建筑给排水节能节水技术和应用探微
2024-01-11王国栋
王国栋
(贵州省交通规划勘察设计研究院股份有限公司,贵州 贵阳 550016)
众所周知,水是人类生存发展过程中不可或缺的重要能源,事实上,经济建设的发展进步同能源的发展有着密不可分的关系,能源发展是经济建设不断发展的不懈动力。当下,水资源短缺问题已经引起了全世界的高度关注,该问题需要全人类共同面对和解决。在社会发展的过程中,各个环节都要耗费大量的水资源。因此,在建筑中大力推广给排水节能技术刻不容缓。
1 建筑给排水节能节水技术概述
1.1 给水系统的节能节水技术
首先,合理的分区供水可以减少水泵的数量,从而减少能源的消耗。在建筑给排水设计中,应考虑到建筑物的特点、高度、楼层等条件,合理地进行供水分区设计,采用高效节能的水泵,并采取分区同时设倒流防止器、压力表等措施。其次,使用优质管材、卫生器具和设备可以减少水的浪费,如表1所示。最后,气压给水设备是一种新型的高效节能的供水设备,它利用水箱和气压罐组合供水,克服了高位水箱容量大的缺点,提高了供水效率[1]。
表1 给水系统节能节水设备及其应用价值
1.2 排水系统的节能节水技术
首先,建筑物中排放雨水和污废水时,应考虑到废水的不同特点,采用不同的排放方式,比如:粪便污水、生活污水、工业废水等应该分别设置不同的排水管道系统,以便于维护和管理。其次,收集大量雨水后,可以用于冲厕所、洗车、浇草坪等,应结合城市污水处理系统,建立雨水的收集和净化系统,将收集的雨水进行处理后用于上述用途。最后,排放物理性质好、污染少的废水、废气时,应鼓励零排放,少排放。
1.3 建筑给排水工程中的节能节水技术
首先,选择合适的输水管道,可以减少管道的损坏和漏损,比如:给水铸铁管、给水塑料管、给水铜管等。给水铸铁管因为具有较高的抗腐蚀能力和良好的挠性,在给排水施工中使用较为广泛;给水塑料管和给水铜管具有保持良好水质,且安装方便的优点,在给排水施工中也有一定的应用。其次,自动节流冲洗是一种新型的节水装置,它可以根据实际需要自动调节流量,从而实现节水目的[2]。
2 建筑给排水节能节水技术应用价值
2.1 促进建筑行业的发展
随着人们生活水平的提高,建筑行业的发展取得了显著的进步。在建筑给排水工程设计中,应用节能节水技术,可以促进建筑行业的可持续发展,同时也可以提高建筑的使用性能。由此可见,建筑给排水工程合理应用节能节水技术对于促进建筑行业健康发展以及可持续发展具有重要意义。首先,应用节能节水技术可以有效地降低建筑给排水工程的能耗和水耗,有助于提高建筑的经济效益和环境效益。在建筑给排水工程中,热水系统的水量浪费比较严重,通过采用合理的节能技术,如控制超压出流水量、科学划分区域等,可以有效地减少水资源的浪费,提高建筑的使用性能[3]。其次,应用节能节水技术可以促进建筑行业的可持续发展。随着社会对环保和可持续发展的重视,建筑行业必须采取相应的措施来降低自身对环境的影响。通过在建筑给排水工程中应用节能节水技术,可以有效地降低建筑的能源消耗和环境污染,提高建筑的可持续性。最后,应用节能节水技术还可以显著提升建筑的使用性能。通过合理选择给水配件和热水供应系统,可以有效地提高建筑的给排水效率和水质,从而提高建筑的使用舒适度和使用寿命。综上所述,建筑给排水工程合理应用节能节水技术对于促进建筑行业健康发展、可持续发展以及提升建筑使用性能具有重要意义[4]。例如:某建筑工程总面积是33万m2,地下一层建筑面积是7.3万m2,涉及到商业用房、车库等,商业用房和办公楼建筑面积是27万m2,冷却水循环系统流量为4200m3/h,补水量根据1.5%的指标计算分析,每小时需要的补水量是63m3,在给排水系统采用节能节水技术后,和之前的给排水系统相比,节约的成本较多,使建筑行业的给排水系统成本支出降低,促使建筑行业的良好发展。
