建筑给排水工程施工中的节能措施研究

2014-03-31杨琳

湖北科技学院学报 2014年9期

杨琳

(三明学院建筑工程学院，福建省三明 365001)

作为建筑工程的重要环节，建筑给排水工程是能耗较高的工程类别，其在施工过程中，会消耗大量的环境资源，其中的热水、消防、给水、绿化等都是重要的能源消耗来源。在现代建筑给排水工程设计中，除了要求给排水能够充分满足建筑的功能设计与使用要求外，还应当尽可能实现节能减排，从而提高资源利用率以降低能耗。因此，加强关于建筑给排水工程施工中的节能措施研究，对于改善建筑给排水工程的施工质量具有重要的现实意义。

一、建筑给排水工程概述

1.建筑给排水工程布置与组成

建筑给排水系统主要由排水管道、局部处理构筑物、生产设备与卫生器具受水器、抽升设备、清通设备、通气管系统等组成，其管道的敷设与布置方式为：

(1)敷设排水管道。在连接排水管端部与排水立管时应当此采用弯曲半径大于4倍管径的90°弯头或2个45°的弯头；要在基础、穿楼板与管道穿墙处留设孔洞，且管道与墙、管道与管道之间应当设置一定的间隔距离；通常将排水管道暗埋于建筑垫层与结构层中(暗埋法是指把排水的横支管在建筑垫层中掩埋)，而将卫浴间的地面增高60～200mm左右的高度，将辅助用水器具的水平主管道和连接管件安设在增高的地面填充层中，然后在填充层上做好防水层、砂浆找平层与地面面层的施工；排水横管应当设置在专用的假墙内。(2)管道布置。对于不同类别及性质的污废水，为其分别设置专用的管道进行排水的方式称作排水系统的分流制，如雨水与建筑生活用水应当分开排放，污染较为严重的生产污水应当单独收集处理。而对于热水系统，当采用下行上给式供应热水时，回水立管应连接到配水立管上，且连接位置应当在最佳配水点下0.5m距离处，同时在其底部设置相应的泄水阀装置，并采用最佳配水点进行放气；若采用上行下给式热水系统时，则需将循环管道连接到每个立管上，并在配水干管的顶部位置安装消音的排气装置，同时加设有手动控制放气阀的膨胀水箱和排气设备；(3)管道保温。热水系统主要包括机械循环回水干管、回水立管、热水箱、水加热设备、热水供水立管、热水供水干管、贮热水器等装置，对于这些部位应当进行保温以降低热能损耗；(4)管道支架。为了使管道伸缩量尽可能均匀分配，热水管道应当采用固定支架方式，将其安置在自然补偿管道与伸缩器的两端位置，且支架的间隔距离应当满足：管段的热伸长量小于伸缩器标准的补偿量；(5)通气管道系统。建筑内部的排水管道系统要采用通气管与大气连通，其通气方式有：器具通气管、专用通气管、结合通气管环形通气管、伸顶通气管、副通气管、主通气管等。[1]

2.建筑给排水工程的节能现状

目前国内的建筑给排水工程施工中出现的浪费问题有：卫生器具和给水配件缺少相应的节水功能；雨水及中水的利用率较低，缺乏综合管控；未恰当选择合理的消防加压贮水系统和热水供应循环装置；给水管道、阀门、配件等质量不达标导致渗漏；管网超压等。面对给排水中的设计与施工问题，相关设计人员应当加强节能设计，恰当选择正确的供水系统和设备，并且采取先进的技术措施克服给排水工程中的水浪费问题，以最大程度的提高水资源的利用效率。

二、建筑给排水工程节水措施

1.恰当选择用水定额

用水定额是指用水对象在单位时间内所需用水量的标准数值，它是建筑物给水水量设计的重要指标。用水定额的数值需要多次对用水对象的实际用水量进行分析计算，并根据工程建设要求与标准等因素综合确定。生活用水定额通常分为居住区生活用水定额、住宅生活用水定额、工业建筑生活用水定额、公共建筑生活用水定额和热水用水定额等多种类型。建筑的最高日用水量是指一年中建筑的最大日用水量，需根据建筑物的类型及性质进行用水定额计算。其计算公式为：

Qd=m*qd(L/d)

其中Qd表示最高日用水量；m表示用水单位的数量，如人或床位等；qd表示最高日生活用水定额。

在实际给排水工程设计中，应当根据建筑性质及用水要求选用相应的计算公式确定最高日用水量、用水定额等，以保证在满足建筑水需求的同时提高水资源利用效率。[2]

2.使用变频调速水泵

建筑中通常采用水泵与水箱相配合的方式进行供水，水泵需先把水提升到高位水箱后才开始向下供水，而为了避免部分用水点超压还会加装相应的减压装置，再加上电机频繁启闭，从而导致电能大量消耗。因此，在给排水工程中，若使用变频调速水泵直接对水系统进行供水，并通过速度调节来控制流量、按照水量标准自动控制水泵电机转速，水量需求增加时电机的转速增加，水量需求减少时电机的转速降低，由此便能减少电机启动关闭的次数，从而降低电能消耗，水罐、水箱等设备的投资成本也会相应减少。根据有关试验数据表明，若使用变频调速水泵供水，节电率能够达到30%～45%，同时由于变频调速泵调速方式快捷方便、调速范围较广，且运行稳定、功能可靠，因此其在建筑给排水工程施工中得到较广泛的应用。

