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【关键词】建筑施工;给排水设计;节能环保
我国是一个能源资源及其匮乏的国家,由于人口众多,资源总量虽然不算少,但是人均资源占有量一直处于世界排名的末端,以淡水资源为例,我国人均淡水资源占有量仅为世界平均值的20%,在我国北方,缺水问题严重影响到经济发展和人民生活水平的提高。一方面是资源的匮乏,另一方面是经济的快速发展带来巨大的能源消耗。就建筑方面来说,建筑能耗和用水量呈逐年增加态势,建筑用水量占整体用水量的大部分。因此,在给建筑设计给排水时,应该特别注意节能、节水、环保。
1 热源节能设计
随着人们生活水平的不断提高,现在小区大多实现了热水的集中供应,建筑热水循环系统的质量也越来越高,但是浪费的现象依然严重,主要浪费集中在开启热水装置后,不能及时获得满足用户需求的热水,而在这段时间内放掉的冷水就变成了为产生使用效益的无效冷水。生活热水供应占整个建筑能耗的15%-30%,其中制备生活热水的热源占系统能耗的85%以上,因此合理选择热源对于节能有着举足轻重的作用。因此在设计中应该充分考虑到节能减排。在设计中,应本着节能、节水的原则进行选择。而这种浪费是可以根据提高设计和施工的环节来减少浪费的。如在设计中未考虑热水循环系统多环路阻力的平衡,循环流量在靠近加热设备的环路中出现短流,使远离加热设备的环路中水温下降;热水管网布置或计算不合理,致使混合配水装置冷热水的进水压力相差悬殊,若冷水的压力比热水大,使用配水装置时往往要出流很多冷水,之后才能将温度调至正常。同一建筑采用各种循环方的节水效果,其优劣依次为支管循环、立管循环、干管循环,而按此顺序各回水系统的工程成本却是由高到低。修订后的《建筑给水排水设计规范》GB50015-2003(2009年版)第5.2.10条提出了两种循环方式,即立管、干管循环和支管、立管、干管循环.取消了干管循环,强调了循环系统均应保证立管和千管中热水的循环,、节能有着重要的作用。因此,新建建筑的集中热水供应系统在选择循环方式时需综合考虑节水效果与工程成本,根据建筑性质、建筑标准、地区经济条件等具体情况选用支管循环方式或立管循环方式,尽可能减小乃至消除无效冷水的浪费。
为了防止热量的损失,在设计建筑给排水时应该充分考虑到各个建筑的实际情况,利用好周边的工业余热或者废热来为建筑热水供热服务,这样既能有效地利用热能,又能防止环境污染。当然这种方式受局限性比较大,但是在有条件时应该首先考虑使用。其次就是在地热资源丰富的地段建立大型的建筑群,利用水质、水温和水压等参数尽可能直接利用或做简单处理后就能作为热水供应、采暖空调等热源来源。
太阳能是目前使用最普遍的热能,它具有取之不尽、用之不竭的特点,是最清洁和最环保的热能来源。在日照时间长,太阳辐射大的地区,它是最简单,利用率最高的热能来源。因此,在设计建筑给排水时,要进一步扩大太阳能利用的范围,加大开发力度,让这种清洁能源更好的为人类生活服务。
最后,在热源选择上还可以选择能够保证全年供热的城市热网区域性锅炉房的热水或者蒸汽作为热源。如热网或区域性锅炉房不能保证非采暖期的供热时,则应通过技术、经济比较后确定热源。如无可利用的城市热源时,可单独设置蒸汽或热水锅炉制备热源,也可采用然油、燃气机组制备热源或直接供给生活热水。局部热水供应系统的热源可根据具体情况选择太阳能、电、燃气等作为热源。
2 节水设计
建筑内部的水浪费是非常巨大的,主要的浪费集中在超压出流、管道及附件漏损等方面。卫生器具给水额定流量是指为满足使用要求,卫生器具给水配件出水口在单位时间内流出的规定水量。流出水头是保证给水配件流出额定流量所需的静水压。给水配件前水压大于流出水头,单位时间内的出水量超过额定流量的现象,称超压出流现象。一旦给水配件超压出流,不仅会破坏整个供水系统中正常的水压分配,给用户的用水带来不良影响,还会导致严重的浪费现象。因其浪费往往不被使用者察觉,因此不会及时休整,日积月累流失的水资源造成了极大的浪费,这种“隐形”的水资源浪费是及其巨大的。目前我国的建筑中或多或少都存在一些由于超压出流而产生的水资源浪费显现,浪费的水量不容忽视。另外一个导致水资源浪费的元凶就是管道及附件的漏损。由于在建筑过程或者输配过程中,使用一些质量不达标的管件,或者由于管家及其附件年久锈蚀,阀门、法兰等都有不同程度的漏水现象,从而造成水资源的浪费。生活中我们经常可以看到在水管连接处有涓涓细流流出,这就是法兰或者合阀门发生的漏水现象,只要不是大面积的喷射,往往不会引起人们的重视,但这样的浪费确实不容忽视的。另外浮球阀的损坏会直接导致水池、水箱从溢流管流出,卫生器具关不严、水龙头老旧等也会导致“细水长流”的情况发生,造成不必要的浪费。
为了节省水资源,减少浪费,在给建筑设计给排水时最好采用水箱供水的方式,这种方式的前提是市政管网的压力不能满足用户需求。水箱供水可以有效防止超压出流,因为其供水可靠、水压稳定,配水电压力波动较小,无论是独立水箱还是联合水箱,都具有以上特点。另外还可以设置减压装置,规范(GB50025-2003)3.3.5中规定水压大于0.35MPa的入户管(或配水横管),宜设减压或调压设施。进行设计时,可在进户管处、水表前装设、调压孔板或节流塞减压,以减少超压出流流量。根据北京建筑工程学院相关研究得出,用水器具配水点处静水压大于0.15MPa时,其流出水量开始迅速上升。因此建议在配水点处静水压大于0.15MPa时,采取减压措施。
3 利用第二水资源——中水
