用先進的設備材料，解決當前資源浪費問題，確保給排水工程建設能夠落實節能減排，推動建筑行業的可持續發展。

1 節能節水技術基本概述

建筑給排水工程中建筑節水技術的應用目的是降低能源消耗， 其主要途徑是在給排水工程施工中，利用各項技術滿足節能的相關標準，結合節能材料與技術，優化運行模式，實現資源的合理利用， 降低能源消耗， 進而達到節能減排的最終目標。 在建筑給排水施工中，節能節水技術的有效應用，是踐行國家的節能減排理念的基礎，在先進施工技術與設備的應用下，能夠確保水資源的充分利用。 通過對給排水系統的合理設計、水資源再回收系統的構建，降低水資源的消耗，提高水資源利用率，進而有效解決當下水資源浪費問題。

2 建筑給排水工程中節能節水技術的要點

2.1 使用現代節水器具

現代科學技術的快速發展，使得節水器具也出現創新，極大程度的提高了水資源利用率。 傳統節水器與耗水量較大， 由于給水配件封閉性效果不佳，也會導致嚴重的水資源浪費問題，因此在現代建筑工程中，給排水系統應當優先選擇使用新型的衛生器具。比如，在現代建筑中，新型坐便器的使用十分常見，每次使用能夠節約5 L 水。 選擇節水水龍頭也能夠有效降低水資源浪費，例如，陶瓷閥芯節水龍頭。 此種水龍頭將原有平膠墊改為凸起膠墊，能夠有效改善水壓過大等問題。 將陶瓷節水龍頭與普通水龍頭相比，在同種條件下，陶瓷水龍頭流量更低，節水效果要優異。除此之外，延時水龍頭與光電控制水龍頭的應用也十分廣泛，能夠有效提高水資源利用率。

2.2 廢棄污水的再利用

在建筑給排水工程中，常見的節水措施包括節流、開源，回收利用污水，促進水資源循環利用也是水資源再利用的關鍵技術，不僅能夠起到良好的節能節水效果，也能夠有效減少環境污染問題，踐行環境保護策略。通過對污水的收集、處理，使其能夠滿足我國對水資源的應用標準，并應用到衛生器具沖洗、建筑物清潔之中，起到良好的節水效果。 當前， 此種回收再利用形式在城市中的應用十分常見， 且在居民建筑中應用能夠達到節水30%的效果，排水量可控制在30%～40%。當前在處理污水過程中，大部分采用生化技術的處理方法，并根據具體情況選擇合理的處理方式。

2.3 合理分區給水系統

城市建筑給水系統需要按照配水點與凈水壓力需求進行合理配置， 各區靜水壓力控制在0.45 MPa以內，用水點處供水壓力在0.20 MPa 以內，并滿足衛生器具工作壓力要求，但在實際建筑給水工程施工中，為了降低成本未按設計標準執行，用水點處供水壓力大于0.2 MPa 不再進行減壓，這就會導致管道中的壓力加大，水流速度加快，水資源造成浪費。因此，在給排水系統設計施工中，要合理控制水的壓力， 在各個配水點可安裝減壓閥門與節流孔板，將水壓控制在0.2 MPa 之間，使得水壓分布更加均勻，為居民提供正常水流，降低水資源消耗。

目前百米以下住宅建筑給水豎向分區基本上采用并聯分區（串聯分區文中不討論），供水能量公式見式（1）。

式中：E—供水總能量；Q—總供水量；H—供水總高度

并聯均勻分成n 個區供水， 每個分區流量為Q/n,不同分區揚程為（n-i+1）H/n，并聯分區供水總能量En 公式見式（2）。

分區數量應結合工程項目實際情況，如當地供水部門要求，管材抗壓等級，泵房大小，管道井大小及規范分區壓力要求。在工作中給排水設計同層分區有以4～9 個樓層為一個分區， 結合多年設計經驗認為6～7 個樓層為一個分區較為合理。 以26 層建筑為例分區：一區1～7 層，二區8～14 層，三區15～20 層，四區21～26 層，分為四個區。該分區方案兼顧分區均勻，同時讓低區承擔更多樓層，減少總勢能從而降低電能消耗達到節能的目的。

