建筑给水系统节水节能设计探讨

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1、建建 筑筑 给给 水水 系系 统统 节节 水水 节节 能能 设设 计计 探探 讨讨摘要摘要 建筑给水系统设计通过利用市政自来水管网压力直接供水、采用分区供水、选用节能型供水设备、控制管网的水头损失、控制 用户用水点的压力、选用节能型产品、计量及对给水系统实行监控等,可达到节水节能的目的。 关键词关键词 节水 节能 直接供水 分区供水 节能型供水设备 控制水头损失 计量及系统建筑给水系统设计要达到节水、节能的效果,应从以下几 个方面考滤:给水系统充分利用市政自来水管网压力直接 供水;采用二次加压供水的建筑选择合理的分区供水系统, 并选用节能型供水设备;控制供水管网的水头损失;控 制用户用水点的水

2、压;选用节能型产品;计量及对给水 系统实行监控。 本文就上述内容发表一些个人观点及看法,供同行参考和 探讨。 1建筑给水系统节能设计建筑给水系统节能设计 1.1 利用市政自来水管网压力一般控制在 0.50.6Mpa,基 本能保证最不利点用户接管处供水压力(服务水头)不小于 0.28MPa城市给水工程规划规范 (GB 50282-1998) 4.0.5 条 。因此,低层或多层建筑给水系统应充分利用市政 自来水管网压力直接供水;对采用二次加压供水(以下简称 二次供水)的建筑,在市政自来水管网压力范围内的底部几 层(以下称低区) ,也因利用市政自来水管见网压力直接供水。 节约或减少用水能源费用的支出

3、和供水设备的投资。我国现 行的设计规范如住宅建筑规范 (GB 50368-2005)对建筑 给水系统应充分利用市政自来水管网压力直接供水作了明确 规定。 1.1.1 现状及问题目前大多数多层建筑及采用二次供水建筑的低区给水系统 是利用市政自来水管网压力直接供水的。但对二次供水建筑 的高区给水系统,其停水池(箱)大多设置在建筑物的地下 室或证层,因而未能利用市政自来水管网压力。 另外,由于市政供水设施的供水能力有限或不完善,在 用水高峰时,不能保证用户接管处的供水压力(0.28Mpa) , 因而不能保证低区用户用水水压、水量要求。于是,一些设 计人员在二次供水建筑低区给水系统的设计中,不利用市政

4、 自来水管网压力直接供水而采用加压供水系统,从而使市政 自来水管网压力在大多时候浪费了。 1.1.2解决方案(1)二次供水建筑高区给水系统如何利用市政自来水管网 压力,建议采用以下方案:对市政供水设施完善,供水能力能得到保证的市政管网, 宜和当地城市供水部门协调,优先采用管网叠压(无负压) 供水设备,直接从市政供水管中吸水加压向高区给水系统供 水。这样给水系统就最大限度地利用了市政自来水管网压力, 降低供水设备能耗。对市政供水设施的供水能力有限或不完善的市政管网,虽 然一些城市的供水部门发文明令禁止使用管网叠压(无负压) 供水设备直接从市政管网吸水,但笔者认为应根据建筑所在 地市政供水设施的具

5、体情况,如市政供水管管径较大,水压 相对较高,而建筑进水管管径相对较小等,以通过当地供水 部门论证后,有条件地采用管网叠压(无负压)供水设备直 接从市政供水管中吸水加压向高区给水系统供水。设置高位水箱(压力水罐) ,将市政自来水压力的能量 储存在高位水箱(压力水罐)中,高区供水设备从高位水箱 (压力水罐)中吸水加压向高区给水系统供水,即:市政供 水管高位水箱(压力水罐)高区供水设备高区管网, 这样既不会影响市政供水的安全,又有效地利用了市政自来 水压力,降低了高区供水设备电机功率,从而达到节能目的。在此方案设计过程中,市设计人员应认真了解市政供水管 网平时的供水压力,以确定高位水箱的设置高度。