中水的来源一般为建筑生活排水,主要是指人们生活的排除的冷却排水、沐浴排水、漱洗排水、洗衣排水等,其中不含厨房排水的成为优质杂排水。中水经过处理后达到规定的水质标准可用于生活、市政等飞饮用用途。我国巨大的人口基础和家庭总量,加上各个宾馆、饭店及政府部门的废水排量是惊人的,如果将这些废水都搜集起来用作它途,通过净化成为中水,将会大大缓解我国的水资源压力。中水可以用作厕所冲水、道路清扫、市政绿化、冲洗车辆、灭火消防等方面,代替等量的自来水,等于增加了城市的供水量,这对于一些缺水型城市来说是一个很有效的改善方法。当然,由于中水工程对建筑的设计要求较高,中水搜集系统的建设会影响到整个建筑设计,在已经建成的建筑中增加中水搜集系统比较困难,另外由于其前期投入成本过高,目前国内拥有中水搜集系统的建筑还占少数,要想制定成标准规范至少在目前看来是比较难于让开发商接受的。但是从长远看,在水资源越发缺乏的情况下,建设第二水资源——中水势在必行。
参考文献
[1]曹二梅.建筑给排水的节水设计[J].技术与市场,2010,(09)
[2]刘美娟.建筑给排水设计中节水问题探讨[J].科技致富向导,2010,(14)
关键词:给排水 节能措施
中图分类号:TL353+2 文献标识码:A
建筑节水设计是一个系统工程,而且将会得到整个建筑业乃至整个社会越来越多的重视。建筑节水除了制定相应的法律法规外,建筑设计师们还应该在建筑设计过程中重点考虑节水节能,降低给排水系统的能耗。
一、建筑给排水设计中节能存在的问题
建筑的给排水系统运转过程中会产生大量的能源消耗。目前,建筑给水排水系统中造成能源损失浪费主要有如下几个方面:
给水排水配件浪费
首先,管道、水龙头这种给排水基础设施的质量问题会带来一定的能源浪费,例如,很多管道由于质量问题会造成水资源浪费,在建筑施工过程中,常常由于机械设备老化,水资源利用率偏低;其次,在很多建筑的厨卫设计中,冲洗水箱等设备完全没有涉及到节能因素,例如建筑卫生间内的浴缸、马桶等器具往往造成极大的水资源浪费。
再生水使用率偏低
很多生活用水、雨水等经过相应的处理净化后,可以被建筑循环使用,但是很多时候由于没有相应的设备技术,这些再生水的利用率偏低,很多中水资源被浪费。
供水系统造成巨大浪费
供水系统造成的浪费主要体现在三方面。首先,建筑给排水设计中,仍然会出现超压出流的现象,这种现象不仅会影响人们使用,而且还会造成水流喷溅,造成浪费,还会产生一系列的设备损坏问题。其次,热水供应系统设计不合理,我国建筑中热水供应系统存在普遍的浪费现象,主要因素是热水系统开启后,往往最初的一段时间水温没有达标,这些水会被用户放掉,就白白浪费了;此外,消防用水存储过多,不仅造成了水资源的浪费,还造成了消防设备日常维护费用的增加。
二、建筑给排水设计中的节约用水
(一)屋顶水箱浮球阀的设计
最传统的屋顶水箱浮球阀为阀芯两部到位的配重逆开式浮球阀,随着技术水平的发展,又相继出现了液压式浮球阀、双筒浮球阀以及呼吸阀,其中还另有一类较有特点的浮球阀为导阀控制型浮球阀,这类浮球阀不但克服了传统浮球阀的开关不灵便以及水的溢流过多,同时它也有效的整合了多种浮球阀的功能和特点。
(二)使用新型卫生器具和配件
一些传统类型的卫生器具的水箱耗水量特别的大,并且给水配件的耐用性和密封性能也不好,在使用的过程中经常遇到滴、冒、漏的问题,因此对水资源造成了极大的浪费。而一些如高效节水型坐便器等新兴的卫生器具,每次的冲洗水量仅为5升,坐便器的用水量节约了近一半,而在浴室中所采用的一些新型卫生器具如光电淋浴器以及手拉延时自闭淋浴器等,用水量都至少节约了20%,另外新型的水龙头如陶瓷芯水龙头等,他们的耐用性能和密封性能都更好,使用几万次也不会出现滴漏的问题,起到了良好的节约水资源的作用。
(三)建筑中水
在节流的过程中也要对水资源进行开源,对污水和废水进行处理并尽量使其再生利用,这样不但节约了用水,也不会对环境造成污染,同时也起到了缓解水资源紧张的作用。在我国最近才颁布并实施的《建筑中水设计规范》中,对中水的水源、处理工艺、中水系统以及水质标准等因素都是做了明确的规定的,这也将促进中水得到更有效的利用。
三、给排水系统优化
对于建筑给排水系统整体优化中,从减压节流、设备改善、再生水利用三个方面给出了建议。
(一)应该注意给水管道的减压节流,我国现行的建筑给排水相关规章制度中,对给水配件的相关水压有过限制规定,但压力限制还是比较宽松。在设计中,就应该从建筑给水系统的实际情况出发,对给水系统的压力做出合理设定。在工作中,应该针对建筑物楼层,对厨卫设备、防火设备等不同用水进行不同的水压规划设计,减小水流过大导致的噪声、管道损坏等。
(二)在节水设备改善方面,应该采用优质的阀门、管道等,在同等条件下,应该选择更加节水、质量更好的阀门,对于管道的选择,应该侧重于铜管、PE 管、PVC-U 管等.在配水器具与卫生器具上,除了考虑价格因素外,节水性能也应作为重要的考虑方面,使用充气水龙头代替普通水龙头、小容积水箱代替大容积、使用两档或多档冲洗水箱、采用延时自动关系的水龙头等,都可以提高节水效果。
(三)在再生水利用方面也应该投入足够重视,特别是中水回用。中水工程影响到整个建筑工程,但是初期投资较大,虽然目前难以被开发商接受,但是在建筑设计中,应该将中水回用作为一种重要的技术发展趋势来考虑。还有,对雨水利用技术的开发则相对较为容易进行,可以考虑用以渗透管、渗透性检查井、透水性地面及雨水浅草沟为主的雨水渗透工艺。可以有效增加雨水下渗量,对补给地下水、降低城市雨洪威胁及改善小区环境等具有社会、环境和生态效益。
四、太阳能的使用
太阳能属于可再生资源,而且太阳能的使用可以节约很多天燃气、煤气,所以很多建筑的供热系统可以考虑采用太阳能来实现给水节能。目前有集中式太阳能热水系统与非集中式太阳能热水系统两种方案
