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摘要: 明確了建筑給水排水節能的概念和意義, 介紹了建筑給水排水節能的主要依據。從建筑給水、排水、雨水、冷卻水、消防給排水、自動控制和計量等方面, 探討了節能的主要途徑, 試圖為建筑給水排水節能建立一套基本方法的框架, 并討論了節能與功能、節水、經濟的關系。
0 引言
建筑節能是我國經濟發展中的重要國策。建筑給水排水的節能就是在建筑物的規劃、設計、新建(改建、擴建)、改造和使用過程中，執行建筑節能標準，采用節能型的建筑技術、工藝、設備、材料和產品，提高系統效率和保溫隔熱性能，加強建筑物用能系統的運行管理，利用可再生能源，在保證建筑物給排水功能和環境質量的前提下，減少給水排水系統的能耗。建筑給水排水的能耗雖然在建筑能耗中所占的比例不大，但降低其使用能耗、提高能源利用效率，有利于節約用水、改善設計系統的效率、保護環境。因此，重視建筑給水排水節能的途徑，對研究建筑節能將有積極的意義。
1 建筑給水排水節能的依據
建筑節能設計標準是建設節能建筑的基本技術依據，是實現建筑節能目標的基本要求，其中強制性條文規定了主要節能措施、熱工性能指標、能耗指標限值，考慮了經濟和社會效益等方面的要求，必須嚴格執行。建筑給排水專業在建筑節能設計中主要所依據的法規、規范、標準有：《中華人民共和國節約能源法》、《中華人民共和國建筑法》、《中華人民共和國可再生能源法》、建設部《民用建筑節能管理規定》、《公共建筑節能設計標準》GB50189-2005、《公共建筑節能設計標準》DBJ 01-621-2005(北京地方標準)、《公共建筑節能設計標準》DGJ08-107-2004 (上海地方標準)、《民用建筑節能設計標準》JGJ26-95、《住宅建筑規范》GB50368-2005、《住宅建筑節能檢測評估標準》DG/TJ08-801-2004（上海地方標準）、《住宅設計標準》DGJ08-20-2007 (上海地方標準)、《建筑給水排水設計規范》GB50015-2003、《建筑給水排水與采暖工程施工質量驗收規程》GB50242-2002、《民用建筑太陽能熱水系統應用技術規范》GB50364-2005、《污水再生利用工程設計規范》GB50335-2002、《建筑中水設計規范》GB50336-2002、《城市污水回用設計規范》CECS61-1994、《建筑與小區雨水利用工程技術規范》GB50400-2006、《節水型生活用水器具》CJ164-2002、《綠色建筑評價標準》GB/T50378-2006 等。目前涉及建筑給水排水方面的節能標準并不多，但隨著節能要求的提高，建筑給水排水的節能將逐步得到提高，標準也將不斷完善。
2 建筑給水排水節能的主要途徑
2.1 給水
合理確定用水量(包括冷水、熱水及其他等用水)的定額。嚴格執行《建筑給水排水設計規范》中的生活用水量定額標準，并非用水量越高越好。理設計建筑給水系統。主要可通過下列方法實現：充分利用市政管網的壓力，直接供水；合理進行豎向分區，平衡用水點的水壓；采用并聯給水泵分區，盡量減少減壓閥的設置；推薦支管減壓作為節能節水的措施，減小用水點的出水壓力；合理設置生活水池的位置，盡量減小設置深度，以減少水泵的提升高度；優先考慮水池- 水泵- 水箱的供水方式。推廣采用節水的衛生器具。如限制衛生器具的流出水頭、紅外線感應龍頭和便器等，不應采用無控制花管、長流水的小便槽。合理采納變頻調速泵組供水。當采用變頻泵供水時，應優先采用變頻變壓變流量的給水方式，其節能效果要優于變頻恒壓變流量的給水方式；當采用變頻恒壓變流量時，工作壓力的設定應接近水泵工頻運行時高效段揚程的下限；工作水泵應選用2 臺或2 臺以上，不同級配工作泵的流量宜以1/2 的流量梯變，宜采用大小水泵搭配的形式，并設氣壓罐小流量給水。當市政條件允許時，宜采用疊壓供水設備。具備條件的，應當至少選擇一種可再生能源(指風能、太陽能、水能、生物質能、地熱能、海洋能等非化石能源)，用于建筑物的熱水供應。熱水水源的利用可采用太陽能、水源熱泵、地源熱泵技術。在采用水源熱泵、地源熱泵技術時，不得對水體和土壤造成污染和浪費。