高層建筑給水系統(tǒng)節(jié)能完善策略
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我國(guó)對(duì)能源的需求量非常大，在世界上屬于能源需求大國(guó)，其中建筑能耗就占了我國(guó)能源總耗量的1/3左右，而且這個(gè)數(shù)據(jù)還在呈現(xiàn)逐年上升的趨勢(shì)。據(jù)統(tǒng)計(jì)，20世紀(jì)70年代末我國(guó)的建筑能耗在能源總消費(fèi)量中僅占10%，可是到了近些年，建筑能耗所占的比例已經(jīng)上升到了27．6%，并且建筑中有99%的建筑都存在著不同程度的能耗浪費(fèi)情況。所以，對(duì)于我國(guó)這樣缺乏能源的國(guó)家來(lái)說(shuō)，不僅要加大對(duì)新能源的開(kāi)發(fā)，同時(shí)還要注重能源的節(jié)約使用。而能源的節(jié)約使用，不能僅僅把目光放在對(duì)水電等能源的節(jié)約和有效利用上，也要注重建筑節(jié)能工作的發(fā)展，對(duì)設(shè)計(jì)工作者提出更加嚴(yán)格的要求，建立并完善建筑相關(guān)的節(jié)能技術(shù)與標(biāo)準(zhǔn)體系，從而形成我國(guó)的建筑節(jié)能發(fā)展模式，開(kāi)拓好的發(fā)展方向。
1給水系統(tǒng)存在的水量及能量損失狀況
1．1存在超壓出流的現(xiàn)象
對(duì)于建筑內(nèi)部，給水系統(tǒng)壓力的確定是指將系統(tǒng)所需的水量能夠輸送到建筑物內(nèi)部最不利用水點(diǎn)，并且保證該最不利點(diǎn)有足夠的流出水頭，即最小服務(wù)水頭。為滿足最不利點(diǎn)服務(wù)水頭，那么給水配件前的給水壓力就一定大于該出水點(diǎn)的最低工作壓力，而同時(shí)給水配件的出流量也會(huì)超過(guò)額定的流量，這種現(xiàn)象被稱為超壓出流現(xiàn)象。為了保證最不利點(diǎn)有足夠的服務(wù)水頭，這種超壓現(xiàn)象就必然會(huì)存在。而這種現(xiàn)象的存在，不僅會(huì)破壞給水系統(tǒng)中所用水量的正常分配，還使得閥門和給水龍頭等磨損較快，水量浪費(fèi)也很嚴(yán)重。對(duì)于高層建筑而言，為了提升這部分無(wú)效的水量，還會(huì)造成水泵和電能的浪費(fèi)。
1．2管道老化導(dǎo)致水量浪費(fèi)
建筑內(nèi)部給水管道的管材一般為塑料和鑄鐵的。這些管材在使用一定時(shí)間后都會(huì)發(fā)生不同程度的老化現(xiàn)象，比如一些水龍頭、水表和閥門等。這些管道和附件一旦損壞，都會(huì)造成水量的浪費(fèi)。另外，對(duì)于一些管道銜接處或法蘭、閥門的連接處等，在長(zhǎng)時(shí)間的運(yùn)行下，都有發(fā)生漏水現(xiàn)象的可能性。尤其是埋地管道，在外界的壓力下，即使管道破裂漏水也不容易被發(fā)現(xiàn)，這樣就會(huì)產(chǎn)生大量的浪費(fèi)。
1．3加壓儲(chǔ)水系統(tǒng)選擇不合理
