智能住宅小区建筑给水系统的节能优化设计分析

黄大勇

（湖南省株洲建设施工图审查有限公司，湖南株洲 412000）

建筑行业在能源方面的损耗较大，建筑工程如果在对能源的使用缺乏科学合理性，易让使用者在使用过程中产生资源浪费现象，与倡导的绿色发展理念相违背。在建设小区时，特别建设智能住宅小区过程中，需要贯彻高新技术节水节能、实现全民节能目标，使社会能够可持续发展。

1 影响因素

智能住宅是利用新型的科学技术建造的居住环境，家具系统在智能化程度更高，智能设备在自动控制的能力方面更高，可以使人们的生活空间更智能和更健康。为了使居民的居住环境建设水平提升，对技术人员在其专业技能上提出了更高的要求。比如在建设智能住宅小区的给水系统工程建设时，如果建设人员在技术能力方面不足，设计人员传递的节水节能理念难以实现，使用住宅给水系统时易出现问题[1]。

现阶段的智能住宅中的给水系统在进行节能时，资金在节能优化的设计成果上具有重要的影响。若是资金不充足，给排水系统在节能上的效果会受到直接影响，且日益下降。所以，设计者需要全面分析经济层面的内容，使建筑单位能够增加资金的投入，按照用户具体需求，使给排水系统在设计时具有合理性，使节能优化的方案可以得到更好地实现。

2 存在问题

随着城市土地资源越来越紧张，城市的高层住宅越来越多，高度越来越高，高层住宅的生活给水必须二次加压才能满足高层住宅生活给水要求。一般要求分区的最高层与最低层之间的静水压力不大于0.45 MPa，住宅建筑层高按3 m计，即每一个给水加压分区最多可以供15层，一栋30层的住宅楼的给水加压分区分成两个区即可，设置两套给水加压设备或设置一套给水加压设备加主管减压阀，可以满足建筑生活供水。规范要求住宅卫生器具承受的最大工作压力不能大于0.60 MPa，住宅入户管的供水压力不能大于0.35 MPa，新的节能规范要求住宅入户管的压力不能大于0.20 MPa，如果采用一套加压设备加压供水，为了满足最高层用水点洁具额定压力要求，需要把整个分区的所有水量都加压到满足最高层用水的扬程需求，通过减压阀减压满足各层入户管的压力要求。如果在设计时能够合理优化分区层数，例如每个分区层数控制在7层以内，采用四套加压设备分别给各区加压供水，节水节能非常明显。假设该楼全天用水总量为200 t，四个区的户数一样，四个区每个区的日用量为50 t，如果采用一套设备加压供水，必须将200 t水送至100 m，若采用四套加压设备，只需要将50 t水送至100 m、50 t水送至75 m、50 t水送至50 m、50 t水送至25 m。分区层数越多，给水管网的工作压力越小，管网的跑冒滴漏现象会越少，但分区数越多，投资会加大，在建筑给水设计时，必须做到科学合理、节水节能、可持续发展[2]。

3 设计方法

3.1 二次供水方面

水泵在二次供水的系统内属于主要设备，对于水泵的选型能够对二次供水的效率产生直接影响，应对其泵机组以及泵站中的综合技术的指标方面展开考虑，使其安全可靠、具有经济性和实用性[3]。水泵特性如图1所示。

图1 水泵特性

在流量以及扬程都满足的条件下，台数少的大泵比较适宜，能够使运行效率得到保证，使节能管控更便利。在泵站流量变化比较小时，水泵台数为2～4台比较适宜。泵站的流量变化较大时，水泵的台数为3～6台比较适宜，具体情况应按照实际现状决定。

流量变化不大的情况下，不同对泵站经常调度，将相同的规格以及型号的大泵作为第一选择；在流量变化大的情况下，为使对流量变化更适应，需要使选择的水泵在其型号以及规格上尽量减少，降低后期的检修工作的难度。

