建筑給排水節(jié)能節(jié)水技術探討

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摘  要： 本文主要結合當前水資源缺乏的嚴峻形勢，立足建筑給排水，提出一些給排水設計的想法和一些建議，減少水資源的隱形浪費，節(jié)約用水。 

關鍵詞： 建筑節(jié)水 給排水設計 超壓出流 熱水循環(huán) 廢水利用 節(jié)水設備  目   錄 引言…………………………………………………………………………1 建筑給排水節(jié)節(jié)水能技術探討……………………………………………2 1、建筑節(jié)水形勢嚴峻………………………………………………………2 2、水量浪費的隱患…………………………………………………………2 2.1、超壓出流浪費水量巨大………………………………………………2 2.2、熱水干管循環(huán)浪費水量巨大…………………………………………3 2.3、管道及閥門泄露……………………………………………………3 3、建筑節(jié)水采取的一些措施………………………………………………4 3.1、控制超壓出流………………………………………………………4 3.1.1、首先應遵循規(guī)范，合理分區(qū)……………………………………4 3.1.2、供水方式建議采用水箱供水方式………………………………4 3.1.3、設置減壓裝置…………………………………………………4 3.2、熱水循環(huán)方式的選擇，建議集中熱水供應系統(tǒng)應保證干管、立管中的熱水循環(huán)………………………………………………………………………5 3.3、廢水再利用…………………………………………………………5 3.4、重視設計所選水表的設置要求及水表和表前閥門的質量要求…………5 3.4.1、增加小區(qū)給水系統(tǒng)水表的設置…………………………………5 3.4.2、水表是法定的計量儀表，其計量值是供水部門向用戶收費的憑據……………………………………………………………………………6 3.5、使用合格給水管件及配件、推廣新型節(jié)水設備………………………6 4、總結………………………………………………………………………6 謝辭…………………………………………………………………………7  引言 能源供應緊張、缺水是一個全球性的大問題。能源緊缺、能耗大不僅大大制約我過經濟的發(fā)展，也將人民生活構成威脅。據材料介紹：建筑能耗約占整個社會能耗的1/3，為居首旁。建筑耗能的主體是建筑墻、門、窗的導熱損失，其次是采暖、空調的能耗。 建筑給排水專業(yè)在建筑耗能中所含的主要內容有：人民生活及從事工藝、游樂、環(huán)境衛(wèi)生、綠化、給水、排水、消防、熱水、會用水等消耗的能源。據材料介紹：上述所消耗能源中占建筑能耗的10%-30%。依次可以看出建筑給排水專業(yè)在也能工作中不是可有可無的，而是占有相當分量的。 但是，對于建筑給排水專業(yè)在節(jié)能中的作用及普遍存在問題，在社會還沒有得到相應的重視，建筑節(jié)能一些辦法法規(guī)文件中鮮見這部分內容。如2005年頒發(fā)的《公共建筑節(jié)能設計標準》｛gb50189-2005｝中就沒有給水排水專業(yè)的內容，而從事給排水專業(yè)人員也沒有擺正節(jié)能節(jié)水工作的重要位置。 因此作為從事一個建筑給排水專業(yè)的工作人員，應該清醒地認識到本專業(yè)在建筑節(jié)能節(jié)水中的重要作用，正真把節(jié)能節(jié)水放在重要的位置。