首先是水泵機(jī)組的選型，只為滿足提升水量的要求，而不進(jìn)行綜合考慮導(dǎo)致資源浪費(fèi)，這是在高層建筑設(shè)計(jì)中浪費(fèi)最為嚴(yán)重的環(huán)節(jié)，因?yàn)樗脵C(jī)組的正常運(yùn)轉(zhuǎn)全部是靠電能來(lái)實(shí)現(xiàn)的，而在整個(gè)建筑給水系統(tǒng)中有95%以上的電能都是用來(lái)進(jìn)行水泵機(jī)組運(yùn)轉(zhuǎn)的，因此，在進(jìn)行水泵選型時(shí)要格外重視。此外，對(duì)于儲(chǔ)水池的問(wèn)題，現(xiàn)在每座高層建筑都需要設(shè)消防加壓系統(tǒng)，而一般都會(huì)采用各個(gè)建筑物單獨(dú)設(shè)計(jì)，這就會(huì)使得設(shè)備的初期投資和基建費(fèi)用大大的增加。建成后，每一座儲(chǔ)水池都會(huì)存儲(chǔ)大量的水量，而且還要定期換水，這都會(huì)造成水資源的嚴(yán)重浪費(fèi)。
1．4給水系統(tǒng)分區(qū)不當(dāng)
我國(guó)GB50015—2003建筑給水排水設(shè)計(jì)規(guī)范(2009年版)3．3．5規(guī)定，高層建筑的生活給水系統(tǒng)應(yīng)豎向分區(qū)，豎向分區(qū)壓力應(yīng)符合以下要求:各分區(qū)最低衛(wèi)生器具配水點(diǎn)處的靜水壓力不宜大于0．45MPa;靜水壓大于0．35MPa的入戶管(或配水橫管)宜設(shè)減壓或調(diào)壓設(shè)施。可見(jiàn)對(duì)于高層建筑，在進(jìn)行給水系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)，一定要充分利用市政管網(wǎng)原有的水壓，在此基礎(chǔ)上對(duì)高層建筑進(jìn)行合理的系統(tǒng)分區(qū)。若沒(méi)有對(duì)給水系統(tǒng)進(jìn)行分區(qū)或分區(qū)時(shí)采用的方法不當(dāng)，這些都會(huì)導(dǎo)致系統(tǒng)水壓的能量浪費(fèi)。
2高層建筑給水系統(tǒng)節(jié)能優(yōu)化措施
2．1充分利用無(wú)負(fù)壓給水方式
無(wú)負(fù)壓供水設(shè)備是以市政管網(wǎng)為水源，在使用過(guò)程中能夠充分利用市政管網(wǎng)原有的壓力，以連續(xù)接力增壓供水的方式進(jìn)行工作。這種給水方式能夠節(jié)約能源，對(duì)水質(zhì)不會(huì)產(chǎn)生二次污染。我們提到的無(wú)負(fù)壓供水設(shè)備，一般情況下指的是無(wú)負(fù)壓變頻供水設(shè)備，也被稱為變頻無(wú)負(fù)壓供水設(shè)備。傳統(tǒng)供水方式都是由市政管網(wǎng)先向蓄水池供水，然后再利用提升設(shè)備將蓄水池中的水供給用戶，這樣一來(lái)，市政管網(wǎng)的有壓水在進(jìn)入蓄水池時(shí)就變成了無(wú)壓水，提升設(shè)備再將無(wú)壓水進(jìn)行加壓提升供給用戶，從而造成能源的大量浪費(fèi)。而無(wú)負(fù)壓供水設(shè)備避免了這種現(xiàn)象的發(fā)生，它能夠直接與市政自來(lái)水管網(wǎng)銜接，且對(duì)市政管網(wǎng)不會(huì)產(chǎn)生任何影響，這樣就能夠在市政管網(wǎng)水壓的基礎(chǔ)上進(jìn)行疊壓供水，大大的節(jié)約了能源，而且此系統(tǒng)全封閉，不會(huì)產(chǎn)生二次污染，是一種理想的供水方式。
2．2采取消防水池單獨(dú)設(shè)計(jì)的方法
