低碳經(jīng)濟下建筑給排水節(jié)能問題分析

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摘要：文中概述了節(jié)能減排的低碳建筑，論述了低碳經(jīng)濟下建筑給排水的節(jié)能問題，并提出了相應(yīng)措施。

關(guān)鍵詞：低碳經(jīng)濟；建筑工程；給排水設(shè)計；節(jié)能問題

我國水資源儲量豐富,但由于水資源利用不充分,部分地區(qū)存在水資源供給不足的現(xiàn)象。隨著城市化進程的加快，人們的生產(chǎn)和生活不能缺少水資源，城市的發(fā)展離不開水資源。節(jié)約水資源已成為全社會關(guān)注的問題。目前，由于建筑給排水節(jié)能技術(shù)存在的問題，造成了水資源的嚴重浪費。應(yīng)在智能建筑中合理應(yīng)用給排水節(jié)能技術(shù)，以保證水資源的高效利用。

1節(jié)能減排的低碳建筑概述

1.1綠色建筑的界定

所謂“綠色建筑”，就是在建筑物全生命周期內(nèi)采用必要的環(huán)境保護措施，減少能源消耗，將污染控制在最低，以保護人們的健康，為人們塑造良好的適用空間，實現(xiàn)人與自然的和諧共生。綠色建筑主要涵蓋三個方面的內(nèi)容：（1）對環(huán)境予以保護，有效控制污染；（2）節(jié)約資源；（3）為用戶提供舒適的空間。其中，節(jié)約資源所涵蓋的內(nèi)容非常豐富，包括：節(jié)約能源、節(jié)約水資源、節(jié)約用地、節(jié)約材料。通常而言，綠色建筑與既有建筑相比較，其所具備的一個突出特點就是可使能源消耗量降低70%左右，中國目前所確定的綠色建筑和既有建筑相比較，能源消耗量大大降低，幅度已經(jīng)超過80%。

1.2LEED標準對給排水所提出的要求

LEED標準的全稱是“LeadershipinEnergyandEnvironmentalDesign”，是一個評價綠色建筑的工具，是美國綠色建筑委員會（USGBC）所建立的領(lǐng)先能源與環(huán)境設(shè)計建筑評級體系。LEED標準是對給排水的水資源評定，所涉及到的內(nèi)容主要體現(xiàn)在三個方面：用水效率提高；對雨污水進行處理和排放；節(jié)水指標。（1）提高用水效率。要提高用水效率，需要采用分質(zhì)供水的方式，即在提供水資源的過程中，需要按照用水水質(zhì)要求實施，即將生活用水、飲用水、園林景觀用水以及綠化用水分開。在供水的過程中應(yīng)用節(jié)水系統(tǒng)，還要結(jié)合使用節(jié)水器具和相應(yīng)的設(shè)備，比如空調(diào)冷卻水以及游泳池的用水等都要采用循環(huán)水處理系統(tǒng)，公共衛(wèi)生間安裝感應(yīng)出水龍頭，并結(jié)合使用緩閉沖洗閥等等。通過科學(xué)的節(jié)水設(shè)計和綠化澆灌設(shè)計，比如，根據(jù)需要使用雨水收集回用系統(tǒng)和滴灌系統(tǒng)等等。考慮到對水資源的重復(fù)利用，在建筑施工的過程中要采用節(jié)水工藝，同時還要結(jié)合使用節(jié)水設(shè)備以及相應(yīng)的設(shè)施。要強化節(jié)水管理，在建筑施工的過程中，對用水定額用量，可以有效地減少水資源浪費。（2）對雨污水進行處理和排放。對于雨水、污水以及廢水分離，可以采用分流系統(tǒng)，合理應(yīng)用污水處理技術(shù)，對雨水以及廢水回收再利用。應(yīng)用雨水和中水回用系統(tǒng)，合理控制污水以及雨水的排放。基地的保水性能要有所提高，合理控制地表水以及屋頂雨水徑流，促使地表徑流減少。采用多種滲透措施，增加雨水自然滲透量。（3）節(jié)水指標。主要分為三項，即雨洪水利用率、水使用率和循環(huán)量。雨洪水利用率是常年降水量除以雨水的使用量或者雨水的收集量；水使用率是正常使用量除以使用量；循環(huán)量是一次性用量與循環(huán)次數(shù)的乘積。

2給排水工程的結(jié)構(gòu)形式分析

2.1給排水工程的管道地基

在鋪設(shè)給排水管道時，土壤硬度是結(jié)構(gòu)設(shè)計過程中需要重點考慮的因素。例如，在軟土地基上，軟土、液化土和回填有不同的設(shè)計。但是，土的組成以及所具備的特性促使地基產(chǎn)生不均勻沉降［1］。地基強度不足，缺乏穩(wěn)定性，導(dǎo)致整個給排水系統(tǒng)在運行的過程中很有可能存在安全問題。產(chǎn)生不均勻沉降主要是由于管道上部結(jié)構(gòu)的自重荷載以及地面建筑物的附加荷載，使得管道的壓力加大，很有可能產(chǎn)生壓縮變形以及管道開裂。所以，有必要對管道基礎(chǔ)差予以處治。

