住宅給排水設(shè)計(jì)中節(jié)能和節(jié)水技術(shù)的應(yīng)用

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摘要： 根據(jù)我國現(xiàn)行供水情況及住宅用水情況，住宅建筑給排水節(jié)能主要有以下幾個(gè)途徑: 1. 盡可能利用太陽能用作住宅熱水加熱。2. 合理利用市政管網(wǎng)余壓,采用分區(qū)給水方式。3. 采用節(jié)水型衛(wèi)生器具,減少供水量,同時(shí)也減少供水能耗。
關(guān)鍵詞： 住宅給排水 節(jié)能 設(shè)計(jì)

　　一. 前言

　　能源是發(fā)展國民經(jīng)濟(jì)的重要物質(zhì)基礎(chǔ),也是制約國民經(jīng)濟(jì)的一個(gè)重要因素,我國和世界上絕大多數(shù)國家一樣面臨著能源危機(jī),而在加強(qiáng)能源建設(shè)的同時(shí),最大限度地提高能源的利用效率,大力降低能耗也已經(jīng)越來越得到重視.

　　根據(jù)<<中華人民共和國節(jié)約能源法>>的有關(guān)規(guī)定,固定資產(chǎn)投資工程項(xiàng)目的設(shè)計(jì)和建設(shè),應(yīng)當(dāng)遵循合理用能標(biāo)準(zhǔn)和節(jié)能設(shè)計(jì)規(guī)范,達(dá)不到合理用能標(biāo)準(zhǔn)和節(jié)能設(shè)計(jì)規(guī)范要求的項(xiàng)目,依法審批的機(jī)關(guān)不得批準(zhǔn)建設(shè);項(xiàng)目建成后,達(dá)不到合理用能標(biāo)準(zhǔn)和節(jié)能設(shè)計(jì)規(guī)范要求的,不予驗(yàn)收。住宅建筑為建設(shè)部指定要求采用節(jié)能技術(shù)的建筑物之一。

　　二. 住宅建筑給排水節(jié)能途徑:

　　根據(jù)我國現(xiàn)行供水情況及住宅用水情況，住宅建筑給排水節(jié)能主要有以下幾個(gè)途徑:

　　1. 盡可能利用太陽能用作住宅熱水加熱.

　　2. 合理利用市政管網(wǎng)余壓,采用分區(qū)給水方式.

　　3. 采用節(jié)水型衛(wèi)生器具,減少供水量,同時(shí)也減少供水能耗.

　　三. 利用太陽能用作住宅熱水加熱的節(jié)能技術(shù)措施：

　　3．1. 利用太陽能用作住宅熱水加熱的使用范圍及太陽能熱水器的分類：.

　　3．1．1 太陽能作為清潔能源,取之不盡，用之不竭。是節(jié)能的重要途徑,太陽能熱水器是由集熱器、儲水箱、給水箱、循環(huán)管、循環(huán)泵、配水管等組成。我國大部分地區(qū)均處北緯40度以北，日照時(shí)間較長，均適合推廣太陽能熱水器。

　　3．1．2 根據(jù)現(xiàn)在使用的太陽能熱水器技術(shù)，按集熱器形式可分為平板型和真空管型。

　　a．平板型：在住宅中使用的小型熱水器中，目前多采用自然循環(huán)方式，且為單循環(huán)，即集熱器內(nèi)被加熱的水直接進(jìn)入儲水箱提供使用。結(jié)構(gòu)簡單，成本較低?？箖瞿芰θ?。

　　b. 真空管型：全玻璃真空管結(jié)構(gòu)簡單，價(jià)格適中，水在玻璃管內(nèi)直接被加熱，其組成的家用熱水器一般是將真空管直接接入非承壓水箱，采用落水法取熱水。也有采用金屬熱管組合的承壓式及采用U型管組合的分離式，在不同地區(qū)都全年使用。具有抗凍、耐壓和耐冷熱沖擊能力。

　　熱管型真空管，其管內(nèi)無水,具有抗凍、耐壓和耐冷熱沖擊能力，可連接承壓水箱，采用雙循環(huán)系統(tǒng)，更適用于各種規(guī)模的熱水系統(tǒng)，價(jià)格較高。

　　3．2．安裝方式：

　　3．2．1 單幢建筑或多幢建筑合用太陽能熱水器，并設(shè)置熱水箱，用作戶內(nèi)熱水器預(yù)熱水源，單戶內(nèi)設(shè)置快速熱水器。具體供熱形式見圖1：

　　優(yōu)點(diǎn)：利用太陽能熱水器作預(yù)熱，可充分利用太陽能的能量。春、夏、秋季熱水溫度基本可滿足家庭使用要求，冬季也可充分利用太陽能，節(jié)能效果明顯?？蓮V泛使用于多層及高層住宅，可多人連續(xù)使用。