6、对用水量 较小的建筑物,建议优先采用压力水罐替代高位水箱。对分区数量较少(如只分高、低两区)且各分区用水量 相对较小(一般其用水量应在市政供水能力范围内)的高区 给水系统,可考滤采用水泵分时段(如市政用水低峰时)直接从市政供水管中抽水至高位水箱,由高位水箱直接各高区 给水系统供水,即:市政供水管高区供水泵高位水箱 高区管网。在此方案设计过程中,设计人员应认真了解市政供水管网的 供水能力、供水压力变化,以确定水泵流量、扬程等技术参 数;同时还应了解市政供水管网供水量变化情况及用水高、 低峰等的持续时间,以确定水泵启、闭等控制要求。对直接从市政供水管中吸水加压的供水方案,应与当地供 水主管部门协商

7、,以保证市政供水管网的供水安全。(3)对市政供水设施不完善的市政管网,二次供水建筑低 区的给水系统建议采用利用城市自来水供水压力和二次加压 供水设备联合供水方式,即:市政供水管电接点压力表 单向阀电动阀低区管网。当市政自来水管网压力低于低区给水系统要求时,电动阀 开启,由二次加压供水设备向低区管网供水;当市政自来水 管网压力达到低区给水系统供水压力要求时,电动阀关闭, 由市政自来水压力直接供水。 1.2 选择合理的分区供水系统,选用节能型供水设备分区给水系统设计主要应考滤分区数量、分区形式及供水 设备选用三方面问题。 1.2.1 分区数量的确定从理论上计算,分区数量越多,能量节约越多。但分区数

8、 量过多,势必造成机房占地面积大,管道、设备等一次性投 资增加,设备、管道的日常维护管理费用多等缺点,且在实 际工程中无可操作性。应按建筑给水排水设计规范 (GB50015-2003,2009 年版,以下简称“规范” )3.3.5 条规 定确定合理的分区数量。建筑高度在 100m 以下的高层建筑, 其分区数量宜控制在 23 个分区,不宜超过 4 个区。 1.2.2分区形式的选择分区形式有两种,即并联分区和串联分区。从理论上计算, 无论是采用并联分区或串联分区,分区后节约的供水能量相 同,所不同的是机房占地面积、管道和设备等一次性投资及 设备和管道的日常维护管理费用。根据“规范”3.3.6 条,

9、 建筑高度在 100m 以上的高层建筑宜采用串联分区。 1.2.3供水设备选用对并联分区的供水设备应优先采用变频调速供水设备或气 压给水设备;对串联分区的供水设备应优先采用变频调速泵。 除对水压稳定有特别要求的场所外,无论是采用并联分区或 串联分区的供水系统,不宜设置屋顶水箱或中间水箱,以保 证各分区给水系统充分达到最佳节能效果。 1.3 控制供水管网的水头损失控制并减少管网的水头损失,可实现节能。在设计中,优 化管网布置,必要时适度放大最不利管路管径(但其流速不 宜小于当地经济流速) ,可减少管路的水头损失,从而达到节 能效果。 2建筑给水系统节水设计 2.1 控制用户用水点的工件压力(即水

10、压)控制给水系统用户用水点的压力,可达到节水的目的。要 达到对给水系统用户用水点工作(即水压)的控制,就应了 解建筑物使用的用水设施卫生器具的给水配件要求的工作压 力, “规范”3.1.14 条表 3.1.14 规定了建筑物中经常使用的主 要卫生器具给水配件要求的最低工作压力。“规范“之所以要规定卫生器具给水配件的最低工作压力 要求,笔者理解为给水配件的工作压力在达到上述最低工作 压力要求时,可满足人们对卫生器具用水流量的使用要求, 因此,可将上述最低工作压力定义为其要求的最低额定工作 压力(以下简称额定工作压力) 。不同的卫生器具,其给水配 件要求的额定工作压力不尽相同。在给水系统设计中,大