2.2 促进国家的可持续发展
我国是一个水资源短缺的国家,节约水资源是促进国家可持续发展的重要措施之一。建筑给排水节能节水技术的科学应用对于社会稳定发展和国家可持续发展具有非常重要的意义,主要表现在:首先,减少水资源短缺:建筑给排水节能节水技术的科学应用可以有效地减少水资源短缺的问题。通过节约用水和优化水资源配置,可以缓解水资源供需矛盾,避免水资源的浪费和过度开采,保障社会稳定发展。其次,降低能源消耗:建筑给排水节能节水技术可以降低建筑的能源消耗,减少对环境的负担。通过采用高效的给排水设备、控制超压出流水量等方法,可以降低建筑的能耗,提高能源利用效率,促进社会经济和环境的可持续发展。再次,促进技术创新:建筑给排水节能节水技术的科学应用需要不断的技术创新和进步。通过推广和应用新技术、新材料和新设备,可以促进建筑给排水技术的创新和发展,提高建筑行业的整体技术水平,推动社会经济的发展。最后,提升城市环境质量:建筑给排水节能节水技术的科学应用可以提升城市的环境质量[5]。
3 建筑给排水节能节水技术应用措施
3.1 优化供水系统
供水管网是建筑给水系统的重要组成部分,为了节约用水,应优化供水系统,采用高效的供水设备,如气压给水设备、叠压给水设备等,这些设备可以在保证供水效率的同时,减少水的浪费。借助节能节水技术优化建筑给排水工程供水系统,主要操作模式如图1所示。
图1 供水系统的优化模式
1)评估现有供水系统:首先需要对现有的建筑给排水工程供水系统进行全面评估,包括系统的设计、运行情况、能源消耗、水资源利用情况等。通过评估,可以确定系统的优点和不足,以及需要改进的方面;2)制定节能节水目标:在评估现有供水系统的基础上,制定具体的节能节水目标。目标可以包括降低能源消耗、减少水资源浪费、提高供水效率等;3)设计优化方案:根据制定的节能节水目标,设计供水系统的优化方案。优化方案可以包括以下方面:选择合适的供水方式:根据建筑的高度、规模和需求,选择合适的供水方式。例如,对于高层建筑,可以采用分区供水或变频供水等方式,以满足不同楼层的水压和流量需求;选择高效的给水泵:选择高效的给水泵,可以降低供水系统的能源消耗。选择时需要考虑水泵的功率、流量、扬程等参数,确保其能够满足建筑用水的需求;优化管道设计:优化管道设计方式,可以减少水资源的浪费。例如,合理设计管道的走向和布局,避免管道过长或过短;选用优质的管道材料,如高密度聚乙烯管(PEX)、交联聚乙烯管(PEX)等,可以提高管道的使用寿命和降低破损率;引入智能控制:引入智能控制技术,如自动控制阀门、传感器等,可以实现供水的自动化和智能化。通过智能控制,可以实时监测和调整供水量,避免水资源的浪费;4)实施优化方案:根据设计好的优化方案,实施具体的改进措施。例如,更换高效的水泵、安装智能控制设备等;5)监测与评估:在实施优化方案后,需要对供水系统进行监测和评估。通过监测,可以了解优化方案的实际效果,包括能源消耗是否降低、水资源是否得到有效利用等。评估的结果可以作为进一步改进和优化的依据,以实现更好的节能节水效果。通过以上措施,可以借助节能节水技术对建筑给排水工程供水系统进行优化,从而提高系统的效率,降低能源消耗和水资源浪费,实现建筑行业的可持续发展[6]。
3.2 合理设置水表