(一)集中式太阳能热水系统具有太阳能利用率高,管理集中方便的特点,适用于对供热要求不高的一些场所单独使用或作为一种供热辅助手段与其他热源联合使用,在小型酒店、集体宿舍、医院等场所应用比较广泛。集中式太阳能热水系统主要由热泵、电能、加热锅炉等组成,是通过对应的阀门控制,将太阳能集热器作为加热设备的预热设备来使用,从而实现对水资源的节能。
(二)非集中式太阳能热水系统常用的方案有承压型分户集热一分户水箱的方式与整体式非承压自然循环式太阳能两种,二者各有优缺点与适用情况,这就需要根据实际需求来制定供热方案。承压型分户集热一分户水箱的方式的集热系统为封闭,集热器采用壁挂式或阳台式装配,可以与建筑有效结合,而且管路分布更加灵活,不会影响建筑美观,提高了集热效率,这种系统的优点就是性能稳定,热水使用舒适度高,控制系统安全可靠,适用于高层建筑等屋面集热器安装面积受限的建筑;整体式非承压自然循环式太阳能则可以根据建筑特点来量身定做,而且集热系统使用的是定温与水位结合的循环方式,太阳能利用效率更高。
在实际建筑工程中,要根据消费者的习惯、建筑布局来选择合适的太阳能供热方案。
总而言之,在通过对以上的问题分析及对策的探讨后,我们对建筑给排水设计中的节约用水、建筑给排水设计中的节约能源以及城市建筑给排水设计中的生活用水和二次供水的污染防治三个方面的内容进行了详细的分析和探讨。建筑工程的给排水设计工作对于我国整体的环境保护工作是有着至关重要的影响的,因此,我们必须将环境保护工作的相关政策法规以及方针措施融入设计中的每一个细节,在设计的过程中应大力的推广和应用新材料、新技术、新工艺以及新设备,做好建筑给排水设计中的环保设计工作,从而真正的实现节能减排。
参考文献
[1]袁雪峰. 建筑给排水设计中节能与减噪技术的研究与探讨[J].泰州职业技术学院学报 2012.05.29
[2]王小来. 高层建筑给排水工程设计中节能措施探讨[J].科技风 2013.05.24
关键词:住宅;绿色建筑;给排水;节水措施
中图分类号:F287 文献标识码: A
一、水资源浪费现象
1、某些设备的设置的出水口隐形的水资源浪费
在我们现在的卫生器具中都有一些供水的一定水流量,这主要是为了满足设备用水时候的压力需要,卫生器具中所给定的水的一定流量主要可以说是指卫生器具的吸收水的配件的出水口的地方在规定时间里流出去的一定的出水量。咱们平时用的流出水龙头目的就是确保提供水的器材中流出的一定水流量在通过阀们前时所需要的静水时候的压力大小,当阀们前的静水压力大小比流出水龙头大的多的时候,我们提供的供水配件在一定时间内留下的水的质量就会要比之前规定的流水的质量大一些,我们把这种现象就被叫做超压水流,在这个压力变化的过程中实际水的流量和额定水压水流量之间的差值就成为我们常说的超压出流量的差值。在输送和给水资源配置的过程之中,可能因为管道内部被锈蚀、阀门没法关紧、法兰等附件的损坏使得一些我们不容易发现的漏水事件。另外像我们经常使用的水箱、还有水箱中或者水池中的浮球阀的损坏可导致水位测不准让我们对于加水没有掌握,使得水直接从溢流管流出,造成水的不必要浪费。上述这些看似不起眼的小事情也会给我们造成很大的水资源浪费。
2、不易察觉的无效冷水
按循环的方法分类的话,对于立管循环、干管循环和支管循环三种循环方式是现在热水系统的主要循环方式。而对于现在好多使用要求很低的的只需要定时的热水供应系统如洗衣房和公共浴池或者健身房等持续用水系统使用的不可以循环的方法,即他们将无循环管道取消了来减低建设的投入成本。热水系统采用哪一种热水循环的方式可以说直接取决了打开热水装置以后需要放掉冷水量的数量,这些冷水不能够产生使用的效益,也就是它们是我们浪费的水资源的数量。
二、住宅绿色建筑给排水的节水措施
1、积极推广应用新型节水设备
1.1推广使用优质管材、阀门
由于镀锌钢管容易生锈,会造成水质污染,长时间闲置后再使用时会有锈水放出导致浪费。同时接头处如果锈蚀也会漏水渗水。所以采用新型管材如铝塑复合管、钢塑复合管、不锈钢管、铜管、PP-R管、PE管、PVC-U管等就能很好的解决此类浪费问题。阀门也是建筑给排水中最常用的配件之一,其类型和质量的好坏也能影响用水的质量。一般的,截止阀比闸阀关的严,闸阀比蝶阀关得严。
1.2推广使用节水型卫生器具和配水器具
(1)以瓷芯节水龙头和充气水龙头代替普通水龙头。在水压相同的条件下,节水龙头比普通水龙头有着更好的节水效果,节水量为3%~50%,大部分在20%~30%之间。且在静压越高、普通水龙头出水量越大的地方,节水龙头的节水量也越大。因此,应在建筑中(尤其在水压超标的配水点)安装使用节水龙头,以减少浪费。
(2)使用小容积水箱大便器。目前我国正在推广使用6L水箱节水型大便器。设计人员应在保证排水系统正常工作的情况下建议用户使用小容积水箱大便器。也可以参考国外(以色列)的做法,采用两档冲洗水箱:两档冲洗水箱在冲洗小便时,冲水量为4L(或更少);冲洗大便时,冲水量为9L(或更少)。
(3)采用延时自闭式水龙头和光电控制式水龙头的小便器、大便器水箱。延时自闭式水龙头在出水一定时间后自动关闭,可避免长流水现象。出水时间可在一定范围内调节,但出水时间固定后,不易满足不同使用对象的要求,比较适用于使用性质相对单一的场所,比如车站,码头等地方。光电控制式水龙头可以克服上述缺点,且不需要人触摸操作,可用在多种场所,但价格较高。
2、完善热水供应循环系统