給水系統壓力太大加大了管道和附件漏水、爆管概率；管道中流速過大引起管道震動；水龍頭出水量增大，且造成噴濺；給水系統壓力大，單位水的能量越大，需消耗的電能也越多，因此水壓是節水節電的重要指標。 給水水壓是系統是否合理的體現，正常的水壓能增強用戶使用體驗感，方便生活，結合多年設計經驗認為住戶水表處水壓在0.15～0.20 MPa 較為合理。近幾年燃氣熱水器因其制熱成本低，制熱量大，安裝空間小，無觸電危險等優點逐漸被更多用戶使用， 燃氣熱水器啟動水壓一般為0.10 MPa，水表局部水頭損失為0.01 MPa，以一戶兩衛一廚一陽臺為例，戶內冷水采用De20 和De25管道，局部水頭損失和沿程大約0.02 MPa，富余水頭0.02 MPa， 因此住戶水表處水壓需在0.15 MPa以上，合理的水壓在滿足用戶使用時需求的同時又不會造成水量的浪費。 當各分區底下樓層水壓超0.20 MPa，應設置減壓措施。

以一梯兩戶， 一戶兩衛一廚一陽臺為例計算分區立管管徑。 根據《建筑給水排水設計規范》3.6.4 條計算住宅建筑生活給水管道設計秒流量，見式（3）、（4）、（5）。

式中：q0—最高日用水定額250 L/人·天；m—每戶人數3.5 人；Kh—小時變化系數2.5；Ng—每戶給水當量6，樓層高度3 m。 計算結果見表1。

表1 給水管道設計秒流量

因此在立管對應管徑下管道內水頭損失較小，系統水頭損失占水泵揚程較小以26 層分區為例，各區立管各水頭占總比例（不考慮水泵位置，高度，橫管水頭損失），見表2。

表2 各區立管各水頭占總比例

由此得出水泵揚程主要是消耗在樓層高差處，因此合理的分區在節能節水中起到重要作用。

2.4 變頻給水泵機組的選擇

建筑給水系統投入運行后主要的成本是水泵的運行電費， 因此水泵機組的選配是否合理對系統運行階段的節能有很大影響。

給水系統應適應各種工況下安全高效的運行，避免大馬拉小車或小馬拉大車的情況。 建筑給水工程設計基本采用水箱+變頻水泵機組聯合供水形式，雖然變頻水泵理論上能做到用戶用多少水，水泵供多少水， 但是由于水泵的構造及運行特點無法實現小流量和短時間用水時的供水， 因此在選配變頻水泵機組時應有大泵、小泵、氣壓罐。

選用的水泵應在高效率段運行，用水量大時運行大泵供水，用水量小時運行小泵供水，當用水量處在極小時應通過氣壓罐供水。

實際工程變頻水泵機組運行情況，以一組三臺大泵（兩用一備）+一臺小泵+氣壓罐的變頻水泵機組為例，該變頻水泵機組在一天供水過程中大部分時間運行小泵，當用戶用水量大于小泵流量時啟動一號大泵，用水量再增加時啟動二號大泵，此時是兩臺大泵與一臺小泵同時供水；當用水量減少時水泵依次關閉一號大泵、二號大泵、小泵，到僅氣壓罐出水。 在變頻水泵機運行過程中氣壓罐時刻在扮演重要角色，不斷的交替儲水和供水，而且這種交替轉換是瞬間完成，是水泵無法實現的。 當用戶用水量小于水泵出水量時水存儲在氣壓罐內，當戶用水量大于水泵出水量時氣壓罐出水，就是有了氣壓罐的這種靈活調節水流的功能使得變頻水泵機組更加節能，選配氣壓罐有效體積宜大不宜小，氣壓罐有效體積越大調節水流越多，減小水泵啟停頻率，因此變頻水泵機組更節能。

3 結語

綜上所述，要想保障建筑給排水工程水資源利用率的有效提高，就應當充分應用節能節水技術，全面掌握給排水工程的資源浪費問題。 并結合工程的實際情況，采取科學可行的節能節水技術，提高水資源利用率，實現最終的節水節能目標，降低對生態環境的污染。