在水表中安装节能水表,可以及时发现用水问题,并及时采取措施,避免浪费。在水表的选择上,应选择计量准确、寿命长、维修少的智能水表。智能化节能水表是一种能够实现水量计量、数据传输、信息处理等功能的水表,可以通过对水量数据的实时监测和分析,帮助供水部门及时发现用水问题,并及时采取措施,避免浪费。在选择智能化节能水表时,应该考虑以下几个方面:1)计量准确性:智能化节能水表必须具备较高的计量准确性,能够准确测量用户的用水量,并按照规定程序进行计算,确保计量的准确性;2)寿命长:智能化节能水表的寿命应该相对较长,这样可以减少水表的更换频率,节省水资源;3)维修少:智能化节能水表的维修应该较少,这样可以减少水表的维护成本,并且可以提高水表的可靠性;4)安全性:智能化节能水表应该具备一定的安全性,可以进行数据加密和传输,以防止数据泄露和安全问题;5)易于使用:智能化节能水表应该具备易用性,操作简便,便于工作人员进行数据监测和分析。综上所述,选择智能化节能水表时,应该综合考虑以上因素,选择计量准确、寿命长、维修少的智能水表,以提高水表的可靠性和使用寿命,避免浪费,实现水资源的合理利用[1]。同时在设置水表的过程中,需要利用公式计算水表应用前后的节水情况,按照计算公式分析水表的应用效果,具体为。
节水量计算公式:
节水量 = 前期用水量 - 后期用水量
其中,前期用水量为建筑在未应用节水技术之前的用水量,后期用水量为建筑应用节水技术后的用水量。
节水率计算公式:
节水率 = (节水量 / 前期用水量)* 100%
其中,节水量为节约的水量,前期用水量为建筑在未应用节水技术之前的用水量。
水效率计算公式:
水效率 = 用水量 / 使用面积
其中,用水量为建筑的总用水量,使用面积为建筑的总使用面积。
3.3 优化排水系统
排水系统是建筑给水排水系统的重要组成部分,排水系统的优化可以提高排水的效率,减少水资源的浪费。优化排水系统的措施包括采用高效能的排水设备、排水系统的合理设置等。在建筑给排水工程排水系统优化环节引进节能节水技术的有效措施主要包括以下几个方面:1)优化排水系统设计:排水系统设计是优化供水系统的重要环节。在设计排水系统时,需要考虑以下因素:排水管道的材质和管道材料的选择,应选用耐用、节水、防腐蚀的管道材料,如PVC-U 双壁螺旋管、PEX 交联聚乙烯管等;排水管道的布置和设计应合理,避免管道交叉和迂回,以减少管道的水损失;合理选择排水流量和排水速度,以确保排水系统的正常运行,并减少水资源浪费;优化排水系统的水力设计,如采用最优化的水泵和管径设计,以降低排水系统的能耗和水损失[2];2)引进节能节水设备:在排水系统中引进节能节水设备,是实现节能节水的重要措施。例如,可以选择效率高的卫生器具,如节水型马桶、洗手盆等;采用中途止水措施,如中途止水型洗脸盆、中途止水型坐便器等;以及采用雨水的收集与再利用技术,如采用沉砂工艺、膜生物反应器技术等;3)自动控制系统的引进:在排水系统中引进自动控制系统,可以实现排水的自动化和智能化。通过传感器监测和控制排水流量、水压、水质等参数,可以实现排水系统的节能节水和安全稳定运行;4)更新排水系统设备:更新排水系统设备,可以提高排水系统的效率和降低能源消耗。例如,可以采用新型的排水管道材料、高效的水泵和阀门等设备,以及智能控制技术等;5)优化排水系统运营管理:优化排水系统的运营管理,也是实现节能节水的重要措施。在选择水泵设备的过程中,需按照具体情况计算其节能效果,主要公式为。
水泵节能计算公式:
节能量 = (原水泵功率 - 新水泵功率)× 运行时间 × 节能时段比例
其中,原水泵功率为未节能前的水泵功率,新水泵功率为节能后的水泵功率,运行时间为水泵的运行时间,节能时段比例为节能时段内水泵运行时间占总运行时间的比例[3]。
水泵节能比例计算公式:
节能比例 = (原水泵功率 - 新水泵功率)/ 原水泵功率 × 100%
其中,原水泵功率为未节能前的水泵功率,新水泵功率为节能后的水泵功率。
水处理设备节能计算公式:
节能量 = (原能耗 - 新能耗)× 运行时间 × 节能时段比例