下面結合工程實例就給排水設計與節(jié)能、節(jié)水相關問題提出一些看法。  建筑給排水節(jié)能節(jié)水技術探討   1、建筑節(jié)水形勢嚴峻  水是關系到人類生存發(fā)展、具有戰(zhàn)略意義的資源。聯(lián)合國的一項名為“綜合評估世界淡水資源”的最新研究報告指出：目前，世界上約有三分之一的人生活在淡水資源缺乏的環(huán)境中，而如果人們繼續(xù)像現(xiàn)在這樣不節(jié)制用水的話，則三十年來貧水人口數(shù)將可能達到三分之二。據稱地球上有百分之九十七的水屬于不可飲用的水，而余下的百分之三的水資源中又有三分之二在冰川雪原，不能直接供人們使用，人們可利用的江、河、湖、泊及地下水的總量僅占地球總水量中極微小的比例。人們用水分配中農業(yè)灌溉占百分之六十七，工業(yè)生產占百分二十三，市政民用占百分之十。本世紀以來，隨著全球人口數(shù)量的激增，農業(yè)用水量以增長了五倍，工業(yè)用水量增長了二十六倍，市政用水量增長了十八倍。目前，世界已有十億人口生活在淡水資源貧缺環(huán)境中。  當前我國日益嚴重的水資源短缺和水環(huán)境污染，不僅困擾國計民生，并已成為制約社會經濟可持續(xù)發(fā)展的重要因素。據水利部統(tǒng)計， 90年代以來，我國城市缺水范圍不斷擴大，缺水程度不斷加劇，全國670座建制城市中有400 座不同程度的缺水，110座嚴重缺水。正常年份全國城市缺水60億萬m3。2000年由于我國北方地區(qū)春、夏連旱，嚴重影響了城市供水。據國家防總辦公室統(tǒng)計，今夏已有100多個縣級以上城市被迫限時限量供水，面對缺水的現(xiàn)狀，節(jié)約用水已成為我國的基本國策。建筑節(jié)水更是任重道遠。  2、水量浪費的隱患  如何實施節(jié)水的國策是值得我們每一個人認真思考并予以重視的問題。本人主要結合給排水的設計工作，經過分析和統(tǒng)計，水量的浪費隱患主要有以下幾個方面：  2.1、超壓出流浪費水量巨大  衛(wèi)生器具給水額定流量是為滿足使用要求，衛(wèi)生器具給水配件出口，在單位時間內流出的規(guī)定出水量。流出水頭是保證給水配件流出額定流量，在閥前所需的靜水壓。給水配件閥前壓力大于流出水頭，給水配件在單位時間內的出水量超過額定流量的現(xiàn)象，稱超壓出流現(xiàn)象，該流量與額定流量的差值，為超壓出流量。  給水配件超壓出流，不但會破壞給水系統(tǒng)中水量的正常分配，對用水工況產生不良的影響，同時因超壓出流量未產生使用效益，為無效用水量，即浪費的水量。因它在使用過程中流失，不易被人們察覺和認識，屬“隱形”水量浪費，因而至今未引起足夠的重視。然而這種“隱形”水量浪費在各類建筑中不同程度的存在，其浪費的水量也是十分可觀的。本人曾在大壓灣核電站工作生活過，由于供水壓力很大，衛(wèi)生間水龍頭都是噴射水流，自閉式沖洗閥延時時間比正常的長的多。水量浪費感覺很明顯。  據北京建筑工程學院“建筑節(jié)水課題組”(以下簡稱“課題組”)1998～1999年對北京市住宅、集體宿舍、綜合樓等11棟建筑，67個配水點先后安裝口徑15mm的螺旋升降式水龍頭和陶瓷閥芯水龍頭(又稱節(jié)水龍頭)實測統(tǒng)計：以螺旋升降式龍頭和陶瓷閥芯水龍頭半開時出流量0.2l/s為額定值，則水龍頭的超壓出流率前者為54%，后者為24%。因陶瓷閥芯水龍頭出口設有網板，出水斷面較螺旋升降式水龍頭明顯減少，為使出水流速不至過大，使用時獲得較好手感，若以0.16l/s為半開時的額定值，也有52%的龍頭超壓出流。