建筑给排水节能节水途径分析

近年来，在我国经济高速发展的同时，能源消耗和缺水问题日益严重，不仅影响人们生活，也制约我国经济发展，世界各国越来越重视节水节能工作。建筑能耗约占到整个社会总能耗的1/3，而涉及到建筑给排水系统的能耗主要是人们在生活、生产等活动中的冷水、热水、消防、排水、雨水、中水等需要的能耗。

建筑给排水系统中可能存在以下水浪费的情况: 管网超压、未采用节水型卫生器具和配件、未充分利用雨水及中水、未利用可再生能源等等，而浪费水最终导致能耗增加。据有关资料统计，上述各项能耗中仅生活热水一项就占整个建筑能耗的 10% ～ 30%。而随着人们环保与节能意识的逐渐增强，在城市建筑设计中，建筑给排水系统中的节水节能问题日益受到业内人士的重视。降低资源消耗、减少污染、实现最大程度的节水节能，有利于最终实现与自然的和谐统一。

1、建筑给水系统节能途径

1.1 采取合理的供水方式

若城市供水管网压力满足建筑物供水压力时，应充分利用市政水压直接供水，当水压不满足要求时应设加压设施。目前应用广泛的供水方式有管网叠压供水和变频调速供水，所选加压水泵应具有效率高、节能的特性。管网叠压供水因充分考虑市政供水管道的资用水头而节能，变频调速供水因采用始终处在高效区工作的变频技术而节能。高层建筑若采用同一给水系统供水，则垂直方向管线过长，下层管道中静水压力过大，会产生系统超压，造成水量浪费，超压时还易产生噪声、水击及管道振动，缩短管道及管件的使用寿命。高层建筑可采取分区给水方式，低区采用市政水压直接供水，高区采用加压设备供水，减少二次加压能量消耗。

高层建筑竖向分区时应注意设减压设施，如各分区最低卫生洁具给水配件处的静水压不宜大于 0.45MPa，静水压大于 0.35MPa 的入户管( 或配水横管) 宜设减压或调压设施。国外一些国家常采用在给水支管上安装减压阀、减压孔板、压力调节阀等手段来避免部分供水点超压，使竖向分区的水压分布更加均匀，可使耗水量降低 15% ～20%。

1.2 采用节水管材和器具

选用管材时应考虑经济可靠、安全卫生、施工方便等因素，以前生活给水管道常采用的镀锌钢管易发生锈蚀和引起水质污染，接头处也易出现漏水渗水，已被淘汰。现通常采用新型管材，如: PE 管、PP － Ｒ管、PVC － U 管、不锈钢管、铝塑复合管、钢塑复合管等，能大大减少阻力损耗和热损失以及漏水的可能。

卫生器具及附件位于供水终端，其节水性能对给水系统整体节能效果影响很大。如: 在普通住宅内采用 6L 左右的小容量水箱可比 9L容量水箱节水约 12%，在办公楼内可节水约 27%; 生活淋浴、盥洗等用水器具可采用延时自闭阀、充气水龙头、脚踏开关淋浴器等，且建筑物越高其节能效果越明显; 公共卫生间内，大、小便器可采用节水效果突出的红外线控制出水来取代传统的定时冲洗方式。

2、建筑热水系统节能途径

2.1 热泵技术制备生活热水

热泵技术是近年来在全世界广受关注的节能新技术。热泵热水器利用逆卡诺原理，遵循热力学第二定律，通过介质把热量从低温物体传递到高温的水里的设备。热泵装置，可以使介质相变，变成比低温热源更低，从而自发吸收低温热源热量; 回到压缩机后的介质，又被压缩成高温( 比高温的水还高) 高压气体，从而自发放热到高温热源，实现从将低温热源“搬运”热量到高温热源，突破能量转换 100% 瓶颈。按照提取热量形式的不同，热泵技术分为土壤源热泵技术、水源热泵技术和空气源热泵技术。热泵技术的采用要考虑气候、地质等诸多因素，如长江流域地区宜采用空气源热泵技术。

2.2 太阳能热水器制备生活热水

太阳能是一种清洁环保型能源，我国大部分地区位于北纬 40 度以北，日照充足，太阳能资源较丰富。随着太阳能技术的日渐成熟，其技术成本在逐渐下降，应用范围也越来越广。目前，太阳能热水系统已在宾馆、酒店、医院、游泳馆、公共浴池、商品住宅、体育类建筑、高档的办公类、展馆类建筑等建筑中大量应用。利用太阳能作为热源制备生活热水，可减少大量传统能源的消耗。

多层建筑宜采用分散设置的太阳能加热设备。每户太阳能集热板热水箱设置在屋面，在楼梯间公共部位设管道井，每户太阳能进、出水管均设在其内。高层建筑宜采用集中供热的太阳能加热设备。高层建筑太阳能利用可分为直接利用和间接利用两种方式，直接利用是在整个屋面布置成几组串联集热的太阳能集热板，在楼梯间顶部设热水箱间，热水箱内设电辅助加热设备，循环泵设置在水箱间，热水管道采用上供下回式; 间接利用是太阳能集热板集中设置在小区内的道路架空间上面，热水箱设在地下室设备间，用变频泵将制备的热水送到各用水点。