其中,原能耗为未节能前的能耗,新能耗为节能后的能耗,运行时间为设备的运行时间,节能时段比例为节能时段内设备运行时间占总运行时间的比例。
3.4 构建完善的节能节水系统
建筑给排水节能节水系统的构建,有助于提升给排水的节能节水效率效果,因此需要重点按照建筑给排水特点和情况,科学合理构建相应的节水节能系统。1)雨水收集系统:首先,在建筑物中选择合适的区域设置雨水收集系统。这个系统可以通过雨水管道、雨水收集池等设施来收集雨水。雨水收集系统需要根据当地的气候、地形和建筑物特点来进行设计,以便最大程度地收集和利用雨水资源;2)雨水过滤:收集到的雨水需要进行过滤处理,以去除其中的杂质和污染物。一般采用物理过滤或者生物过滤的方法,例如使用滤网、滤布等过滤器材,或者利用植物根系、微生物等自然生物过滤。同时还可按照实际情况设计雨水过滤系统,如图2所示;3)雨水存储:经过过滤的雨水需要储存起来,以备后续的使用。一般可以设置储水池或者水箱来进行雨水的储存。这些储存设备需要考虑到防渗、容积等因素,以保证雨水的安全储存和使用[4];4)雨水处理:对于需要进一步处理的雨水,例如需要达到更高的水质标准,可以使用水处理技术进行深化处理。例如采用生物降解、化学氧化、膜处理等技术,以去除雨水中的有机物质、重金属等污染物;5)节水设备的应用:将处理后的雨水输送到建筑物内的各个用水点,例如洗手盆、淋浴器、洗衣机等,使用节水型卫生器具和设备,例如双挡马桶、节水喷头等,以减少水的消耗。同时,也可以在建筑物中安装水表等设备,监控和统计用水情况,进一步促进节水意识的提高。以上是建筑给排水工程中推广节水设备的一些具体流程和步骤。通过这些措施的实施,可以有效地提高建筑物的节水水平,减少水资源的浪费,实现水资源的可持续利用。
图2 建筑给排水的雨水过滤系统框架
3.5 制定完善的节能节水规划
建筑给排水节能节水优化的过程中,需要按照具体的情况选择节水设备。
3.5.1 选用高效的给排水设备
选用高效的给排水设备和器具,如节水型马桶、节水型淋浴头等,可以有效地降低水的消耗量,同时还可以减少能源的消耗[5]。
3.5.2 控制超压出流水量
在建筑给排水工程中,超压出流水量会造成水资源的浪费。通过控制超压出流水量,可以有效地减少浪费问题,提高水的利用效率。建筑给排水系统超压出流水量控制的公式可以根据具体的情况和计算需求而有所不同,常见公式为。
其中,C为流量系数,A为出流面积,g为重力加速度,h为超压高度。
需要注意的是,具体的控制公式会根据不同的情况和需求而有所差异。在实际应用中,建筑物的设计者或工程师可以根据具体的数据和排水系统的特点,选择适合的公式来计算和控制超压出流水量。同时,在设计和施工过程中,还需要考虑系统的稳定性、安全性和可操作性等因素,并遵循相关的规范和标准。
3.5.3 科学划分区域
科学划分热水供应区域,可以减少热水的浪费,降低能源消耗。通过合理的划分区域,可以避免过远距离的供水,同时还可以采用更加高效的保温材料,以减少热量的损失。
3.5.4 优化热水供应系统
优化热水供应系统可以降低热水的浪费,例如采用高效的加热设备、控制加热温度、采用保温材料等。此外,还可以采用可再生能源,如太阳能等,来提供热水,降低能源消耗。综上所述,科学应用建筑给排水节能节水技术可以帮助我们更加有效地节约水资源,促进建筑行业的可持续发展[6]。
4 结语
在住宅建筑给排水设计中,在确保使用功能完善、外形美观等前提下,也要从节水节能的角度出发,对其进行科学、合理的优化。在建筑给排水工程设计中,应全方位考虑节能节水问题,应用节能节水技术,可以促进建筑行业的可持续发展,同时也可以节约水资源,提高建筑的使用性能。为了达到节能节水的目的,需要优化供水系统、合理设置水表、优化排水系统、推广节水设备等。