大多数集中热水供应系统存在严重的浪费现象,主要体现在开启热水装置后,不能及时获得满足使用温度的热水,而是要放掉部分冷水之后才能正常使用。这部分冷水,未产生应有的使用效益,因此称之为无效冷水。这种水流的浪费现象是设计、施工、管理等多方面原因造成的。如在设计中未考虑热水循环系统多环路阻力的平衡,循环流量在靠近加热设备的环路中出现短流,使远离加热设备的环路中水温下降;热水管网布置或计算不合理,致使混合配水装置冷热水的进水压力相差悬殊,若冷水的压力比热水大,使用配水装置时往往要出流很多冷水,之后才能将温度调至正常。同一建筑采用各种循环方式的节水效果,其优劣依次为支管循环、立管循环、干管循环,而按此顺序各回水系统的工程成本却是由高到低。修订后的《建筑给水排水设计规范》GB50015-2003第5.2.10条提出了两种循环方式,即立管、干管循环和支管、立管、干管循环,强调了循环系统均应保证立管和千管中热水的循环,对节水、节能有着重要的作用。因此,新建建筑的集中热水供应系统在选择循环方式时需综合考虑节水效果与工程成本选用支管循环方式或立管循环方式,尽可能减小乃至消除无效冷水的浪费。
3、控制超压出流
《建筑给水排水设计规范》第3.3.5条规定,高层建筑生活给水系统应竖向分区,各分区最低卫生器具配水点处的静水压不宜大于0.45MPa,特殊情况下不宜大于0.55MPa。而卫生器具的最佳使用水压宜为0.20MPa~0.30MPa,大部分处于超压出流。根据有关数据研究,当配水点处静水压力大于0.15MPa时,水龙头流出水量明显上升。建议高层分区给水系统最低卫生器具配水点处静水压大于0.15MPa时,采取减压措施。
4、开发第二水资源―――中水
中水来源于建筑生活排水,包括人们日常生活中排出的生活污水和生活废水。生活废水包括冷却排水、沐浴排水、盟洗排水、洗衣排水及厨房排水等杂排水。不含厨房排水的杂排水称为优质杂排水。中水指的是各种排水经过处理后,达到规定的水质标准,可在生活、市政、环境等范围内杂用的非饮用水。我国的建筑排水量中生活废水所占份额住宅为69%,宾馆、饭店为87%.办公楼为40%,如果收集起来经过净化处理成为中水,用作建筑杂用水和城市杂用水,如冲厕所、道路清扫、城市绿化、车辆冲洗、建筑施工、消防等杂用,从而替代出等量的自来水,这样相当于增加了城市的供水量。以某高校为例,在目前的技术条件下,中水工程的投资大约为3000元/m3~4000元/m3,水处理费用为1.5元/m3左右。该校平均每天用水量约为8000m3,若按计划内用水费用2.4元/m3计算,则每年的水费将高达700多万元,若考虑计划外用水费用及水费不断增长的因素,则每年的水费将突破1000万元。为节约水资源,目前,该校结合生态校园规划,陆续在一批学生宿舍及游泳池等建筑物中设置了中水回用设备,并在保证供水水质的条件下,实现了分质供水。据不完全统计,此举不仅每天为该校节约了1200m3左右的水量,而且将为该校每年节约水费100万元左右,效益十分显著。从长远看,在水资源越发缺乏的情况下,建设第二水资源―――中水势在必行。它是实现污水资源化、节约水资源的有力措施,是今后节约用水发展的必然方向。
5、雨水利用
雨水利用就是将雨水收集起来,经过一定的设施和药剂处理后,得到符合某种水质指标的水再利用的过程。处理后的雨水作为一种可以利用的水资源可以用于厕所冲洗、城市绿化、景观用水以及其他适应中水水质标准的用水。建筑物收集雨水的一般结构是,由导管把屋顶的雨水引人设在地下的雨水沉沙池,经沉积的雨水流人蓄水池,由水泵送人杂用水蓄水池,经加氯消毒后送人中水道系统,为解决降尘和酸雨问题,一般将降雨前两分钟的雨水撇除。目前,世界上许多国家都展开了对雨水利用的研究,以节约水资源,减轻当地的用水和污水处理负担。如德国,日本等国在一些城市的建筑物上设计了收集雨水的设施,将收集到的雨水用于消防、小区绿化、洗车、厕所冲洗和冷却水补给等,也可以经深度处理后供居民饮用。集水面积在1.6万~3.5万m2,贮水槽容积为1000~2800m3,经砂滤和消毒后用于冲洗厕所和绿化。每个系统年利用雨水量在3万吨以上[3]。6消防贮水池的设置及加压高层建筑中消防用水量与生活用水量往往相差甚远,消防给水系统设计流量可能是生活给水系统设计流量的好多倍。由于消防贮水要求满足在火灾延续时段内消防的用水总量。因此,在消防水与生活贮水池合建的情况下,会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,余氯量早已耗尽而造成水质的劣化。所以为保证水池中的水质符合卫生标准,应定期更换贮水池中的全部存水(包括消防贮水)。所以,当两系统贮水量相差较大时应将两系统的贮水池分建,这样既可以延长消防贮水他的换水周期,(从而减少了水量的浪费),又可以保证生活饮用水水质符合要求。同时,还应使消防贮水池尽可能地与游泳池、水景合用,做到一水多用、重复利用及循环使用[4]。同时,高层建筑群或小区应尽可能共用消防水池和加压水泵。消防贮水量应按其中最大的一座高层建筑需水量来计算。这样,既可避免消防加压给各建筑设计带来的诸多技术问题,又可以节省工程建设和设备投资,降低运转费用,便于集中管理,同时可避免多座贮水池的大量消防贮水及定期换水而造成的浪费。
结束语
建筑给排水的节水技术是建筑行业节水的福星,因为建筑行业本身是一个浪费水资源最大的行业,它水资源的结缘可以说是给整个中国的水资源的缺乏带来了福音。对于建筑节水来讲这是一个非常系统的工程,它不仅关系到建筑自身的资金要求还有给排水的各个有千丝万缕关系的环节。因此设计人员必须从要从整个建筑水系统的整体来考虑,不断向前推出最合适的建筑节水新技术,为我国的建设节水型社会贡献自己的一份力量。
参考文献
[1]邱慎初.节水技术与实践综述[C].21世纪中国城市水管理国际研讨会,2013.
