给排水设计中节能技术的运用探究

2019-11-27戴卫袁峻

中华建设 2019年11期

戴卫袁峻

（作者单位：戴卫，中建三局集团有限公司；袁峻，湖北永诚工程咨询有限公司）

在现代城市中，每日的市政给排水量非常巨大，其实际总用水量比例大约占到城市用水的80%以上，但结合实际给排水系统建设应用经验来看，它的节水节能空间是非常巨大的。为了有效利用这部分空间，提升市政给排水建筑工程中用水的稳定性与经济性，需要重新思考给排水系统设计一套节能节水技术体系。

近年来，我国各大城市都在加强市政给排水节能节水技术系统设计，希望通过它来建设海绵型城市，为城市有效节水蓄水，实现对城市整体环境的有效改善，某些城市甚至利用它来有效缓解城市水资源严重短缺的现实困局。总体来讲，就是要做到一方面提高对水资源的利用效率，促进水资源与环境问题的协调发展，一方面降低市政给排水系统运行过程中的能源消耗，促进经济的可持续发展。以下简单介绍5种目前城市中比较常用的给排水节能节水技术系统设计应用要点。

一、分区供水系统设计应用要点

由于市政供水管道本身具有一定的供水压力，所以在城市建筑给排水系统节能设计过程中，需要充分借助市政管道内的供水压力直接对建筑物进行给水供水，如果供水量不足则要对市政管网进行加压处理。加压处理的方式是建立分区供水系统，结合区域不同需求采用不同加压技术，一般会采用包括管网叠压供水和变频调速供水两种先进加压技术，每一种加压技术都匹配不同的加压水泵，如此才能达到节能节水的理想效果。大中型城市中由于土地资源紧张，高层、超高层建筑众多，针对这些高层建筑的供水系统就必须采用分区供水方式，对高层区域的供水用户采用管网叠压供加压方式，配合变频调速加压设备给压，保证以最小效能实现最大供水效率，这就是分区供水节能节水的优势所在。

例如，某地区专门针对给水范围内的地势高差，设计中采用了并联分区给水系统，虽然所增加的输水管长度不长，但设置高低两区泵站可实现本区域的分区供水。分区给水的管理可分为两部分，即针对靠近高区位置区域采用的是并联分区管理，而远离高区位置区域则采用了串联分区管理，这是为了有效避免高区输水管过长增加分区供水系统能耗。在分区给水系统中，该地区还利用了高地水池和水塔作为基本的水量调节设备。当水量容量相当时，高地水池的造价比水塔更节能。

二、中水系统设计应用要点

中水的内涵就是收集城市区域中的生活污水和废水，并对所收集的中水采取深度净化技术处理，以达到再次利用的非饮用水标准，确保水资源能够在城市中被循环利用。中水主要应用于城市中的风景园林区灌溉、城市绿化、车辆清洗、道路保洁、城市喷泉、冷却设备补充用水以及厕所冲洗等。可以说，中水处理配套设施已经被纳入到大多数城市的建筑项目总体规划中，即每一个建筑工程项目中都会考虑设计建设中水系统，利用它对建筑及建筑周边环境产生深远影响。目前在市政给排水系统建设中，它所收集的部分中水水源属于优质杂排水（冷凝冷却水、屋面雨水、生活淋浴，洗菜等用水），围绕建筑物综合技术管理类型、管理成本与管理面积展开综合考虑，可结合生化法或物化法等水处理工艺配合中水系统使用。

某地区中水系统中专门设计了中水回用系统，主要结合膜滤法对水质变化进行动态监控与分析。采用该方法的基本流程与特点如下：首先，它的装置非常紧凑且便于操作，整体上受负荷变化影响较小。采用膜滤法在外力作用影响下，分离出的溶液会以一定流速沿滤膜表面流动出来，且滤液中的高分子物质、胶体微粒以及微生物等都会被超滤膜截留，溶液也被浓缩排出。此系统将废水转变成可使用的清洁水源，有效解决了该地区水资源匮乏的现象。

三、减压限流生活给水管道设计应用要点

减压限流生活给水管道用于市政给排水体系中给水系统的竖向分区，它的给水配件功能应用非常关键，一般来说在应用过程中其静压应该保持在0．5MPa～0．6MPa之间。在城市中，市政工程建设主要针对某些城市旅馆、医院、大型娱乐中心等公共建筑及住宅进行减压限流生活给水管道设计，这些场合的给水系统减压标准为0．3MPa～0．35MPa，而其它建筑物的给水系统减压标准为0．4 MPa～0．5MPa。具体设计过程可结合对孔板与截流塞、减压阀展开设计，保证卫生洁具给水配件流出水值小于静压用水流出水值，如此就实现了减压限流标准。举例来说，在针对高层建筑的给水系统设计过程中应该充分考虑到减压限流问题，一方面要保证卫生器具的给水配件的静压值不能大于0．45MPa，一方面对配水横管入户管的水压进行设定（要求水压不大于0．35MPa），然后安装相应的调压及减压设备。如此看来减压限流确实是市政给排水体系中节能节水的最有效办法。

在减压限制生活用水处理技术应用方面，主要根据各区域的使用情况做到分区减压限制生活用水。例如针对城市中的酒店宾馆、医院等公共建筑的水压控制值在0．3MPa～0．5MPa范围内，而其它类建筑水压控制在在0．6MPa～0．7MPa左右。整体来讲，城市利用新技术后的节水量大约可控制在30%～50%左右，节水效果非常好。

减压限制阀装置设计图

四、城市市政给排水系统中雨水利用系统的设计应用要点

雨水收集系统是每一座城市都需要建立的重要市政给排水分支系统，它能够为城市构建专业化的节能节水建筑体系，保证实现对雨水的高效率利用。雨水利用系统可配合市政给排水系统进行雨水收集、储备、处理和再利用。通常情况下，城市中的雨水利用系统结构就包括了导管、蓄水池、沉淀池、中水处理系统等。它主要由屋顶、庭院、道路、广场、绿地等不同下垫层面所产生的径流，采取相应的措施进行收集，经过沉淀池、消毒池进行加氯消毒，形成二次可利用的城市中水，以达到充分利用资源和减轻区域防洪压力的目的。该系统的另一个功能就是有效解决由恶性污染所引发的城市酸雨及尘土下落问题。在城市即将降雨的前2分钟实施雨水分离，在建筑群屋面及地面分别收集雨水和污水，然后分流储备净化并用于地下水补充使用，满足城市在绿化、清洗车辆、厕所、冷却水补充、生活用水等各方面用水需求。这种有针对性的雨水处理对城市的绿地渗透技术研究应用非常有利，目前许多城市已经研发并开始应用绿地渗透管技术，实施对绿地下方地下水的有效补充，满足城市绿化环境增益需求。

五、城市市政给排水系统中太阳能加热系统的设计应用要点

太阳能加热系统为城市市政给排水系统所有效应用，它能够实现对城市能源的有效节约，即利用太阳能对水体进行加热用于生产生活。不过考虑到不同太阳能装置的安装方式与节能效果存在差异，所以针对高层建筑应该采用分散设置模式设置太阳能装置，而像大型公共建筑则可采用集中式太阳能供热方式，利用串联太阳能聚热板进行集热。当然，太阳能集热板也可以设置在屋面及道路架空上方，或者在热水器及换热器下方设置地下室设备，配合变频泵为用户供应热水。