如利用地下地溫地源自動供暖制冷系統，就是通過表層地下水為載體，或將盤管埋在土壤中以盤管內流動的介質為載體，將這些地溫熱源輸送到水源熱泵進行能量轉換，冬季輸出45 ～65 ℃的熱水。在太陽能的利用上，有條件的可采用太陽能蓄熱技術，太陽熱水系統的工程參數應結合建筑所處的地理位置確定。太陽能熱水器的循環可采用強迫式、自然式循環太陽能熱水器和直流式太陽能熱水器。太陽能熱水器應有溫控裝置，并應合理控制和設定熱水的溫度。太陽能熱水系統的熱能再利用與節水技術還應相互結合。太陽能熱水器可作為熱水供應的預加熱措施，可設在其他熱交換器的前端。熱水系統宜機械循環以滿足用水點的節水要求。合理設計熱水供應系統。加強余熱的回收和利用(包括工業余熱、廢熱、煙氣余熱、蒸凝結水、熱風能量的回收和梯級利用)，有條件的地區可采用城市熱網或區域性鍋爐房的熱水或蒸氣作熱源。可采用專用的蒸氣或熱水鍋爐制備熱源，也可采用燃油、燃氣熱水機組制備熱源或直接供應生活熱水。當地電力供應較富裕的地區或鼓勵夜間使用低谷電的政策時，可采用電能作為熱源或直接制備熱水。從技術可靠、經濟適用的角度出發，應合理配置組合各種不同熱源的比例關系。對集中熱水系統遠距離的少量供熱點可采用局部加熱方式；對不同場所可采用不同的熱源形式。熱水供應系統儲水溫度宜控制在55～60 ℃。應合理確定熱水用水量定額、耗水量、耗熱量、供水水溫、水質等熱水系統的基本設計參數。熱水供應管網宜采用同程回水的給水方式。當采用電作為熱源時，宜采用儲熱式電熱水器，以降低耗電功率。熱水供應系統宜縮短熱水的給水時間，增加機械循環，并平衡冷熱水的水壓。對于適合熱電聯供技術的工程，應優先考慮。
2.2 排水和雨水
①排水應盡量采用重力排水的方式。②污廢水管道的敷設應就近排放，并應避免壓力提升。③中水的利用。④利用空調凝結水排水。⑤蒸汽凝結水的回收利用。⑥雨水的收集和綜合利用。
2.3 冷卻水和消防給排水
冷卻水宜循環利用，提高水的重復利用率。在水源條件許可的情況下，可采用江水、河水、湖泊水、海水、地下水等作為循環冷卻水。合理選擇冷卻塔。在空氣濕球溫度較低的干燥地區，可通過設計計算來適當提高冷卻水進出水溫差，以減少循環水量和循環水泵的能耗，縮小循環管道的管徑。理布置冷卻塔。保證冷卻塔之間的距離，有良好的氣流組織條件，避免影響冷卻塔的散熱效果。針對不同的循環冷卻水水質應采取化學(殺菌、滅藻等)、物理(過濾)的水處理方法，具有緩蝕、阻垢的水處理功能，減少管道和機組內的結垢、腐蝕。在一定的條件下，設置合用消防水箱，以減少消防水箱的清洗用水。利用消防試驗排水，將消防排水返回到消防水池。增加消防水池、消防水箱的水處理設備。
2.4 自動控制和計量
建筑中宜設置建筑給排水自動化的監控系統(溫度設定與控制、水池、水箱的報警和監控)。變頻泵供水方式宜采用管網末端壓力表控制水泵轉速的運行方式。針對不同需要場所及使用條件，應加強給水用水量計量。住宅應設分戶水表計量用水。居住建筑節能改造應當安設分棟用熱計量和供熱系統調控裝置。公共建筑應當設計并安裝用熱計量、室內溫度調控、多表遠程操控系統和供熱系統調控裝置。冷卻水補充水、鍋爐補充水、綠化用水、水景補充水、游泳池補充水、蒸汽應分別設置水表計量。其他需要獨立計量的管道系統(如道路澆灑用水、汽車沖洗用水、地面沖洗用水等)宜設水表計量。企事業單位、學生宿舍的公共浴室、淋浴間等宜刷卡(或采用紅外線、腳踏開關)來用水。
2.5 其他
在設備、材料的選用中，應選用節能型、節水型等節能高效的產品，應禁用淘汰產品。宜推廣化學建材，并執行國務院建設行政主管部門制定并公布的建筑節能新技術、新工藝、新設備、新材料、新產品推廣目錄以及限制或者禁止使用能耗高的技術、設備、材料和產品的目錄。節水、節能型產品如：噴射式和壓力流沖擊式的節水大便器(沖水量≤6 L/ 次)、免水沖小便器、陶瓷片密封水嘴、紅外線感應節水裝置、自力式平衡壓力恒溫混水閥、節能型熱交換器、飄水量小省電型冷卻塔、太陽能熱水器、高效率的水泵等；淘汰產品如：多層住宅、多層公共建筑的生活給水管道禁止設計、使用鍍鋅鋼管；小區建設工程中禁止設計、使用埋地鑄鐵排水管和水泥排水管；城鎮新建住宅中淘汰砂模鑄造排水鑄鐵管。在工業建筑中，應采用節水、節能的生產工藝和設備。注意加強設備與管道的保溫，應選用理化性能優良的保溫材料，并確保有效的絕熱層厚度。生活熱水管管道的經濟絕熱層厚度可參考表1。對于管內介質溫度在7 ℃常溫時，采用柔性泡沫橡塑的設計厚度應按防結露要求計算確定；對于管內介質溫度0～95 ℃的熱水管道不適宜采用柔性泡沫橡塑材料保溫。