11、多是将有不同额定工作压力要求的给水配件设置在同一给水(支)管上,而在计算系统水压时, 是以最高额定工作压力的某给水配件为依据,这样使额定工 作压力较低的给水配件就得到了较高的工作压力(一般超过 了其额定工作压力) 。如在同一给水(支)管上设有大便器的 延时自闭式冲洗阀、洗脸(手)盆的水嘴、淋浴器混合水嘴 等给水配件。延时自闭式冲洗阀要求的额定工作压力为 0.10.15Mpa,此时沐浴器混合水嘴的工作压力也可能将达 到 0.10.15Mpa。当沐浴器混合水嘴在其额定工作压力为 0.05Mpa 时,其混 合水嘴的出水流量 Q1=0.0118K(L/s) (K 为水嘴流量特性系数) ;当沐浴器混合水

12、嘴的工作压力为 0.10.15Mpa,其水嘴的 出水流量为:Q2=0.0167K0.0204K(L/s) ;Q2/ Q1=1.411.73,即沐浴器混合水嘴在其额定工作压力为 0.10.15Mpa 时的出水流量比在 0.05Mpa 时的出水流量多41%73%。显然造成水的浪费。在给水系统设计中,可考虑将额定工作压力最高的给水配 件和有受水容器(如浴盆、洗脸盆等)的给水 配件设置在同 一根给水支管上;将其他额定工作压力较小、无受水容器 (如沐浴器)且额定工作压力相同或相近 的给水配件设置在 另一根给水支管上,并在其给水支管起端设置减压稳压阀, 使其水压达到或接近额定工作压力要求。 另外,在分区给

13、水系统设计中,供水水压的计算是以满足 该区最不利管路的最秒利点处卫生器具的给水配件要求的额 定工作压力为依据,显然,同一分区中其他管路上特别是底 下儿层的卫生器具的部分给水配件的工作压力肯定大大超过 其额定工作压力,出水流量也将大大超过其额定工作压力下 的出水流量,造成用水大量浪费。 “规范”3.3.5 条规定,压力大于 0.35MPa 的入户管(可 配水支管)宜设减压阀减压。根据上述分析计算,此条规定 设置减压阀的压力偏大,如住宅建筑入户管压力一般在 0.10.2Mpa 即可满足卫生器具的用水水压要求,因此建议 对入户管(或配水支管)设置减压阀的压力值适当降低,对 无受水容器给水配件的工作压

14、力超过其额定工作压力 1 倍以 上时,宜考虑在其给水支管起端均设置减压稳压阀。 2.2 选用节水型产品选用节水型产品是建筑给水系统设计中最有效的节水措施 之一。我国现行住宅建筑规范规定:卫生器具和配件应 采用节水型产品,不得使用一次冲水量大于 6L 的坐便器。此外,根据不同用水场所和用水特点应采用合适的节水型 产品,如在公共建筑卫生间,洗脸盆宜采用感应龙头,小便 器宜采用感应冲洗阀等节水型产品,既可防止交叉感染,又 可达到节水效果。 2.3 计量及给水系统的监控(1)对给水系统实行监控,可达到节水的目的。通过对 给水系统中水泵的运行、关键控制阀门(如减压阀) 、大型用 水设备、水池(箱)水位等

15、实行监控,在保证系统安全、正 常运行的同时,可防止上述给水设施事故时造成用水浪费。 如通过对水池(箱)水位的监控,当水池(箱)水位超过其 溢流水位时发出报警信号,同时关闭进水阀门,防止因进水 阀门未及时关闭或进水阀门损坏时使水池(箱)的水长时间 溢流而造成用水浪费。(2)按用途设置用水计量水表。水务行政部门或用水单 位制订和实行用水定额制度及合理的分级水价,实行节水奖 励、浪费惩罚,达到节水目的。 3 小节 在建筑给水系统设计中,通过利用市政自来水管网压力 直接供水,采用分区供水,选用节能型供水设备,控制管网 的水头损失等技术措施可达到节能效果;采用分区供水,控 制用水点的压力,选用节能型产品、计量及对给水系统监控 等可达到节水目的。 编后语编后语建筑给水系统节能设计,是优化设计的重点。作者 文中提出的一些建议具有较大参考价值,但也有一些提法如在市政管 网条件较差的建筑设水泵直接吸水等,尚需商榷。欢迎广大读者就建 筑给水排水系统节水节能具体应用技术进行探讨。

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