关键词:隐形浪费,建筑节水,给排水设计,超压出流,热水循环,废水利用,节水设备等
一、建筑节水形势严峻
水是关系到人类生存发展、具有战略意义的资源。联合国的一项名为“综合评估世界淡水资源”的最新研究报告指出:目前,世界上约有三分之一的人生活在淡水资源缺乏的环境中,而如果人们继续像现在这样节制不力用水的话,则三十年来贫水人口数将可能达到三分之二。据称地球上有百分之九十七的水属于不可饮用的水,而余下的百分之三的水资源中又有三分之二在冰川雪原,不能直接供人们使用,人们可利用的江、河、湖、泊及地下水的总量仅占地球总水量中极微小的比例。人们用水分配中农业灌溉占百分之六十七,工业生产占百分二十三,市政民用占百分之十。本世纪以来,随着全球人口数量的激增,农业用水量以增长了五倍,工业用水量增长了二十六倍,市政用水量增长了十八倍。目前,世界已有十亿人口生活在淡水资源贫缺环境中。
当前我国日益严重的水资源短缺和水环境污染,不仅困扰国计民生,并已成为制约社会经济可持续发展的重要因素。据水利部统计, 90年代以来,我国城市缺水范围不断扩大,缺水程度不断加剧,全国670座建制城市中有400 座不同程度的缺水,110座严重缺水。正常年份全国城市缺水60亿万m3。2000年由于我国北方地区春、夏连旱,严重影响了城市供水。据国家防总办公室统计,今夏已有100多个县级以上城市被迫限时限量供水,面对缺水的现状,节约用水已成为我国的基本国策。建筑节水更是任重道远。
二、水量浪费的隐患
如何实施节水的国策是值得我们每一个人认真思考并予以重视的问题。本人主要结合给排水的设计工作,经过分析和统计,水量的浪费隐患主要有以下几个方面:
1、超压出流浪费水量巨大
卫生器具给水额定流量是为满足使用要求,卫生器具给水配件出口,在单位时间内流出的规定出水量。流出水头是保证给水配件流出额定流量,在阀前所需的静水压。给水配件阀前压力大于流出水头,给水配件在单位时间内的出水量超过额定流量的现象,称超压出流现象,该流量与额定流量的差值,为超压出流量。给水配件超压出流,不但会破坏给水系统中水量的正常分配,对用水工况产生不良的影响,同时因超压出流量未产生使用效益,为无效用水量,即浪费的水量。因它在使用过程中流失,不易被人们察觉和认识,属\"隐形\"水量浪费,因而至今未引起足够的重视。然而这种\"隐形\"水量浪费在各类建筑中不同程度的存在,其浪费的水量也是十分可观的。本人曾在大压湾核电站工作生活过,由于供水压力很大,卫生间水龙头都是喷射水流,自闭式冲洗阀延时时间比正常的长的多。水量浪费感觉很明显。
据北京建筑工程学院\"建筑节水课题组\"(以下简称\"课题组\")1998~1999年对北京市住宅、集体宿舍、综合楼等11栋建筑,67个配水点先后安装口径15mm的螺旋升降式水龙头和陶瓷阀芯水龙头(又称节水龙头)实测统计:以螺旋升降式龙头和陶瓷阀芯水龙头半开时出流量0.2L/s为额定值,则水龙头的超压出流率前者为54%,后者为24%。因陶瓷阀芯水龙头出口设有网板,出水断面较螺旋升降式水龙头明显减少,为使出水流速不至过大,使用时获得较好手感,若以0.16L/s为半开时的额定值,也有52%的龙头超压出流。由此可见节水龙头虽然可以起到减压节流作用,但若给水系统设计不当,仍不能解决好超压出流问题。同时据实测分析,这种\"隐形的\"水量流失,绝不亚于\"显形的\"漏水量。有关单位实测,口径15mm水龙头每小时的滴漏量为3.6L,则20个龙头一天的滴漏量为1728L。而\"课题组\"实测北京某大学12层留学生楼的楼首层盥洗室口径15mm的螺旋升降水龙头和陶瓷阀芯水龙头半开时的出水量,分别达0.42L/s和0.21L/s ,则理论无效用水量分别为0.22L/s和0.05L/s。同样以20个龙头计,若每个龙头每天平均使用15min,则每天的理论无效用水量,前者为3960L,大于20个同类龙头的滴漏水量,后者为900L,也相当于一天10个龙头连续滴漏的水量。我国的建筑量大、面广,若以其中配水龙头每年超压出流量累计,将是一个惊人的数据。
2、热水干管循环浪费水量巨大
我国热水供应系统的水量浪费也较为严重,主要表现在开启配水装置后,不能及时获得满足使用温度的热水,往往要放掉不少冷水后,热水设备才能正常使用。这部分流失的冷水,未产生使用效益,可称无效冷水,也即浪费的水量。以哈尔滨建筑大学新区的一个浴室为例:共有龙头约300个,因采用干管循环,首次开启时都得放掉支管内的冷水。以首次开启放掉的冷水约2.0L计算,浴室每周开放三次,则每周浪费水量为300*2.0*3=1800L,每月浪费水量7.2吨。以一栋设有定时供应热水系统的6层招待所为例,采用干管循环,有16根立管,以每根平均管径 32mm,长18m计,每天供应一次热水则每年约流失无效冷水105m3,那么全国同类建筑热水系统年浪费水量的累计值,也将是十分可观的。显然,干管循环浪费水量最多。
3、管道及阀门泄露
管道锈蚀、阀门的质量等导致大量的水消失于无形。经常都能看到路边的给水管道在管子接缝处及法兰、阀门连接处滋滋的往外冒水。埋在地下的开不见的更不知道有多少。用户们经常反映浮球阀经常损坏、漏水,不论是用于水池、水箱的还是马桶上使用的,其质量的低劣直接导致大量水从溢流管流出。据调查,滴漏的水龙头每天就可耗水70升。