由此可見節(jié)水龍頭雖然可以起到減壓節(jié)流作用，但若給水系統(tǒng)設計不當，仍不能解決好超壓出流問題。同時據實測分析，這種“隱形的”水量流失，絕不亞于“顯形的”漏水量。有關單位實測，口徑15mm水龍頭每小時的滴漏量為3.6l，則20個龍頭一天的滴漏量為1728l。而“課題組”實測北京某大學12層留學生樓的樓首層盥洗室口徑15mm的螺旋升降水龍頭和陶瓷閥芯水龍頭半開時的出水量，分別達0.42l/s和0.21l/s ，則理論無效用水量分別為0.22l/s和0.05l/s。同樣以20個龍頭計，若每個龍頭每天平均使用15min，則每天的理論無效用水量，前者為3960l，大于20個同類龍頭的滴漏水量，后者為900l，也相當于一天10個龍頭連續(xù)滴漏的水量。我國的建筑量大、面廣，若以其中配水龍頭每年超壓出流量累計，將是一個驚人的數(shù)據。  2.2、熱水干管循環(huán)浪費水量巨大  我國熱水供應系統(tǒng)的水量浪費也較為嚴重，主要表現(xiàn)在開啟配水裝置后，不能及時獲得滿足使用溫度的熱水，往往要放掉不少冷水后，熱水設備才能正常使用。這部分流失的冷水，未產生使用效益，可稱無效冷水，也即浪費的水量。以哈爾濱建筑大學新區(qū)的一個浴室為例：共有龍頭約300個，因采用干管循環(huán)，首次開啟時都得放掉支管內的冷水。以首次開啟放掉的冷水約2.0l計算，浴室每周開放三次，則每周浪費水量為300*2.0*3=1800l，每月浪費水量7.2噸。以一棟設有定時供應熱水系統(tǒng)的6層招待所為例，采用干管循環(huán)，有16根立管，以每根平均管徑 32mm，長18m計，每天供應一次熱水則每年約流失無效冷水105m3，那么全國同類建筑熱水系統(tǒng)年浪費水量的累計值，也將是十分可觀的。顯然，干管循環(huán)浪費水量最多。  2.3、管道及閥門泄露  管道銹蝕、閥門的質量等導致大量的水消失于無形。經常都能看到路邊的給水管道在管子接縫處及法蘭、閥門連接處滋滋的往外冒水。埋在地下的開不見的更不知道有多少。用戶們經常反映浮球閥經常損壞、漏水，不論是用于水池、水箱的還是馬桶上使用的，其質量的低劣直接導致大量水從溢流管流出。據調查，滴漏的水龍頭每天就可耗水70升。  一些第三世界國家城市中有百分之六十的飲用水管道蝕損嚴重，及干線違規(guī)分流等原因流失了許多水量。菲律賓首都馬尼拉市供水管網的漏耗水量以近其總供水量的百分之五十八，即使在管理措施較好的新加坡，也存在著百分之八的管網漏耗率，但人們認為無足為怪。據聯(lián)合國的一項調查，美、英兩國管網漏耗率均為百分之十二。  3、建筑節(jié)水采取的一些措施  建筑節(jié)水有三層含義：一是減少用水量，二是提高水的有效使用效率，三是防止泄漏。針對以上水資源浪費隱患，提出以下解決辦法以供商榷。  3.1、明確提出控制超壓出流的要求，以減少“隱形”水量浪費，促進科學、有效的用水，控制超壓出流的有效途徑是控制給水系統(tǒng)中配水點的出水壓力，在80，90年代所建建筑中有的也較好地解決了控制給水系統(tǒng)超壓出流的問題。經筆者調查研究，認為做好防超壓應從以下幾方面考慮：  3.1.1、首先應遵循規(guī)范，合理分區(qū)。  “規(guī)范”第2.3.4條規(guī)定“高參建筑生活給水系統(tǒng)的豎向分區(qū),應根據使用要求、材料設備性能、維修管理、建筑物層數(shù)等條件，結合利用室外給水管網的水壓合理確定。分區(qū)最低衛(wèi)生器具配水點處的靜水壓，住宅、賓館、醫(yī)院宜為300~350kpa;辦公樓宜為350~450kpa。”