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芻議建筑給排水之節能環保設計

文檔作者：胡蓉文檔來源：江蘇現代建筑設計有限公司		點擊數：	更新時間： 2021年02月23日
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·6· 建材與節能
芻議建筑給排水之節能環保設計
胡蓉
（江蘇現代建筑設計有限公司，江蘇泰州 225300）
摘要：隨著經濟的發展，大家的環保意識在不斷加強，居民對
生活與居住環境的要求很高，建筑給排水設計中要全面考慮環保節
能問題，減少人為浪費，為國家的經濟建設作出貢獻。本文將從節
約用水、節省能源等方面，探討如何利用現有的新技術、新材料、
新設備和新工藝，實現建筑給排水的節能環保設計。
關鍵詞：建筑給排水；節水；節能；環保；設備
1 建筑給排水系統中的資源浪費現象
1.1 超壓出流現象
何為建筑內部給水系統的壓力？即能將需要的水量輸送到建筑
物內最不利點的用水設備處，并保證有足夠的工作水頭。所謂的衛
生器具給水額定流量是指按照衛生器具用途和使用要求而規定的衛
生器具給水配件單位時間的出水量，最低工作壓力是為基本上滿足
衛生器具使用要求而規定的給水配件前的工作壓力。給水配件前的
壓力大于最低工作壓力，給水配件在單位時間內的出水量超過額定
流量的現象，稱超壓出流現象，該流量與額定流量的差值為超壓出
流量。為了滿足最不利點水頭的要求，超壓出流現象必然存在。超
壓出流現象不但會破壞給水系統中水量的正常分配，因超壓出流的
水未產生任何效益，即為無效水量。而且當水壓過大時，水龍頭啟
閉時易產生水擊及管道振動，使得閥門和給水龍頭等磨損較快，縮
短使用壽命，并可能引起管道連接處松動漏水，加劇了水的浪費。
在高層建筑中，高區的供水還必須由水泵提供，提升這部分無效水
量又直接造成了電能的浪費。
1.2 給水管道及附件的損壞導致水量浪費
由于管道的老化及生銹，閥門、水表等的破損而導致水量的損
耗，使得水管道在管子接縫處及法蘭、閥門連接處均有不同程度的
漏水現象。尤其是埋于地下的管道破裂漏水更不易被發現，造成了
極大的水資源浪費，還有就是給水附件的不合理選擇，造成實際出
流量遠大于需要的用水量，造成水量的浪費。
1.3 加壓貯水系統選擇不合理造成浪費
目前，新修高層建筑的消防加壓系統一般都是單獨設置，系統
選擇不合理會造成工程建設和設備投資及運轉的費用過高。水池的
容積確定和分格很關鍵，否則多座貯水池的消防貯水及定期換水也
造成了嚴重的水電資源的浪費。再加上一些設計人員只求符合設計
規范，沒有考慮到設備及管道的投資以及后期運轉上的資源消耗，
比如給水方式選擇的不合理、給水分區的不合理以及選擇水泵機組
的不合理，都造成了不同程度資源的浪費。尤其以水泵機組選擇不
合理造成的資源浪費最為嚴重，因為水泵機組的運轉是靠電能維持，
在整個給水工程中95％～ 98％的電能是用來維持水泵運轉的，因
此在設計時這方面必須引起重視。
2 建筑給排水系統的節水設計
建筑給排水中節水的重點在于衛生器具及其給水配件、屋頂水
箱浮球閥、水表、控制超壓出流、完善熱水供應循環系統、建筑中
水等方面。
2.1 采用新型衛生器具及其配件
老的衛生器具特別是大便器沖洗水箱耗水量大，衛生器具給水
配件的密封性和耐用性差，經常造成“跑、冒、滴、漏”等現象，造
成了水資源的巨大浪費。而新型的衛生設備如JS 型虹吸式高效節水
型坐便器，每次沖洗水量僅為5L，可節水50％；無水型小便器可節
水100%；公共浴室采用單管恒溫供水配合腳踏閥淋浴器、光電淋浴
器、手拉延時自閉淋浴器等，比一般雙管淋浴器可節水20％～ 50％；
陶瓷芯水龍頭密封性能好，開關數萬次無滴漏，節水效果十分顯著。