一些第三世界国家城市中有百分之六十的饮用水管道蚀损严重,及干线违规分流等原因流失了许多水量。菲律宾首都马尼拉市供水管网的漏耗水量以近其总供水量的百分之五十八,即使在管理措施较好的新加坡,也存在着百分之八的管网漏耗率,但人们认为无足为怪。据联合国的一项调查,美、英两国管网漏耗率均为百分之十二
三、建筑节水采取的一些措施
建筑节水有三层含义:一是减少用水量,二是提高水的有效使用效率,三是防止泄漏。针对以上水资源浪费隐患,提出以下解决办法以供商榷。
1、明确提出控制超压出流的要求,以减少\"隐形\"水量浪费,促进科学、有效的用水,控制超压出流的有效途径是控制给水系统中配水点的出水压力,在80,90年代所建建筑中有的也较好地解决了控制给水系统超压出流的问题。经笔者调查研究,认为做好防超压应从以下几方面考虑:
(1)首先应遵循规范,合理分区。
“规范”第2.3.4条规定\"高参建筑生活给水系统的竖向分区,应根据使用要求、材料设备性能、维修管理、建筑物层数等条件,结合利用室外给水管网的水压合理确定。分区最低卫生器具配水点处的静水压,住宅、宾馆、医院宜为300~350Kpa;办公楼宜为350~450KPa。”对于一个具体工程来说,最佳给水分区压力值可以通过优化设计确定,必须考虑建筑物的层数、层高,水泵的性能,室外管网的压力。
(2)供水方式建议采用水箱供水方式。
本人认为在市政管网不能满足用户供水的情况下,尽量采用水箱供水方式。无论是水箱独立供水,还是各种联合水箱供水方式,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,而且水压稳定,因而各配水点的压力波动很小,有利于节水。
(3)设置减压装置
“规范”第2.3.4A条规定“建筑物内的生活给水系统,当卫生器具给水配件处的静水压超过本规范第2.3.4条规定时,宜采取减压限流措施。”除浴盆的流出水头为5~10m外,其他各用水配件的流出水头不超过5m,因此进户压力10m、最不利点压力为5m即可满足各住户要求,超过10m即形成超压出流。笔者认为可在进户管处,水表前装设调压孔板或节流塞实施减压,减少超压出流量。而规范要求“分区最低卫生器具配水点处的静水压,住宅、宾馆、医院宜为300~350KPa;办公楼宜为350~450KPa”,大部分都超压。到底多少米开始减压,应综合考虑各种因素,我院给排水技术人员也正在探讨此问题。而根据北京据北京建筑工程学院“课题组”对北京11栋建筑,67个配水点,螺旋升降式水龙头和陶瓷阀芯龙头半开时,水压和水量的有关数据研究,得出配水点处静压大于0.15MPa时,水龙头流出水量开始迅速上升。他们建议在“高层分区最低卫生器具配水点处静水压,不宜大于0.45Mpa,最大不得大于0.55Mpa”的基础上,采取“配水点处静压大于0.15MPa时”,采取减压措施,值得大家借鉴。
2、热水循环方式的选择,建议集中热水供应系统应保证干管、立管中的热水循环。
造成这一问题的原因是多方面的,既有施工、管理的不当,也有设计的不足。就设计而言,热水循环方式的选择,是影响无效冷水量多少的主要因素之一。目前,\"规范\"中提出了三种热水循环方式,即干管循环,立管、干管循环和支管、立管、干管循环。根据以上分析结果,显然干管循环浪费水量最多。改变这种\"先天不足\"的现象,当前已成为用户迫切的要求。
由于目前我国不少城市实施了计划用水,不少单位为控制用水,避免超标,正纷纷改造供水系统,采取多种有效的节水措施。如北京某大学对学生浴室的无循环热水系统进行改造,增设了回水管,取得了每月节水50m3成效。虽然,采用支管、立管、干管的热水循环方式最为省水,但受经济条件的制约,目前要求全部热水供应系统采用这种供水方式,还难以实现,但对多层定时供应热水系统采用立管、干管循环方式是有必要也是有条件做到的。为此建议设计集中热水供应系统时应保证干管、立管中的热水循环,有经济条件的可做到支管循环。
3、废水再利用
建筑中水工程是节约用水的好措施,既保护了环境,又极大的提高了水资源的利用效率。建筑中水工程设计应作到安全使用、经济合理、技术先进。但对于小型建筑等可实行一些简单可行的废水再利用措施。
拥有1.46万余人的天津大学夏季每个学生每月平均用水3立方米。他们以33号楼作为试点,通过改造洗漱用水的下水管道,收集废水送至楼顶的水箱,作为厕所冲洗用水。33楼过去每月用水量为2000吨,安装这一装置后,每月可回收废水1000余立方米,节水50%以上。这也算作简单的中水工程。
4、重视设计所选水表的设置要求及水表和表前阀门的质量要求
(1)增加小区给水系统水表的设置
它还是合理用水分析和水量平衡测试必不可少的仪表。水量平衡测试是用水单位对本单位用水体系进行实际测试,根据其输入水量与输出水量之间的平衡关系进行分析的工作。目前各城市节水法规中对开展合理用水分析和水量平衡测试工作均有明确的要求。而增加小区进户总水表,通过与各户水表进行水量平衡分析,有利于查出漏水隐患。如上海交通大学徐汇分部,进行水量平衡测试后,查出了不少漏水隐患,经整治给水系统,取得了每月节水3万m3,每年少缴100万元水费的显著成效。深圳方面早已采取此项措施,北京建筑工程学院 在深圳所做的几个小区均设置了总水表,一方面可杜绝漏水隐患,另一方面也是小区物业管理的要求。