對于一個具體工程來說，最佳給水分區(qū)壓力值可以通過優(yōu)化設計確定，必須考慮建筑物的層數(shù)、層高，水泵的性能，室外管網的壓力。  3.1.2、供水方式建議采用水箱供水方式。  本人認為在市政管網不能滿足用戶供水的情況下，盡量采用水箱供水方式。無論是水箱獨立供水，還是各種聯(lián)合水箱供水方式，比如：水泵—水箱供水方式、水池水泵供水方式等，它不但供水可靠，而且水壓穩(wěn)定，因而各配水點的壓力波動很小，有利于節(jié)水。  3.1.3、設置減壓裝置  “規(guī)范”第2.3.4a條規(guī)定“建筑物內的生活給水系統(tǒng)，當衛(wèi)生器具給水配件處的靜水壓超過本規(guī)范第2.3.4條規(guī)定時，宜采取減壓限流措施。”除浴盆的流出水頭為5~10m外，其他各用水配件的流出水頭不超過5m，因此進戶壓力10m、最不利點壓力為5m即可滿足各住戶要求，超過10m即形成超壓出流。筆者認為可在進戶管處，水表前裝設調壓孔板或節(jié)流塞實施減壓，減少超壓出流量。而規(guī)范要求“分區(qū)最低衛(wèi)生器具配水點處的靜水壓，住宅、賓館、醫(yī)院宜為300~350kpa；辦公樓宜為350~450kpa”，大部分都超壓。到底多少米開始減壓，應綜合考慮各種因素，我院給排水技術人員也正在探討此問題。而根據北京據北京建筑工程學院“課題組”對北京11棟建筑，67個配水點，螺旋升降式水龍頭和陶瓷閥芯龍頭半開時，水壓和水量的有關數(shù)據研究，得出配水點處靜壓大于0.15mpa時，水龍頭流出水量開始迅速上升。他們建議在“高層分區(qū)最低衛(wèi)生器具配水點處靜水壓，不宜大于0.45mpa,最大不得大于0.55mpa”的基礎上，采取“配水點處靜壓大于0.15mpa時”,采取減壓措施，值得大家借鑒。  3.2、熱水循環(huán)方式的選擇，建議集中熱水供應系統(tǒng)應保證干管、立管中的熱水循環(huán)。  造成這一問題的原因是多方面的，既有施工、管理的不當，也有設計的不足。就設計而言，熱水循環(huán)方式的選擇，是影響無效冷水量多少的主要因素之一。目前，”規(guī)范“中提出了三種熱水循環(huán)方式，即干管循環(huán)，立管、干管循環(huán)和支管、立管、干管循環(huán)。根據以上分析結果，顯然干管循環(huán)浪費水量最多。改變這種”先天不足“的現(xiàn)象，當前已成為用戶迫切的要求。  由于目前我國不少城市實施了計劃用水，不少單位為控制用水，避免超標，正紛紛改造供水系統(tǒng)，采取多種有效的節(jié)水措施。  如北京某大學對學生浴室的無循環(huán)熱水系統(tǒng)進行改造，增設了回水管，取得了每月節(jié)水50m3成效。雖然，采用支管、立管、干管的熱水循環(huán)方式最為省水，但受經濟條件的制約，目前要求全部熱水供應系統(tǒng)采用這種供水方式，還難以實現(xiàn)，但對多層定時供應熱水系統(tǒng)采用立管、干管循環(huán)方式是有必要也是有條件做到的。為此建議設計集中熱水供應系統(tǒng)時應保證干管、立管中的熱水循環(huán)，有經濟條件的可做到支管循環(huán)。  3.3、廢水再利用  建筑中水工程是節(jié)約用水的好措施，既保護了環(huán)境，又極大的提高了水資源的利用效率。建筑中水工程設計應作到安全使用、經濟合理、技術先進。但對于小型建筑等可實行一些簡單可行的廢水再利用措施。  擁有1.46萬余人的天津大學夏季每個學生每月平均用水3立方米。他們以33號樓作為試點，通過改造洗漱用水的下水管道，收集廢水送至樓頂?shù)乃?，作為廁所沖洗用水。