2.2給排水工程的基坑支護加固

給排水管道施工需要采用基坑支護技術(shù)，基坑支護就是保證軟土地區(qū)輸水管道工程管道穩(wěn)定性的基礎(chǔ)。鋼筋及支護的設(shè)計中要充分考慮到實際情況。如果埋深不足3m的管道，可以實施邊坡開挖；超過3m的管道基礎(chǔ)，就要使用鋼板樁支護，還需要加上橫向支撐。開挖施工的過程中，需要對地下水位和土壤質(zhì)量所具備的特點進行充分考量。開挖地基的地下水位過高或者過低的時候，要做好排水工作，對泥沙采用泵送的方法，之后實施加固處理。

3給水系統(tǒng)的節(jié)水問題分析

3.1冷熱給水系統(tǒng)設(shè)計不科學(xué)

隨著城市的發(fā)展，建筑越來越多考慮設(shè)置集中熱水供應(yīng)系統(tǒng)。在建筑設(shè)計中，冷熱水壓力設(shè)計不夠科學(xué)，導(dǎo)致熱水出水溫度不穩(wěn)定，給居民的正常生活帶來了麻煩，也造成了很大的水資源浪費。在選用高區(qū)的生活飲用水系統(tǒng)時，大部分采用地下室內(nèi)設(shè)水箱加變頻加壓供水設(shè)備或無負壓加壓供水系統(tǒng)，總體系統(tǒng)為下行上給方式，而集中熱水供水的方式大多采用屋面設(shè)熱水箱的開式系統(tǒng)的上行下給方式。由于冷熱水給水形式不一致末端出水壓力不穩(wěn)定，為了保證末端壓力平衡增設(shè)減壓閥，反而導(dǎo)致系統(tǒng)越加復(fù)雜，可靠性大幅下降且造價成本也大幅增加。另由于開式系統(tǒng)造成的水箱二次污染愈發(fā)頻繁，導(dǎo)致清洗水箱及補充水箱又進一步造成水資源的浪費。

3.2建筑給排水系統(tǒng)流量及壓力的合理設(shè)計

在對建筑給排水系統(tǒng)進行設(shè)計的過程中，水泵的流量及壓力設(shè)計如果過于保守，就會導(dǎo)致水資源得不到充分利用而造成浪費。根據(jù)建筑的實際高度及規(guī)模和功能，將給水系統(tǒng)劃分為幾個不同區(qū)域功能分區(qū)，針對不同的區(qū)域功能分區(qū)內(nèi)嚴格按照有關(guān)的規(guī)范確定器具用水定額及水壓要求，以保證用戶能夠用上水，水壓滿足在0.15~0.2MPa即可，無需取上限值增加流量及壓力。

3.3工程建造材料不符合標準

建筑工程的質(zhì)量和進度直接關(guān)系到材料的質(zhì)量。在購買建材時，應(yīng)做好各種準備工作，詳細準備采購文件，在材料選擇的過程中，從采購材料的數(shù)量、型號、價格預(yù)算等多個角度考慮，充分了解材料的質(zhì)量。在材料運輸過程中，應(yīng)采用合適的運輸方式，并做好材料保護，避免損壞。但在實際工作中，由于缺乏準備和質(zhì)量意識，在選用材料的時候不能控制質(zhì)量。如果在施工中使用不合格的材料，必然會影響施工安全，也會導(dǎo)致資源的濫用和資金的浪費。另外特別是在較大項目中，擁有多家分包單位，還會出現(xiàn)管材不統(tǒng)一的情況，進一步導(dǎo)致水資源的浪費。

3.4雨水回用系統(tǒng)缺乏可行性

在非政府投資項目中設(shè)置的雨水回用系統(tǒng)，大部分為了節(jié)省造價，設(shè)計上即使設(shè)有雨水回用系統(tǒng)，施工過程中也因造價問題而被過分簡化，原本極具節(jié)水功效的一大措施并未實施到位，也進一步造成了水資源的浪費。