2.2 屋頂水箱浮球閥
屋頂水箱浮球閥繼閥芯兩步到位的配重逆開式浮球閥之外，又
出現了雙筒浮球閥、液壓式浮球閥和呼吸閥，最具特點的是導閥控
制型浮球閥，兼有浮球閥、減壓閥、止回閥、流量控制閥、泄壓閥
等多種功能。這些新式浮球閥克服了傳統產品開關不靈的現象，減
少了溢流。
2.3 水表的設置要求及水表和表前閥門的質量要求
小區給水系統水表的設置是合理用水分析和水量平衡測試必不
可少的儀表。水量平衡測試是用水單位對本單位用水體系進行實際
測試，根據其輸入水量與輸出水量之間平衡關系進行分析的工作。
目前各城市節水法規中，對開展合理用水分析和水量平衡測試工作
均有明確的要求，而增加小區進戶總水表，通過與各戶水表進行水
量平衡分析，有利于查出漏水隱患。若水表質量低劣，計量不準，
不但將直接影響供水部門和用戶的經濟利益，還會使水資源嚴重透
支。同時，水表長期使用，由于水質或自身零件磨損等原因，會影
響水表的計量精度。據有關部門對我國10 個城市1，432 只在裝水
表的拆回校驗，符合±4% 要求的占60.9%，偏快的占33.4%，偏
慢的占5.7%。因此，要控制閥門的質量要求，以利于水表保證計
量的正確，保護用戶的利益和節水的積極性。
2.4 控制超壓出流
在我國現行的《建筑給水排水設計規范》中，雖對給水配件和
入戶支管的最大壓力作出了一定的限制性規定，但這只是從防止因
給水配件承壓過高而導致損壞的角度來考慮，而并未從防止超壓出
流的角度考慮，因此壓力要求過于寬松，對限制超壓出流基本沒有
起到作用。如果設計時沒有考慮這一方面的話，會造成極大的水資
源浪費。因此，應根據建筑給水系統超壓出流的實際情況，對給水
系統的壓力作出合理限定。
《建筑給水排水設計規范》第3.3.5 條規定，高層建筑生活給
水系統應豎向分區，各分區最低衛生器具配水點處的靜水壓不宜大
于0.45MPa，特殊情況下不宜大于0.55MPa。而衛生器具的最佳使
用水壓宜為0.20 ～ 0.30MPa，大部分處于超壓出流狀態。根據有關
數據研究，當配水點處靜水壓力大于0.15MPa 時，水龍頭流出水量
明顯上升，建議高層分區給水系統最低衛生器具配水點處靜水壓大
于0.15MPa 時，采取減壓措施。
2.5 完善熱水供應循環系統
隨著人們生活水平的提高，小區集中熱水供應系統的應用也得
到了充分發展，建筑熱水循環系統的質量也逐漸變得越來越重要了。
大多數集中熱水供應系統存在嚴重的浪費現象，主要體現在開啟熱
水裝置后，不能及時獲得滿足使用溫度的熱水，而是要放掉部分冷
水之后才能正常使用。這部分冷水未產生應有的使用效益，因此稱
之為無效冷水。這種水流的浪費現象是設計、施工、管理等多方面
原因造成的，如在設計中未考慮熱水循環系統多環路阻力的平衡，
循環流量在靠近加熱設備的環路中出現短流，使在遠離加熱設備的
環路中水溫下降；熱水管網布置或計算不合理，致使混合配水裝置
冷熱水的進水壓力相差懸殊，若冷水的壓力比熱水大，使用配水裝
置時往往要出流很多冷水，之后才能將溫度調至正常。同一建筑采
用各種循環方式的節水效果，其優劣依次為支管循環、立管循環、
干管循環，而按此順序各回水系統的工程成本卻是由高到低。修訂
后的《建筑給水排水設計規范》（GB50015—2003）第5.2.10 條提
出了兩種循環方式，即立管、干管循環和支管、立管、干管循環，
強調了循環系統均應保證立管和干管中熱水的循環，對節水、節能
有著重要的作用。因此，新建建筑的集中熱水供應系統在選擇循環
方式時，需綜合考慮節水效果與工程成本，根據建筑性質、建筑標
準、地區經濟條件等具體情況選用支管循環方式或立管循環方式，
盡可能減小乃至消除無效冷水的浪費。
2.6 開發第二水資源——中水
中水來源于建筑生活排水，包括人們日常生活中排出的生活污
（下轉第17 頁）