在水泵的設計選擇中，運行工況點應落在Q-H水泵曲線的高效端中，變頻泵的選用工況點宜落在高效端的右側。熱水鍋爐、熱水器、熱交換器等設備應高效率、節能，應采用優質的閥門、浮球閥等配件。在綠化用水中，盡量采用非生活飲用水，可采用雨水、中水等雜排水；盡量利用室外管道內水的余壓供水；綠化用水宜采用滴灌、噴霧等節水技術。在道路澆灑用水中，盡量采用非生活飲用水，可采用雨水、中水等雜排水，盡量利用室外管道內水余壓的供水方式。在汽車沖洗、地面沖洗用水中，盡量采用非生活飲用水，可采用雨水、中水等雜排水，并對沖洗用水回收利用。在游泳池用水、水景用水中，盡量循環使用，設置水處理裝置。
3 建筑給排水節能與功能、節水、經濟的關系
3.1 節能與功能
建筑給排水節能應用技術是綜合應用的工程技術。在追求節能的同時，需要滿足建筑給排水設計的基本功能要求，不能顧此失彼，失去功能要求的節能是沒有意義的。不要出現以節約能源和節約用水的名義做出一些既不節能、節水，也不環保的措施。問題解決的根本還在于節能價值觀的調整，設計應該樹立一種全面的系統價值觀念。建筑給排水節能的關鍵是從系統的設計抓起。合理的系統設計需要既滿足使用功能又滿足節能要求。節能需要多種技術的綜合應用，結合建筑的特點、地區的具體情況采取不同節能方式的組合。雨水收集與砂基滲水磚應用技術、生態污水處理系統與中水回用應用技術就是建筑給排水節能與功能處理得較好的方式之一。同時，也需對因節能引起設計功能變化的問題進行處理。變頻調速技術(如變頻增壓給水設備等)節省了建筑所耗電能，但由此產生的高頻諧波，對內壓較低的電器易產生沖擊而造成損壞，其節省能耗產生的經濟效益可能還不足以彌補損失。
3.2 節能與節水
建筑給水排水的節能技術也是綜合節水技術，建筑給水排水的節能、節地、節水和節材潛力很大。建筑給排水的節能和節水是相互聯系的，在節水的同時往往也能達到節能的目的。建筑給水排水的節能是重點降低長期使用時的總能耗，節水是重點考慮水資源的循環利用，節材是重點研究新型工業化和產業化道路。對生活水池的大小盡量按經濟、節地、節能的原則設計，從節水的角度出發，生活水池內采用釉磁涂料涂刷或采用不銹鋼材料，確保衛生、減少水箱的污染和換水次數，以達到減少水資源的浪費，達到節能的目的。采用新型給水管道，如塑料管、不銹鋼管、襯(涂)塑鋼復合管等，同樣是在節約用水的同時，也節約了材料和能源。在居住區排水中應用塑料檢查井技術，
還可達到節地的目的。
3.3 節能與經濟
建筑給水排水的節能是需要經濟的投入，特別是建設初期。節能應強調建筑整體的效益，根據功能目標、使用性能、經濟效益達到預期的目的。事實上，節能是一個相對的概念，經濟問題也是需要考慮的，節能的經濟性可以通過一定時期的運行來得到經濟回報。對于工程項目中建筑給排水有明顯節能效果的技術措施，應進行節能量、投資額和投資回收期進行必要的經濟技術分析。設計在考慮技術、經濟效益的同時，還應該充分考慮節能的先進性。
3.4 節能與運行管理
建筑給水排水的節能需要加強與運行管理相結合。節能不僅僅停留在設計階段，用能系統的維護管理對節能有必不可少的作用。節能需要運行管理單位定期對建筑物用能系統進行維護、檢修、監測、保養及更新置換，及時清除系統故障，保證用能系統處于節能狀態運行。分級配置給水計量表具，保證項目投運后能源消耗量的統計和管理的需要。日常運行能耗的降低是給排水節能的重要部分之一。合理安排運行方式和時間也可節能。如改變洗衣房的排班時間，利用電費峰谷的差異，節省電費。建筑給水排水節能的途徑是多樣化的，建筑節能不僅僅在于建筑的外墻、采暖和空調、照明，給水排水的節能也是有一定的作用。雖然建筑給排水在節能總量上有一定的局限性，但積土成山，風雨興焉；積水成淵，蛟龍生焉；勿以善小而不為，推廣建筑給水排水的節能不僅是可取的，而且也一定能為建筑的節能降耗做出貢獻。
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