节能环保设计在建筑给排水中的应用分析
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摘要：本文将从节约用水、节省能源等几个方面，探讨如何利用现有的新技术、新材料、新设备和新工艺实现建筑给排水的节能环保设计。
Abstract: This article discusses on how to use the existing new technology, new material, new equipment and new technology realize the energy saving and environmental protection design of the building water supply and drainage, from the water saving, energy saving and other several aspects.
Key words: energy saving and environmental protection; design; building water supply and drainage; application; analysis
中图分类号：TU3文献标识码：A文章编号：2095-2104（2012）
随着经济的发展，自然资源日益紧张。在享受大自然无私给予恩赐的同时，我们每个人也同样肩负着节约能源、保护环境的责任，这更是每一个给排水工作者义不容辞的责任，节能环保型建筑是未来建筑的发展方向。
1 节水
资料显示，中国人均水资源占有量约为2400多立方米，仅为世界人均水资源占有量的四分之一，属于缺水国家。特别是近二十年来随着我国国民经济的飞速发展，水污染日益加剧，水资源问题更加突出，节约用水成了重要而紧迫的任务。
建筑给排水中节水的重点在于：卫生器具及其给水配件；屋顶水箱浮球阀；水表；控制超压出流；完善热水供应循环系统；建筑中水等方面。
1.1 采用新型卫生器具及其配件
老的卫生器具特别是大便器冲洗水箱耗水量大，卫生器具给水配件密封性和耐用性差，经常造成“跑、冒、滴、漏”等现象，造成水资源的巨大浪费。而新型的卫生设备，如JS型虹吸式高效节水型坐便器每次冲洗水量仅为5升，可节水50％；无水型小便器，可节水100%；公共浴室采用单管恒温供水配合脚踏阀淋浴器、光电淋浴器、手拉延时自闭淋浴器等比一般双管淋浴器可节水20～50％；而陶瓷芯水龙头密封性能好，开关数万次无滴漏，节水效果十分显著。
1.2 屋顶水箱浮球阀
屋顶水箱浮球阀继阀芯两步到位的配重逆开式浮球阀之外，又出现了双筒浮球阀、液压式浮球阀和呼吸阀。最具特点的是导阀控制型浮球阀，兼有浮球阀、减压阀、止回阀、流量控制阀、泄压阀等多种功能。
这些新式浮球阀克服了传统产品开关不灵的现象，减少了溢流。
1.3 水表的设置要求及水表和表前阀门的质量要求
小区给水系统水表的设置是合理用水分析和水量平衡测试必不可少的仪表。水量平衡测试是用水单位对本单位用水体系进行实际测试，根据其输入水量与输出水量之间的平衡关系进行分析的工作。目前各城市节水法规中对开展合理用水分析和水量平衡测试工作均有明确的要求。而增加小区进户总水表，通过与各户水表进行水量平衡分析，有利于查出漏水隐患。若水表质量低劣，计量不准，不但将直接影响供水部门和用户的经济利益，还会使遏制水资源严重透支。
1.4 控制超压出流
在我国现行的《建筑给水排水设计规范》中，虽对给水配件和入户支管的最大压力做出了一定的限制性规定，但这只是从防止因给水配件承压过高而导致损坏的角度来考虑，并未从防止超压出流的角度考虑，因此压力要求过于宽松，对限制超压出流基本没有起作用。如果设计时没有考虑这一方面的话会造成极大的水资源浪费。所以应根据建筑给水系统超压出流的实际情况，对给水系统的压力做出合理限定。
《建筑给水排水设计规范》第3.3.5条规定，高层建筑生活给水系统应竖向分区，各分区最低卫生器具配水点处的静水压不宜大于0.45MPa，特殊情况下不宜大于0.55MPa。而卫生器具的最佳使用水压宜为0.20MPa～0.30MPa，大部分处于超压出流。根据有关数据研究，当配水点处静水压力大于0.15MPa时，水龙头流出水量明显上升。建议高层分区给水系统最低卫生器具配水点处静水压大于0.15MPa时，采取减压措施。
1.5 完善热水供应循环系统
随着人们生活水平的提高，小区集中热水供应系统的应用也得到了充分的发展，建筑热水循环系统的质量也逐渐变得越来越重要了。大多数集中热水供应系统存在严重的浪费现象，主要体现在开启热水装置后，不能及时获得满足使用温度的热水，而是要放掉部分冷水之后才能正常使用。这部分冷水，未产生应有的使用效益，因此称之为无效冷水。这种水流的浪费现象是设计、施工、管理等多方面原因造成的。如在设计中未考虑热水循环系统多环路阻力的平衡，循环流量在靠近加热设备的环路中出现短流，使远离加热设备的环路中水温下降；热水管网布置或计算不合理，致使混合配水装置冷热水的进水压力相差悬殊，若冷水的压力比热水大，使用配水装置时往往要出流很多冷水，之后才能将温度调至正常。同一建筑采用各种循环方式的节水效果，其优劣依次为支管循环、立管循环、干管循环，而按此顺序各回水系统的工程成本却是由高到低。修订后的《建筑给水排水设计规范》GB50015-2003 (2009年版)第5.2.10条提出了两种循环方式，即立管、干管循环和支管、立管、干管循环.