4低碳經(jīng)濟下建筑給排水的節(jié)能策略

4.1借助市政管網(wǎng)余壓，采用分區(qū)給水形式

市政管網(wǎng)進水口引入地下儲水池，管網(wǎng)水壓未得到有效發(fā)揮，用戶供水由水泵供水，導(dǎo)致市政水壓未得到合理利用。為保證城市供水安全，大部分供水管網(wǎng)采用環(huán)網(wǎng)供水，在此較安全的市政供水條件下，采用無負壓供水設(shè)備，不僅可充分利用市政管網(wǎng)的余壓，且省去地下儲水池，進一步減少水質(zhì)污染的概率，也能減少清洗補充水箱用水。另分區(qū)供水不僅體現(xiàn)在豎向高度上的合理分區(qū)，更需結(jié)合使用功能的類別統(tǒng)籌考慮，以使泵組常年在高效區(qū)間內(nèi)運行。

4.2落實好綜合水池設(shè)置，節(jié)約用水防止浪費

為減少水池的清洗補水的用水量，特別需要做好各類型水池，如：生活水箱、屋頂消防水池、地下消防水池等的水質(zhì)保護措施，而防水質(zhì)污染也是建筑給排水設(shè)計過程中強制要求的一項技術(shù)措施，另各類型水池均應(yīng)設(shè)置水位監(jiān)控系統(tǒng)，由于后期物業(yè)管理水平不一，實際管理中常出現(xiàn)消防水池或屋頂?shù)南浪溆捎陂L時間處于備用狀態(tài)，未檢查到位，出現(xiàn)進水設(shè)施破損，水池水箱常年出現(xiàn)溢流現(xiàn)象。

4.3使用節(jié)水器，打造節(jié)水型建筑給排水設(shè)施

打造節(jié)水型建筑，使用節(jié)水器是非常必要的。應(yīng)用智能節(jié)水裝置，就是充分利用過濾管道，對于排水管道所排出的污水過濾成無大顆粒污物的水，在智能控制器的控制下，實施消毒滅菌，之后排入到廁所沖洗水箱；智能節(jié)水器中設(shè)置有除濕器和加熱板，避免濕度和溫度損害到設(shè)備。智能節(jié)水裝置上設(shè)置有進水口、出水口和節(jié)水出水口，進水口連接排污口，出水口連接污水管連接，節(jié)水出口連接沖洗水箱，智能節(jié)水器箱體上固定有水泵、除濕器、過濾管、儲水箱、自動感應(yīng)開關(guān)、消毒管以及控制器等等。其中，過濾管的兩端分別固定連接到箱體的進水口和出水口，過濾水帽被安裝在過濾管的管道內(nèi)，過濾水帽連接儲水箱，儲水箱通過管道連接到箱體的節(jié)水口，連接管上依次安裝有自動感應(yīng)開關(guān)、消毒管以及水泵。控制器控制并連接消毒管、除濕器和加熱板。

4.4采用雙變頻的泵變量變壓水泵

給排水節(jié)能技術(shù)在智能建筑中的應(yīng)用，需要良好的給排水節(jié)能設(shè)計，這既是重點內(nèi)容，也是難點。變頻調(diào)速泵應(yīng)用于供水工程系統(tǒng)時，可根據(jù)需要靈活調(diào)節(jié)供水范圍和速度，有效控制泵的水壓和流量變化，這樣可以減少電能損耗，避免水資源的大量消耗。傳統(tǒng)的變頻控制技術(shù)，均采用變量恒壓控制技術(shù)，控制方式原始，所以恒定的壓力也是滿足最高峰最不利點運行壓力，但是這種時刻在整個運行時間段所占比例不到1/20，設(shè)備絕大部分時間運行在中峰期和低峰期，所以傳統(tǒng)的變量恒壓技術(shù)應(yīng)用于某些工程中已不是最佳方案。而變量變壓控制技術(shù)，設(shè)備時刻檢測自身運行狀態(tài)，根據(jù)用水情況的不同，輸出滿足工程需要輸水壓力，使設(shè)備始終高效運行狀態(tài)，從而大大降低了設(shè)備的運行費用，節(jié)能效果顯著。根據(jù)相關(guān)統(tǒng)計數(shù)據(jù)，雙變頻調(diào)速水泵可實現(xiàn)10%~40%的節(jié)電效果，因此雙變頻調(diào)速水泵在當前智能建筑中得到廣泛應(yīng)用。在智能建筑中安裝雙變頻調(diào)速水泵，有利于提高施工企業(yè)的經(jīng)濟效益，大大降低了給水系統(tǒng)的運行成本，避免了環(huán)境污染，取得了良好的節(jié)水節(jié)電效果。

4.5引入新型熱水供水系統(tǒng)