　　缺點(diǎn)：由于太陽能熱水器為公用，需設(shè)置于有物業(yè)管理的小區(qū)內(nèi)；由于屋頂太陽能熱水器僅作預(yù)熱，故每戶住宅內(nèi)需增設(shè)熱水器，以便隨時(shí)提供熱水，（一般與快速式電熱水器配合最佳，與其他快速式熱水器配合也較好，不宜與容積式熱水器配合使用-節(jié)能效果不佳）；需設(shè)置熱水表用來計(jì)量熱水用水量。

　　圖1

　　3．2．2 單戶設(shè)置太陽能熱水器方式，具體供熱方式見圖2：

　　優(yōu)點(diǎn)：每戶單獨(dú)設(shè)置，控制方便，戶內(nèi)可不用增設(shè)熱水器。

　　缺點(diǎn)：只適用于多層建筑，熱水器安裝高度受用戶水壓限制，使用熱水時(shí)需要放掉水量較多，根據(jù)屋頂太陽能熱水器水量不適合多人連續(xù)使用，電熱器設(shè)置于屋頂，維修及管理不便，陰雨天使用時(shí)需電加熱較長時(shí)間。

　　3. 3 使用太陽能熱水器的選擇方式及節(jié)能效果：

　　3.3.1 具體應(yīng)用太陽能熱水器應(yīng)根據(jù)工程具體情況及住宅小區(qū)物業(yè)管理情況確定，在土建施工階段預(yù)留熱水器進(jìn)出水管及管道井，在管理?xiàng)l件許可的情況下，應(yīng)優(yōu)先采用第一種供水方式，根據(jù)現(xiàn)有太陽能熱水器技術(shù)，使用全玻璃真空管比較經(jīng)濟(jì)合理。

　　3.3.2 節(jié)能效果：用水量按每人次淋浴熱水量100L/人.次考慮，常年冷水平均水溫10度，淋浴熱水溫度40度考慮，平均每人每次淋浴耗能=100L*(40度-10度)*(4.19*10³J/kg.度)=12570000 J，按每度電能熱功當(dāng)量3617000J/KWH計(jì)算，考慮熱水器加熱效率0.9,每人次淋浴用電量=12570000/(3617000*0.90)=3.86Kwh。按每人每月淋浴八次，每戶三人，80%使用太陽能熱水器中熱水計(jì)算，每戶住宅每年可節(jié)電=3人*8次*12月*3.86kwh/人.次*80%=889KWH。節(jié)能效果相當(dāng)明顯。

　　3.3.3 工程造價(jià)：按杭州市日照情況設(shè)計(jì)。太陽能集熱面積計(jì)算如下：H.F.η.K₁.K₂=L.C.ΔT。           H –太陽輻射量，杭州市為20130KJ/M²；F-太陽能熱水器集熱面積；η-熱水器日平均效率，一般為0.5；K₁-容積系數(shù)，取1.0； K₂-系統(tǒng)熱損系數(shù)，取0.8；L-產(chǎn)水量（三口之家按300L/天計(jì)算）；C-工質(zhì)比熱容，4.19kJ/kg.⁰C ；ΔT-冷熱水溫差，按夏天淋浴用水量最大時(shí)計(jì)算，熱水40⁰C ，冷水25⁰C ，溫差15⁰C 。每戶需太陽能集熱管面積2.1平方米，工程造價(jià)市場價(jià)格約在1000元/平方米左右，包括給水管等其他設(shè)施，工程造價(jià)約2500元/戶(一戶三口計(jì)算)，按上述節(jié)能889KWH計(jì)算，市場電能價(jià)0.53元/KWH，每年可節(jié)約費(fèi)用471元，考慮部分維修管理費(fèi)用，6年可收回投資（不計(jì)投資利率情況下），節(jié)能性價(jià)比極高。                         

　　四、合理利用市政管網(wǎng)余壓,采用分區(qū)給水方式并采用新型供水設(shè)施的節(jié)能措施:

　　在城市供水中,根據(jù)城市供水規(guī)模大小不同,一般市政給水管網(wǎng)壓力均在0.2~0.4MPa之間，只能滿足三~五層多層建筑供水壓力，現(xiàn)在城市城區(qū)土地利用率均較高，城區(qū)住宅高層建筑增多，且一般多層住宅樓層均在五層以上，供水壓力要求采用二次加壓。合理利用市政管網(wǎng)壓力,采用分區(qū)供水方式并采用新型供水設(shè)施，可以減少二次加壓能耗。如市政管網(wǎng)壓力為0.3Mpa，則五層及以下樓層可采用市政管網(wǎng)直接供水，五層以上采用無負(fù)壓變頻供水設(shè)備供水。這樣即不浪費(fèi)市政管網(wǎng)余壓又不至于使低樓層管網(wǎng)壓力過高，造成能耗及水量浪費(fèi)。