33樓過去每月用水量為2000噸，安裝這一裝置后，每月可回收廢水1000余立方米，節(jié)水50％以上。這也算作簡單的中水工程。  3.4、重視設計所選水表的設置要求及水表和表前閥門的質量要求  3.4.1、增加小區(qū)給水系統(tǒng)水表的設置  它還是合理用水分析和水量平衡測試必不可少的儀表。水量平衡測試是用水單位對本單位用水體系進行實際測試，根據其輸入水量與輸出水量之間的平衡關系進行分析的工作。目前各城市節(jié)水法規(guī)中對開展合理用水分析和水量平衡測試工作均   有明確的要求。而增加小區(qū)進戶總水表，通過與各戶水表進行水量平衡分析，有利于查出漏水隱患。如上海交通大學徐匯分部，進行水量平衡測試后，查出了不少漏水隱患，經整治給水系統(tǒng)，取得了每月節(jié)水3萬m3，每年少繳100萬元水費的顯著成效。深圳方面早已采取此項措施，北京建筑工程學院 在深圳所做的幾個小區(qū)均設置了總水表，一方面可杜絕漏水隱患，另一方面也是小區(qū)物業(yè)管理的要求。  3.4.2、水表是法定的計量儀表，其計量值是供水部門向用戶收費的憑據。  若水表質量低劣，計量不準，不但將直接影響供水部門和用戶的經濟利益，還會使為遏制水資源嚴重透支，利用經濟杠桿調整水價和采取用戶計劃用水，節(jié)約獲獎，浪費受罰等節(jié)水措施因缺乏正確的依據，而不能順利實施。同時，水表長期使用，由于水質或自身零件磨損等原因，會影響水表的計量精度。  據有關部門對我國10個城市1432只在裝水表拆回校驗，符合±4%要求的，占60.9%，偏快的占33.4%，偏慢的占5. 7%。國家技術監(jiān)督局已于1991年發(fā)文規(guī)定，生活用水表只作首次強制檢定，限期使用，到期更換。使用期限：口徑15～20mm的水表不超過6年；口徑25～50mm的水表，不超過4年。而據有關部門調查統(tǒng)計，1998至1999年北京住宅小區(qū)和大專院校約有80%以上的用水單位和居民區(qū)進水管及家庭進戶管表前閥門損壞或銹蝕難以啟閉，給水表的拆卸更換帶來了很大的困難。雖然目前供水部門對落實國家技術監(jiān)督局的以上規(guī)定，還未作出相應規(guī)定和采取有效措施，但隨著建筑節(jié)水工作的深入開展，水價的逐步調整，用戶對水表正確計量的要求，必然越來越強烈。所以，控制閥門的質量要求，以利于水表保證計量的正確，保護用戶的利益和節(jié)水的積極性。  3.5、使用合格給水管件及配件、推廣新型節(jié)水設備  由于管道及閥門泄露問題，采用合格、合理的管材、閥門，給排水設計、施工等方面應嚴格把關，使用正規(guī)廠家的合格產品。  新型節(jié)水龍頭、節(jié)水型馬桶、節(jié)水型、洗衣機等已推出，這方面的研究一直不斷。推廣節(jié)水器具的使用是開源節(jié)流的節(jié)水措施之一，以提高廣大市民的節(jié)水意識，節(jié)約寶貴的水資源，解決水資源緊缺問題。節(jié)能節(jié)水型的設備應為設計首選。  4、總結  建筑業(yè)作為我國經濟發(fā)展的支柱產業(yè)，正在飛速發(fā)展，隨著人民生活質量的提高，對供水量和質的要求正不斷擴展，同時實施水的可持續(xù)利用和保護，使水資源不受破壞，并能進入良性的水質、水量再生循環(huán)，也已成為政府和廣大人民群眾關注的焦點。這一切都給建筑給排水工程的設計提出了許多新的要求，供水技術先進化的步伐急待加快。  致    謝 在此，由衷地感謝我的指導老師蘭琳老師，從論文題目選擇、提綱擬定、內容排版、到最后的論文敲定，整個論文的完成過程中始終給予我及時正確的指導；另外對答辯和評閱的各位老師表示感謝！