取消了干管循环，强调了循环系统均应保证立管和千管中热水的循环，对节水、节能有着重要的作用。因此，新建建筑的集中热水供应系统在选择循环方式时需综合考虑节水效果与工程成本，根据建筑性质、建筑标准、地区经济条件等具体情况选用支管循环方式或立管循环方式，尽可能减小乃至消除无效冷水的浪费。
1.6 开发第二水资源--中水
中水来源于建筑生活排水，包括人们日常生活中排出的生活污水和生活废水。生活废水包括冷却排水、沐浴排水、盥洗排水、洗衣排水及厨房排水等杂排水。不含厨房排水的杂排水称为优质杂排水。中水指的是各种排水经过处理后，达到规定的水质标准，可在生活、市政、环境等范围内杂用的非饮用水。由于中水工程是影响到整个建筑的系统工程，在已建成建筑中改造比较困难。同时又因为其初期投资较高，所以要想制定成标准规范至少在目前看来是比较难于让开发商接受的。但是从长远看，在水资源越发缺乏的情况下，建设第二水资源--中水势在必行。
2 节能
节能是我国经济发展中的一个重要措施，从某种意义上说，节能的就是环保的。建筑给排水的设计中，除对系统进行合理布置、精心计算外，二次供水设备的选择和热水供应系统是节能的重点。
2.1 二次供水设备的选择
由于传统的水泵－水箱供水方式中水质易受污染，所以二次供水已越来越多的被气压罐供水和变频调速供水所取代。其中变频调速设备是20世纪90年代以来迅速发展并得到广泛应用的供水方式，它采用变频器改变电机的供电频率，根据用水量的大小实现对水泵的无级调速和循环软起动。变频设备已从最初的恒压变量供水发展到变压变量、变频气压供水等方式。变频调速给水系统是节能的设备，它把水泵特性曲线中的多余功通过变频器调频节约下来，即把水泵可供的多余流量、多余扬程的功节约下来。变频调速有一定变频范围，应按照水泵效率曲线使水泵长期运行在高校区。变频调速范围应该设置水泵供水量的25%～100%之间（这里可不考虑扬程变化）。小于25%的水泵供水量时，则水泵工作效率就会落到低效区，则该给水系统不单不能节能，反而会浪费能量。所以进行变频调速给水系统设计时，确定设计流量是非常重要的一点，而设计流量的确定又与设计对象实际用水量的变化范围、最大与最小流量的比值、有无调节瞬间流量变化的措施等有关。特别我国变频调速给水系统大多采用设置一台变频器，通过微机控制多台水泵进行变频调速供水，因此，在水泵切换过程中，会出现变频控制转换为工频控制、新启的水泵由零至变频软启动供水等的一个时间差，这个时间差会造成供水系统的流量和扬程波动（这个时间差根据若干次试验为36s～180s）。
2.2热水供应和太阳能利用
热水供应系统可采取的节能措施主要有：降低使用温度（热水在管道和设备中的热损失与配水点要求的水温成正比，降低使用温度可减少能耗）减少热水耗量，在满足使用要求的前提下减少流率；采用高效能保温材料减少热损失；提高换热器的传热效率；采用节能型产品；开发利用新能源等。太阳能作为一种取之不尽用之不竭的清洁安全的新能源，被越来越多的应用于热水供应系统。利用太阳能的直接加热设备有真空管式和热管式，其集热效率高，保温性能好，受环境影响小，全自动运行，操作简单、维护方便，可全年使用。在太阳能热水系统设计中应注意以下几个方面的问题：
2.2.1 集热器的选用根据实际情况考虑其抗冻性能、抗热冲击性能、承压能力等因素。 2.2.2 寒冷地区应采取可靠的防冻方式。
2.2.3 集热应因地制宜综合应用串联、并联方式使水流平衡。
2.2.4 必要时采取辅助加热方式。
3 结语
环保是未来社会生活中一个永恒的话题，对于每一个建筑给排水设计工作者来说，环保问题绝不是将污水简单处理达标排放那么简单，它贯穿于设计的每一个细节，建筑给排水的绝大部分新技术、新材料、新设备、新工艺都与环保的要求密切相关，充分利用这些新技术实现建筑给排水的环保设计是我们的责任。
参考文献：
[1]刘振印《建筑给排水的技能、节水技术探讨》全国建筑给水排水委员会给水分会、热水分会第一届第四次年会暨学术会议论文集,2006.10.
[2]刘赣英《浅谈建筑给排水节水节能技术和措施》中国建筑学会建筑给水排水研究分会第一届学术交流会暨建筑给水排水研究分会成立大会论文集,2008.10.
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