(2)水表是法定的计量仪表,其计量值是供水部门向用户收费的凭据。
若水表质量低劣,计量不准,不但将直接影响供水部门和用户的经济利益,还会使为遏制水资源严重透支,利用经济杠杆调整水价和采取用户计划用水,节约获奖,浪费受罚等节水措施因缺乏正确的依据,而不能顺利实施。同时,水表长期使用,由于水质或自身零件磨损等原因,会影响水表的计量精度。据有关部门对我国10个城市1432只在装水表拆回校验,符合±4%要求的,占60.9%,偏快的占33.4%,偏慢的占5. 7%。国家技术监督局已于1991年发文规定,生活用水表只作首次强制检定,限期使用,到期更换。使用期限:口径15~20mm的水表不超过6年;口径25~50mm的水表,不超过4年。而据有关部门调查统计,1998至1999年北京住宅小区和大专院校约有80%以上的用水单位和居民区进水管及家庭进户管表前阀门损坏或锈蚀难以启闭,给水表的拆卸更换带来了很大的困难。虽然目前供水部门对落实国家技术监督局的以上规定,还未作出相应规定和采取有效措施,但随着建筑节水工作的深入开展,水价的逐步调整,用户对水表正确计量的要求,必然越来越强烈。所以,控制阀门的质量要求,以利于水表保证计量的正确,保护用户的利益和节水的积极性。
5、使用合格给水管件及配件、推广新型节水设备
由于管道及阀门泄露问题,采用合格、合理的管材、阀门,给排水设计、施工等方面应严格把关,使用正规厂家的合格产品。
新型节水龙头、节水型马桶、节水型、洗衣机等已推出,这方面的研究一直不断。推广节水器具的使用是开源节流的节水措施之一,以提高广大市民的节水意识,节约宝贵的水资源,解决水资源紧缺问题。节能节水型的设备应为设计首选。
四、总结
建筑业作为我国经济发展的支柱产业,正在飞速发展,随着人民生活质量的提高,对供水量和质的要求正不断扩展,同时实施水的可持续利用和保护,使水资源不受破坏,并能进入良性的水质、水量再生循环,也已成为政府和广大人民群众关注的焦点。这一切都给建筑给排水工程的设计提出了许多新的要求,供水技术先进化的步伐急待加快。
而目前节水最关键的不是建筑节水技术,而是人们节水的意识,人们的用水习惯。据调查目前这种观念尚未真正有效树立。应倡导人们将淡水资源当作一种珍稀资源,节制使用,呼吁全民节水。不久前,河南省刚对用水定额作出了规定,每个月每户用水量超过12吨时,超过的水量按高价取费。
[参考文献]:
建筑给水排水设计规范…………………….……………..中国计划出版社
民用建筑给水排水措施……………….……………….….中国建筑工业出版社
建筑给水排水设计手册……………………….………..…中国建筑工业出版社
关键词:建筑给排水;节能;措施
中图分类号:TL353+2 文献标识码:A
1、前言
目前,我国在建筑给排水专业技术方面取得了很大进步,建筑给水排水设备作为建筑内部结构的重要组成部分,为使给排水系统的运行能耗降低,设计人员在设计时除了要满足人们可居住性和舒适性的要求,并保证人们对水资源的正常需求,不影响排水系统的正常使用及不降低人们的生活质量之外,更应该从节能环保角度予以考虑,利用多种节水技术来减少用水量、提高水资源的利用率,减少不必要的耗水量。
2、建筑给排水节能设计的意义
2.1、建筑给排水节能有利于经济发展
能源是人类生存与发展的重要基础,经济的发展依赖于能源的发展。水源问题在当今社会已经成为全世界共同关注的问题, 水源缺乏已成为制约经济发展的重要因素。建筑行业从建材生产、建筑施工直到建筑物的使用,无时不在消耗着水源。因此在建筑给排水中推广节能技术势在必行。
2.2、建筑给排水节能有利于环境保护
提倡建筑给排水节能,减少污染物的排放也是改善生存环境,提高生活质量的一种有效的方法。
2.3、建筑给排水节能有利于人民生活水平的提高
随着我国现代化建设的不断发展和人民生活水平的提高,人们对建筑的要求向舒适的方向发展。目前,在水资源十分紧张的状况下,节约建筑消耗就显得格外重要。建筑给排水节能设计是建立在满足合理舒适要求的前提下,通过技术水平来实现减少水耗,提高水源的使用效率,使建筑给排水节能的要求得到满足。
3、建筑给排水节能的主要措施
3.1、合理确定用水定额
进行建筑内部给水系统计算,确定最高日用水量、最大小时用水量时,用水定额选取要合理,如果选择过大,通过用水量估算水池(水箱)体积将过大,生活用水在水池中停留时间过长。当水中余氯耗尽后,随着有害生物的生长繁殖,会使水腐败变质,造成水质的二次污染。
3.2、水源选择和供水系统
3.2.1、充分利用市政管网的水压
为了减少供水的流程,减少工程建设的资金投入和人力资源投入,在对建筑内部的用户提供生活用水时,最好采用市政管网供水的形式,利用市政管网的压力直接给用户提供供水需求,当建筑楼层过高,或者用户量过大市政管网不能满足供水需求时,可以在上层建筑物内部安装加压装置,进行局部压力加强,实现上下建筑物的有效供水。而这种上部局部加压的方式,又避免了下部建筑物受到大压力损害,整体上降低了外部压力,实现节能。