水泵需要具有高效节能以及噪声低的特点，生产企业能够利用技术改造对水泵中机械效率、容积与流动效率进行提升，使其能够提升总效率提升以及节约电能。

水泵特性曲线应随流量变大扬程下降，防止使用具有凸形的Q-H曲线水泵，水泵在供水压力方面波动比较大，出流不具有稳定性，在用水的过程中耗水量较大。

3.2 循环使用方面

在日常生活中，大量的建筑用水都可以在相关设施上进行使用，达到重复使用。比如建筑和雨水的过程中存在的居民生活废水通过设施处理后，可以二次使用。通过开展设计工作，将原始中所分析的信息数据与实际使用进行结合，可以得到建筑用水与雨水都可以二次使用，可以使社区中的居民能够节约一半的用水量。处理建筑物中的排水问题是在多种因素作用下共同完成，排水设施应保证使运行管理简便，还需要对水循环处理过程中的水质进行保证，使其具有更高的性价比[3]。

3.3 市政管网方面

一般情况下，城市中市政管网所提供的供水压力处于0.2～0.4 MPa，将市政管网中提供的供水压力进行修改并合理使用，通过分区供水的手段降低二次供水中加压产生的损耗，如图2所示。

图2 市政管网中分区给水能耗情况

市政管网提供的供水压力可以满足5层建筑的供水压力需求，如果智能住宅小区中楼层较低，可通过市政管网提供供水服务；如果智能小区中楼层较高多，可利用无负压变频的供水设备进行供水，通过此设备实现二次加压。

3.4 清洁能源方面

设计给水系统时，需要对清洁能源进行充分使用，使其在传统能耗方面得到有效减少，实现节能目标。风能和太阳能与地热能都是主要的清洁能源，目前太阳能的技术比较成熟，且应用氛围较广。太阳能属于可再生能源，太阳能的热水器其工作原理是将太阳能转化为热能。太阳能热水器的主要组成部分为储水箱、给水箱、水泵与集热器等，集热管能够进行能源转换，属于主要设备，按照集热器将其划分成真空管与平板两个类型。平板型通过集热器加热水后直接将其送入储水箱，构造简单，成本较低[4]；真空管类型的集热器利用非承压水箱和其相接，通过落水方法收集热水。热管型的真空管中没有水，抗冻耐压，能够承受较高的温差，且能够接替承压水箱开展系统中双循环工作。

3.5 压力方面

智能性质的住宅小区，供水设备需要按照发展需求不断完善与改良。随着科学技术进步与发展，使用新型的设备开展供水工作，即无负压变频的供水设备。此设备依据每一个住户中的用水量将工作压力设定，系统能够按照设定的压力对水泵的转速以及运行台数进行自动调节，完成大跨度变速调节，使给水系统一直节能运行。利用传感器，该设备能够对出口压力进行实时检测，使出水压力保持在一定范围。系统操作简单，具备自动检查以及故障判断和故障记忆与显示、自动处理以及自行启动备用水泵和将故障水泵的运行切除等作用，在智能小区中属于理想的节能供水设备。

3.6 损耗方面

热水应开展集中供应，小区住户使用热水需求量较大，且位置分布比较复杂，住户所在的位置不同，可以针对高层中的住户进行单层的集中供水，即在不同方位的外墙集中安装太阳能集热板，每层都设置一个贮存热水的水箱，水箱需要满足该楼层住户的热水需求且能够承压，具有安全阀以及温度计等。水箱中的进水管不能设置止回阀，将阀门打开，使膨胀水进入。

在智能小区中，建筑的智能化较高，通常情况下，供水系统在竖向分区中提供的压力会发生过大的现象，若不使用合理的方式进行减压节流，容易导致用水设备中实际的出水量比额定流量大，出现浪费水资源的现象，因压力太大使供水系统被损坏。需要利用减压阀和减压孔板等方式使供水压力始终保持在合理范围，防止浪费水资源[5]。

3.7 串并联方式

将住宅中区水泵出水管连接高区的变频水泵的吸水管，保证连通管管径较小，在高峰的用水期间两个区域水泵进行并联供水，在低峰用水时，两个区域水泵串联，可以使低区水泵中部分压力由高区水泵承担，提升高区水泵中的进口压力。出水流量与压力没有发生变化的前提下，变频泵中的转速能够因为进口压力的变化而发生变化，进口压力增加，转速下降，能够降低高区水泵扬程，减少消耗的能源，实现节能目标。

4 结语

随着人们愈发重视节能环保，智能住宅中给排水系统的节能优化设计是保持可持续发展的关键。在设计给排水系统的过程中，建设单位需也加强重度，使节能优化产生的效果被最大化利用，防止浪费水资源。