3.合理利用市政水管网压力

通常市给水管网只能提供有效的承受压力，这使得供水水压一般较难满足较高层建筑的供水要求，所以在某些高层建筑给水系统中通常采用增压给水技术，将进水装置直接安装在贮水池中，再利用水泵将水引入到水罐或水箱中进行供水。通常市政给水管网的供水水压在200KPa左右，到夜晚能够达到270KPa的压力水平，然而由于供水稳定性不佳，企业经常会放弃部分水压以保证建筑供水的安全性，这在一定程度上造成了电能的浪费，特别是当贮水池安置在地下层时，供水压力会转换成大量的负压，进而造成大幅度的资源浪费。因此，在建筑给排水系统设计中应当根据市政给水管网的水压状况，在建筑上部采用水泵加压供水或水箱供水的方式，并将下阀门与水泵连接以实行分区供水，而建筑下部则直接采用市政给水管网供水。这样一旦市政管网发生故障，便可开启阀门，采用水箱或水压进行供水，在保证供水安全性的同时提高了建筑的节水性能。

4.采用优质阀门与管材

传统建筑中经常采用镀锌钢管作为给排水系统管材，此种钢管极易生锈而引起水质污染，若长时间放置后再使用就会引发锈水放水，从而造成水资源的浪费，而若锈蚀发生在钢管接头处，则更会造成漏水渗水问题，因此现代建筑给排水设计中多采用PE管、钢塑复合管、PVC-U管、钢管、PP-R管、铝塑复合管、不锈钢管等代替原有的镀锌钢管。但是普通的复合管材也存在一些问题，比如其在较长时间的使用后会形成粘膜状物质，一般只有采用高压水冲洗管道才能将大量细菌冲走，这造成了水资源的极大浪费[3]。因此，目前又出现了一些新型管材，如薄壁铜管，其具有优良的杀菌性能，能够在5小时内将钢管中暂留的细菌杀灭，逐渐开始在给排水系统中推广使用。

5.供水系统与水源选择

选择恰当的供水系统是提高给排水节能水平的关键手段。对给水系统的竖向分区应当按照建筑的供水要求、层数、用途及供水系统的电能消耗等多种因素进行确定。对于高度在100m以下的建筑应当设置垂直分区并联供水方式进行供水；对于高度在100m以上的建筑则应当设置垂直串联供水方式进行供水；为避免超压出流问题，还应当根据工程条件采取相应的减压和控压措施，保证各分区的最不利配水点用水水压在0.01MPa以上；同时，为了保护给水配件不受损坏，每个分区的最低卫生器具配水点处的静水压力应当控制在0.44MPa以下，而居住生活区的最低卫生器具静水压应当不大于0.35Mpa。此外，相关试验数据表明，若配水点静水压力在0.15MPa以上时，水龙头的流出水量会超出额定水量的3倍以上，所以在供水系统设计时应当确保水压符合标准，同时在入户管的水表位置安装节流塞或调压孔。

三、建筑给排水工程节能措施

1.加强用水控制与计量

应当安装相应的专业监控装置对系统排水状况进行监控，其一方面要具有故障报警功能，另一方面要能实时显示设备流量及压力等运行指标，并能够按照集水池水位变化情况自动调整排水泵的开启数量；在节能设计中，应当根据建筑的节能规模与节能要求配置合理的自动化监控子系统，利用智能监控技术对系统水质、给水温度、用水计量等指标进行分析统计，以确定最佳的运行状态及运行参数，使节能效益达到最佳；在水量计量装置的日常使用中，应当加强检查与维护，根据量程与场所的功能要求选择恰当的计量装置，并对管道的渗漏问题重点监控；在生活用水的控制与检测中，应当使用具有故障报警与实时显示功能的增压设备，且能够在状态监控中按照水箱中的水位或回水温度变化进行自动切换或联锁启停控制。

2.合理选择热水系统并恰当控制温度

在集中式热水供应系统设计中，应当采取相同的冷热水系统分区，以确保每个配水点的冷热水压力相互平衡；在实施减压分区的同时，应当布置好冷热水管道，以保证冷热水的正常循环；在温度控制过程中，应当按照各类热水供水管道的保温条件对供水温度进行分别控制，以尽可能地降低热量损失。通常在集中热水供应系统中一般保持加热设备的供水温度在50～60℃之间；当仅适用淋浴提供生活用水时配水点的温度应当在40℃以上；且回水管道和环泵设施应合理布置，同时控制调整回水循环泵的回水温度，以保证在进行非热水供应过程中能够自动关闭，从而达到节能节水的目的。[4]

3.准确确定热源

在满足建筑用户用水需求的过程中，最好采用多种能源互补的方式进行热源选择；在确定热源时应当根据节能要求，优先选择使用烟气余热、废热和工业余热等，其次再考虑建筑锅炉房的蒸汽热和热水等。