在低碳經(jīng)濟背景下，對于建筑給排水設(shè)計是時候采用新型熱水供水系統(tǒng)，可以實施智能建筑熱水系統(tǒng)設(shè)計，也可以應(yīng)用太陽能技術(shù)與空氣源熱泵的熱水供應(yīng)系統(tǒng)。（1）在當前智能建筑熱水系統(tǒng)的設(shè)計中，主要采用的是干管和立管循環(huán)系統(tǒng)，以保證熱水的連續(xù)供應(yīng)［3］。運行此模式時，冷水和熱水同時存儲在管道中。如果需要使用熱水，必須先排出剩余的冷水，以促進熱水循環(huán)。隨著系統(tǒng)運行時間的不斷延長，將有更多的冷水儲存在管道中，需要排放更多的冷水，消耗大量水資源，造成浪費。因此，有必要對熱水系統(tǒng)進行優(yōu)化，根據(jù)發(fā)展情況充分利用冷熱水系統(tǒng)同源同式，而閉式系統(tǒng)的承壓式空氣源熱泵熱水系統(tǒng)，空氣源熱泵為一次加熱式熱泵主機，輔助熱源為容積式電加熱器，貯熱水箱為承壓式水箱與無負壓設(shè)備或是水箱變頻泵組的配合使用，可較好地實現(xiàn)同源同式，將無效冷水量控制在最低限度，充分利用了冷水的壓力，冷熱壓力同源末端壓力一致，系統(tǒng)均為下行上給式，水箱又為閉式，更好地實現(xiàn)節(jié)水節(jié)能技術(shù)要求。（2）太陽能技術(shù)與空氣源熱泵的熱水供應(yīng)系統(tǒng)的應(yīng)用中，要求在熱水供應(yīng)系統(tǒng)運行過程中合理控制熱水流量，以滿足用戶的需要，減少熱水消耗。太陽能熱水系統(tǒng)應(yīng)根據(jù)集熱器類型及其承壓能力、集熱系統(tǒng)布置方式、運行管理條件等經(jīng)比較采用閉式太陽能集熱系統(tǒng)或開式太陽能集熱系統(tǒng)；開式太陽能集熱系統(tǒng)宜采用集熱、貯熱、換熱一體間接預(yù)熱承壓冷水供應(yīng)熱水的組合系統(tǒng)；且隨著科技的不斷進步，衛(wèi)生器具及配套水龍頭等設(shè)備制作精良，節(jié)水性能較好，且設(shè)計要求均應(yīng)滿足國家相應(yīng)的節(jié)水器具標準。因此，為控制熱水耗熱量，可盡量減少設(shè)計冗余量，衛(wèi)生器具的一次和小時用水定額及水溫宜按低限取值。積極采用先進技術(shù)，如：無動力集熱循環(huán)太陽能熱水系統(tǒng)、智能無機房梯級貯熱裝置（熱源配備太陽能+空氣源熱泵），提高冷熱水轉(zhuǎn)換效率，有效避免二次污染，消除衛(wèi)生隱患，減少水資源的浪費。所選材料應(yīng)具有良好的隔熱性能，以防止傳熱過程中的散熱，并確保充足的熱水供應(yīng)。此外，還要提高清潔新能源的利用率，科學(xué)管理和控制能源。將太陽能應(yīng)用于智能建筑給排水系統(tǒng)設(shè)計中，在于其儲量豐富，經(jīng)過技術(shù)改造之后不會產(chǎn)生大量有害物質(zhì)。太陽能作為一種清潔能源，其衍生物有多種，即：水能、化學(xué)能、風(fēng)能等等。智能建筑的熱水器可以充分利用太陽能發(fā)電和提供熱能。熱能傳輸采用真空管和熱管。操作簡便，影響因素少，熱能傳輸效率高。太陽能及空氣源熱泵在智能建筑給排水系統(tǒng)中的應(yīng)用可以達到良好的節(jié)能效果，但在具體設(shè)計中需要注意水流應(yīng)保持平衡狀態(tài)，以便靈活利用太陽能，并應(yīng)提高集熱效果。可采用并聯(lián)和串聯(lián)的方式。要科學(xué)選擇采集器，即在選擇收集器時，應(yīng)考慮各種參數(shù)，如：規(guī)格、性能等。設(shè)計人員還應(yīng)考慮設(shè)備的抗凍性和承壓性，重視收集器的性能，以有效控制經(jīng)濟成本。對于冬季環(huán)境溫度較低的地區(qū)，太陽能及空氣源熱泵加熱設(shè)備應(yīng)采取防凍措施，防止出現(xiàn)故障。

5結(jié)語

綜上所述，從經(jīng)濟可持續(xù)發(fā)展的現(xiàn)狀來看，水資源供給不足已成為一個重要的影響因素。因此，設(shè)計人員在設(shè)計建筑給排水工程系統(tǒng)時，應(yīng)合理利用節(jié)水技術(shù)和節(jié)能技術(shù)，最大限度地減少水資源的浪費，提高水資源的利用率。此外，在設(shè)計過程中，應(yīng)引進先進技術(shù)，開發(fā)并合理利用可再生清潔資源，以達到節(jié)能節(jié)水的目的。

參考文獻

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作者：姚軍 單位：中國建筑設(shè)計研究院有限公司