3.2.2、开发中水资源
中水利用就是我们常说的水循环利用,即需要投资成本和器材对污水进行二次处理,处理之后二次利用的水我们统称为中水。例如在现实的生活中,我们可以利用洗菜水来冲刷马桶,盥洗用水、洗菜厨房用水等通过过滤机构对这些水进行净化处理,净化之后的水虽然不能够用于生活使用,但是完全可以用于市政绿化工程用水等,这样就实现了水资源的节能。
3.2.3、雨水利用
对于南方的各个城市来说,降雨量比较大,更适合利用雨水收集实现给排水节能建设。常用的利用模式就是将雨水进行收集,再进行二次的过滤,然后将过滤后的雨水用于公厕用水和绿化用水等。建筑物的雨水收集需要在建筑物的周边安装雨水收集管道,将建筑物的雨水统一收集起来,然后通过导管导入到蓄水池,利用统一的过滤形式对雨水进行过滤。
3.3、选择节水设备
一套好的设备能够对水资源的节约产生非常大的作用。例如,通常淋浴喷头每分钟喷水20 多升,而节水型喷头则每分钟只需要9L水左右,节约了一半的水量。可见卫生器具和配水器具的节水性能直接影响着整个建筑节水的效果。所
以,在选择节水型卫生器具和配水器具时,除了要考虑价格因素和使用对象外,还要考察其节水性能的优劣。大力推广使用节水型卫生器具和配水器材是建筑节水的一个重要方面。
3.4、消防贮水池
消防贮水池的设置高层建筑中消防用水量与生活用水量往往相差甚远,消防给水系统的设计流量可能是生活给水系统设计流量的好多倍。由于消防贮水要求满足在火灾延续时段内消防的用水总量,在消防水与生活贮水池合建的情况下,会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,余氯量早已耗尽而造成水质的劣化。所以为保证水池中的水质符合卫生标准,应定期更换贮水池中的全部存水,包括消防贮水。同时,还应注意使消防贮水池尽可能地与游泳池、水景合用,做到一水多用、重复利用及循环使用。
3.5、合理选用变频水泵
变频水泵是目前给排水工程普遍采用的一种设备,利用变频水泵,能够及时的对水资源的利用总量和水温等进行实时的调节,调节后的水资源既能够满足用户的基本需求,又不会造成浪费。变频水泵主要是根据变频箱显示的数据,进行人工的数值预定,然后水泵即可按照设置的数值进行自动操作。不仅能够节约热水加热过程中的能源消耗,还能够降低电能消耗。
3.6、采用新技术新设备
3.6.1、使用延时性或者是光电式配水设备
延时性或者是光电式配水设备主要包括各种制式的水龙头,大、小便器等配水设备,它们在使用一段时间之后能够自行关闭,以避免由于长期流水而导致的水资源浪费现象。同时,其出水时间通常能够在一定的范围内可控,但是一旦固定之后将难以改变,一般较适合于使用性质较为单一的场所,诸如码头、车站和学校等场所。而光电控式水龙头能够克服这个缺点,且不需要触摸,但是其价格较高,推广范围存在一定局限。
3.6.2、热泵热水器系统的应用
针对新建的建筑进行热水供给系统的循环方式选择时,应该综合考虑工程施工成本以及节水效果,然后在对建筑的标准、性质以及地区经济等多种情况进行考虑之后,选用立管循环或者是支管循环的方式,尽量减少由于冷水无效而导致的浪费。再次,还可以根据地区采用热泵,属于新兴的节能型环保设备,它能够吸收空气中的热量,利用制冷剂温差来吸收热量并利用压缩机做功。该系统主要是获得50℃左右的生活用水,具有热效率高、能源可再生的优点。
3.6.3、大力推广使用太阳能热水器
太阳能是一种可再生的洁净能源,被越来越多的应用于热水供应系统中。太阳能热水器主要是基于光热转换的原理,将太阳光转换成为热能,给日常生活提供采暖和洗浴的热水。由于太阳能的辐射能数量很大、时间长而稳定,运行费用低且使用寿命长,在热水供应系统中得到广泛的应用。在设计选型的过程中,可以采用太阳能热水器以及热泵热水器来取代传统的燃油、燃气以及电热水器和热水设备。据有关方面统计:用电热水器洗澡的费用约为0.62元/次,而利用太阳能热水器的费用仅0.31元/次。使用太阳能热水器,在节约电能的同时,也减少了燃煤发电废气的排放量。
3.7、控制与计量
在建筑给排水工程的节能过程中,应根据其具体的节能目标,节能建筑规模等情况,对其进行相应的自动化监控子系统的配置,对给排水的设备进行监视或控制等。通过相应的智能手段,例如用水计量,给水温度或系统水质等方面的具体分析,对相关设备的运行状态进行实时监控,已达到日常消耗的降低,使其节能效益达到最大化。在生活用水方面,针对生活用水共给的自身特点,应要求增压设备具有连锁状态显示及故障报警等功能。可根据水箱中的水位高低,或者回水的温度对其进行自动切换、连锁启停控制或者直接进行手动控制。
5、结束语
随着科学技术的发展,建筑给排水节能的新材料、新设备、新工艺也会越来越多,工程设计师在建筑给排水系统的设计过程中,基于设计规范的标准上,还应考虑从节水节能的角度出发进行科学、合理的设计,并充分利用新的节能设备技术,实现水资源的可持续利用。
参考文献:
[1]陈特,李毛.建筑给排水工程节水及节能措施探讨[J].山西建筑,2011(31).