2.3 太阳能辅助热泵热水器制备生活热水

为保证民用建筑的太阳能热水系统可以全天运行，可将太阳能热水系统与使用辅助能源的加热设备联合使用。传统能源有电力、燃气等，新型辅助加热设备有空气源热泵、地源热泵等。太阳能热泵热水器是太阳能热水器与热泵的有机结合。国外对太阳能辅助热泵热水器的研究开展得比较早，近年国内也有研究。途径之一是在立式或卧式水箱內安装热交换装置与热管管路联通，当在阴雨天需要辅助加热时，自动控制装置检测到水箱内的水温达不到设定值时，热泵开始工作，冷凝器产生高温与水箱内的水进行热交换，最后达到并保持水温稳定在设定值。太阳能热水器用空气源热泵作为辅助加热，可起到取长补短的效果，最大程度的降低电能消耗，可解决传统带电辅助加热的太阳能热水器耗电大的缺点，研究应用前景较好。

3、建筑消防系统节能途径

3.1 宜把消防用水和生活用水两套系统分别单独设置

消防给水系统提供的水压通常大于生活给水系统，若按消防水压要求设置，将造成超压供水，若常年用减压阀降压节流，又势必造成电能浪费; 若按生活水压要求设置，将会增加水泵机组数目。将两套系统分开设置，便于合理确定各给水系统竖向分区压力值，避免能量浪费，节省工程投资，方便运行管理。

3.2 应将消防水池和生活水池分开设置

高层建筑的消防用水量与生活用水量也往往相差甚远，消防系统设计流量可能是生活给水系统的几倍。若消防用水与生活用水合用贮水池，由于消防贮水量远大于生活贮水量，而致使生活供水在贮水池中停留时间过长，易造成细菌、藻类繁殖、水质恶化，故须定期更换贮水池中全部存水，造成水量浪费。因此，当两系统贮水量相差较大时应将贮水池分开设置，尽量使消防贮水池与水景池、游泳池合用，力争实现一水多用、重复利用和循环使用，节约自来水。

4、中水回用节水途径

随着城镇化进程加快，城市用水量大幅上升，大量污废水的排放污染水源，使水质日益恶化，严重影响人们生活和生产，中水回用技术在这种情况下得到了研究、应用和推广。中水可用于冲厕、道路冲洗、园林绿化、汽车冲洗、景观补水等。建筑中水系统是将建筑或建筑小区内使用后的生活污废水( 包括沐浴排水、盥洗排水、洗衣排水、厨房排水、冷却排水等杂排水，不含厨房排水的杂排水称为优质杂排水) 、雨水等各种排水经过适当处理后达到规定的使用标准，再供给建筑或建筑小区作为杂用水( 非饮用水) 重复使用的供水系统。中水水质介于自来水和污水之间。

对于用水量较大的高层建筑和公共建筑，宜采用优质杂排水、粪便污水分流排放，这有利于优质杂排水的收集、处理，以便实现中水有效利用。据有关数据显示，采用中水回用系统，居住区用水量将节省30 ～40% ，排放量减少 35 ～ 50%。采用中水回用技术，既节约城市自来水使用量，又减少污废水的排放量，缓解城市下水道的超负荷运行现象，减轻对环境的污染，有利于节能环保。目前缺水的城市和地区在进行各类总体规划时已纳入中水设施建设，要求新建项目适合建设中水设施时，必须配套建设中水设施。

中水回用是一条开源节流的有效途径，具有一定的环境效益、社会效益和经济效益。在此基础上，须继续加强中水回用技术的开发和新产品的研制，进一步降低中水处理成本和使用成本，尽快为人们所接受。

5、雨水利用节水途径

雨水利用是指汛期对雨水进行收集、入渗、储存、回用。加强雨水收集利用，可缓解水资源短缺，改善生态环境，具有广阔的应用前景。雨水利用的途径有以下几点: 一是将屋顶、路面、广场、停车场等处汇集的雨水收集处理后作为中水回用于建筑内，用于厕所冲洗、庭院浇洒、道路冲洗、汽车冲洗、景观用水、建筑小区绿化等，可节约大量自来水。二是雨水通过渗透地面和绿草地面入渗地下来补充地下水，以保持和恢复自然循环，在热天时可使得地面热反射大大降低。三是利用雨水绿化屋顶，在小区建筑物屋顶上种植花草植被，利用屋顶收集雨水。

目前，国内外已经有了较成熟的雨水利用成套技术和示范工程，而且节水效益明显。如: 获得我国首届绿色建筑创新奖的南京聚富园，采用 MBＲ 处理雨水，将处理后的雨水作为景观水体的补充水源，全年可利用雨水 30600m3，雨水利用率达到 40%。再如: 丹麦首都哥本哈根的斯科特帕肯低能耗住宅，采用雨水槽将雨引至住宅区中央的小湖内，再渗透地下，节水率达到 30%，并获得 1993 年的世界人居奖。不同地区要根据自身气候和水文条件，采用适合本地区的雨水收集利用技术，同时，对雨水的收集利用及推广还需要国家、地方政府有关部门统筹规划和给予法律保障。

6、结束语

为了缓解我国水资源短缺和能耗浪费的现状，节水节能势在必行。在设计中尽量采用合理的给水方式、选用新型节水设备、积极推广中水回用和雨水利用、充分利用太阳能和热泵技术等途径，力求取得较好的经济效益、环境效益和社会效益。