在實(shí)際設(shè)計(jì)過(guò)程中，由于場(chǎng)地等因素的限制，經(jīng)常會(huì)采用生活水池和消防水池合建的方法，但是在應(yīng)用過(guò)程中，由于水池容積較大，水源的更新周期過(guò)長(zhǎng)會(huì)影響生活用水的水質(zhì)。另外，由于消防水泵需要定期試運(yùn)行，即按照相關(guān)規(guī)定，每月要試水運(yùn)行5min～10min，來(lái)檢查消防泵的運(yùn)行是否正常，而試運(yùn)行時(shí)的出水，對(duì)于生活和消防合建水池來(lái)說(shuō)，這些出水不能夠回流，因?yàn)闀?huì)影響生活用水的水質(zhì)，只能外排到室外雨水井，這樣就造成了水資源的浪費(fèi)。若生活水池和消防水池采用分建，那么這部分試運(yùn)行時(shí)的出水可直接排入消防水池中，節(jié)約了水源。由此可見(jiàn)，生活水池和消防水池分建，不僅能夠保證生活用水的水質(zhì)，還能夠節(jié)約水資源。
2．3充分利用太陽(yáng)能資源
太陽(yáng)能屬于一種清潔能源，并且取之不盡，若能夠充分利用，會(huì)帶來(lái)節(jié)能效果?，F(xiàn)在設(shè)計(jì)使用最多就是太陽(yáng)能熱水器，我國(guó)在北緯40°以北地區(qū)占了大多數(shù)，這些地區(qū)日照時(shí)間長(zhǎng)，都適合使用并推廣太陽(yáng)能熱水器。太陽(yáng)能的利用，對(duì)節(jié)約電能和熱能都帶來(lái)廣闊的前景。2．4合理進(jìn)行分區(qū)對(duì)于高層建筑，由于建筑高度太高，垂直管段過(guò)長(zhǎng)，若不分區(qū)，會(huì)使下層管道系統(tǒng)承受的靜壓過(guò)大，所以，在建筑物的垂直方向上要按照規(guī)范要求進(jìn)行系統(tǒng)分區(qū)，每一個(gè)供水區(qū)域分別成為相對(duì)獨(dú)立的供水系統(tǒng)，分區(qū)的同時(shí)也節(jié)約了水泵提升時(shí)消耗的能源。高層建筑給水系統(tǒng)分區(qū)方式可分為串聯(lián)分區(qū)、并聯(lián)分區(qū)和減壓分區(qū)三種方式。工程設(shè)計(jì)中應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況，按照供水安全、技術(shù)先進(jìn)、經(jīng)濟(jì)合理的原則來(lái)確定。
3結(jié)語(yǔ)
在實(shí)際工程中，如何確定合理的供水方案，應(yīng)依據(jù)用戶對(duì)水質(zhì)、水壓和水量的要求，結(jié)合室外管網(wǎng)所能提供的水質(zhì)、水壓、水量的情況，衛(wèi)生器具及消防設(shè)備在建筑物內(nèi)的分布，用戶對(duì)供水安全可靠性的要求因素，經(jīng)濟(jì)技術(shù)比較后綜合確定。對(duì)于高層建筑，可以充分利用無(wú)負(fù)壓供水方式，這樣既不會(huì)產(chǎn)生二次污染，又可以充分利用市政管網(wǎng)的水壓進(jìn)行供水。對(duì)于儲(chǔ)水池，生活水池和消防水池最好應(yīng)分開(kāi)設(shè)置，這樣不僅節(jié)省了運(yùn)行維護(hù)的費(fèi)用，還節(jié)約了水資源。另外，在條件允許的情況下要充分利用太陽(yáng)能這種新型能源，除了現(xiàn)有的太陽(yáng)能熱水器外，可進(jìn)一步開(kāi)發(fā)新的產(chǎn)品和利用形式，以達(dá)到很好的節(jié)能效果。最后，對(duì)于高層建筑，應(yīng)根據(jù)其自身特點(diǎn)，進(jìn)行合理的給水系統(tǒng)的分區(qū)，這樣既可以充分利用市政管網(wǎng)的水壓，也可以保護(hù)高層建筑有壓管道，使節(jié)能技術(shù)充分展現(xiàn)在現(xiàn)代建筑物的設(shè)計(jì)中。
作者：霍俊屹1 趙宏杰2 單位：1.邯鄲市自來(lái)水公司 2.邯鄲職業(yè)技術(shù)學(xué)院