　　4.1 采用分區(qū)供水方式，可節(jié)約采用市政直接供水部分樓層的加壓能源。

　　4.2 使用無負(fù)壓給水設(shè)備加壓與傳統(tǒng)二次加壓方式比較（傳統(tǒng)加壓方式為市政管網(wǎng)供水至水池，然后由水泵供應(yīng)至屋頂水箱）有以下優(yōu)點(diǎn)：1. 可減少投資；傳統(tǒng)加壓方式需要建水池及屋頂水箱，使用無負(fù)壓給水設(shè)備可取消水池及水箱。2. 可減少污染；自來水在水池及水箱內(nèi)增加停留時(shí)間，水中余氯余量低，微生物含量高，使用新型設(shè)備后水質(zhì)同自來水。3. 可節(jié)省大量能源；傳統(tǒng)二次加壓方式是將自來水直接放入水池或水箱中，使原有壓力全部為零，再從零從新加壓供水；而無負(fù)壓變頻設(shè)備完全利用原有市政管網(wǎng)壓力供水，與供水管網(wǎng)直接串接，差多少，補(bǔ)多少。4. 可減少水資源浪費(fèi)，由于傳統(tǒng)方式中，水池、水箱均為混凝土結(jié)構(gòu)，滲水、跑水、漏水、蒸發(fā)不可避免，而且水池、水箱需定期清洗，需要大量清洗水。

　　4.3 節(jié)能效果：每立方米水增壓1m需要做功1000kgf.m=1*10⁴J，水泵效率一般在0.6左右，按每度電能熱功當(dāng)量3617000J/KWH計(jì)算，需電能0.005KWH，按平均日生活用水量100L/人.日計(jì)算，如充分利用0.3MPa市政管網(wǎng)壓力，相比傳統(tǒng)水池、水泵二次加壓方式，需二次加壓用戶（三口之家）一年可節(jié)約能源3人*365天*0.1立方米/人.日*30m水壓*0.005kwh=16.5KWH，且比傳統(tǒng)加壓方式更能節(jié)約投資；相比現(xiàn)行在小區(qū)內(nèi)采用無負(fù)壓變頻給水裝置，卻不采用利用市政管網(wǎng)壓力直接供水的供水方式（該方式會造成低層給水用戶給水壓力過高，導(dǎo)致低層用戶能耗及水耗增加），可節(jié)約在市政供水管網(wǎng)壓力供水范圍內(nèi)的用戶給水能耗和水耗，若對小區(qū)給水管網(wǎng)進(jìn)行合理設(shè)計(jì)，與室外消防栓合用給水管網(wǎng)，可基本不增加管網(wǎng)投資?？傊捎迷摴?jié)能方式節(jié)能效果還是比較顯著的，節(jié)能性價(jià)比極高，故值得大力推廣。

　　五.使用節(jié)水型衛(wèi)生器具,減少用水量及加壓能耗:

　　我國是水資源比較緊缺的國家，現(xiàn)我國大力提倡使用節(jié)水型衛(wèi)生器具，除節(jié)水效果外，其節(jié)能效果也是比較顯著的。目前使用節(jié)水型器具主要有以下幾點(diǎn)；

　　5.1 減少馬桶沖洗水量: 目前，我國普遍采用沖水量≥9 L的坐便器，耗水量大。若全部使用沖水量≤6L的馬桶且采用兩擋沖洗閥門，則住宅可節(jié)水12%，賓館、飯店可節(jié)水4%，辦公樓可節(jié)水27%。 

　　5.2 廚房、沐浴、盥洗的節(jié)水 

　　廚房的洗滌盆、沐浴水嘴和盥洗室的面盆龍頭若采用充氣水嘴，可節(jié)水且不減小水柱的直徑，充氣率一般可在15%左右。即節(jié)水率在15%左右。

　　節(jié)能效果：若在住宅中充分使用節(jié)水型衛(wèi)生器具，可節(jié)約住宅生活用水量的10%左右，也就是節(jié)約用水加壓能源的10%左右，節(jié)能效果跟住宅高度成正比，建筑物越高，節(jié)能效果更顯著。其節(jié)能投資也比較?。ü?jié)水型衛(wèi)生器具比普通型衛(wèi)生器具價(jià)格稍貴），考慮既節(jié)水又節(jié)能，應(yīng)值得大力推廣。

　　六．其他節(jié)能方式

　　根據(jù)我國供水情況，其他節(jié)能方式可考慮使用內(nèi)壁光滑的供水管材，減少管道沿程水頭損失；使用低阻力閥門和倒流防止器等，減少管道局部水頭損失；管道水力損失降低后，相應(yīng)可減少水泵供水壓力，以此方式來降低供水能耗。

　　七．結(jié)束語

　　建筑給排水節(jié)能潛能很大，若能充分利用太陽能及管網(wǎng)余壓和充分使用節(jié)水型衛(wèi)生器具及其他節(jié)能方式，可節(jié)約許多能量及用水量，是一件利國利民的大事。且其節(jié)能效果性價(jià)比較高，應(yīng)值得大力推廣使用。

　　參考文獻(xiàn):ISBN 7-112-04882-6. 高明遠(yuǎn)、岳秀萍 《建筑給水排水工程學(xué)》. 中國建筑工業(yè)出版社  2002.

　　作者簡介：潘志軍（1973~），男，浙江舟山人，工程師，從事建筑給排水設(shè)計(jì)工作。