建材與節能 ·17·
5.2 社會效益
在施工過程中從工期、質量、經濟等各方面均得到了建設、設
計、監理等單位的好評，樹立了企業的良好形象，為企業在市場競
爭中增加了活力。
施工中震動噪聲污染、粉塵等公害得到了最大程度的降低，社
會效益和環境效益顯著。
陶土板幕墻規格精確，性能恒久穩定，便于推廣，適合工廠集
成和規模化生產，所用材料可回收加工，有利于推進建筑產品的能
源再生循環利用，陶土板自身的自潔功能使建筑維護更輕松，后期
維護費用低廉，不易吸附灰塵，污物不易沉積，雨水沖刷即可自潔，
節省幕墻周期的清潔費用。
與同類工程相比，施工簡單，工程進度快，能縮短建設周期，
所用材料屬于低耗能，材料環保，建成后節能效果顯著，符合當前
節能環保降耗的社會主題。
6 應用實例
深圳市檔案中心一期工程，位于福田區梅林中康片區，建筑面
積約9.2 萬平方米，最高標高102.9m，幕墻面積7 萬多平方米，其
中辦公樓和公共服務樓部分有共計9，400m2 的開放式陶板幕墻。
標準陶板規格為306mm×1200 mm×18mm。該工程面板安裝速度快，
幕墻整體外觀質量好。
控制轉換為工頻控制、新啟的水泵由零至變頻軟啟動供水等的一個
時間差，這個時間差會造成供水系統的流量和揚程波動（這個時間
差根據若干次試驗為36 ～ 180s）。當低谷用水量不及單臺水泵最
大流量20％的時候，宜設置小流量泵進行小流量時的自動切換，另
外還應考慮夜間小流量用水的供水問題。根據調查和實測數據分析，
變頻給水系統不一定要按照最大秒流量選擇水泵，一般建議采用按
最大小時平均秒流量設計，再設一臺有效調節水溶劑180 ～ 360s
需水量的氣壓水罐。再或是按最大小時平均小流量乘以1.4 系數，
使其接近測試的最大5min 平均秒流量的發生周期值，再加一臺氣
壓水罐，其調節容積大于等于20s 最大需水量貯備，使其參與調節
用水量變化。
3.2 熱水供應和太陽能利用
熱水供應系統可采取的節能措施主要有：降低使用溫度（熱水
在管道和設備中的熱損失與配水點要求的水溫成正比，降低使用溫
度可減少能耗）；減少熱水耗量，在滿足使用要求的前提下減少流率；
采用高效能的保溫材料減少熱損失；提高換熱器的傳熱效率；采用
節能型產品；開發利用新能源等。太陽能作為一種取之不盡、用之
不竭的清潔安全的新能源，被越來越多地應用于熱水供應系統。利
用太陽能的直接加熱設備有真空管式、熱管式及平板式集熱器，其
集熱效率高，保溫性能好，受環境影響小，全自動運行，操作簡單
且維護方便，可全年使用。在太陽能熱水系統設計中，應注意以下
幾個方面的問題：（1）集熱器的選用根據實際情況考慮其抗凍性能、
抗熱沖擊性能、承壓能力等因素；（2）寒冷地區應采取可靠的防
凍方式；（3）集熱應因地制宜地綜合應用串聯、并聯方式使水流
平衡；（4）必要時采取輔助加熱方式。
4 結語
隨著我國城市經濟的高速發展，在城市新建或改建小區，確保
給排水管網的安全、環保、可持續發展，為人們創造良好的生活休
閑環境非常重要。設計者在設計當中應關注一些細節，本著對人的
關懷，人與自然、社會的和諧共處以及環保、節水、節能的設計意
識，堅持可持續發展的原則，這樣才能使給排水設計工作在新的形
勢下有所作為。
（上接第6 頁）
水和生活廢水。生活廢水包括冷卻排水、沐浴排水、盥洗排水、洗
衣排水及廚房排水等雜排水，不含廚房排水的雜排水稱為優質雜排
水。中水指的是各種排水經過處理后，達到規定的水質標準，可在
生活、市政、環境等范圍內雜用的非飲用水。
在我國的建筑排水量中，生活廢水所占份額為住宅69%，賓館、
飯店87%，辦公樓40%。如果收集起來經過凈化處理成為中水，用
做建筑雜用水和城市雜用水，如沖廁所、道路清掃、城市綠化、車
輛沖洗、建筑施工、消防等，從而替代出等量的自來水，這樣就相
當于增加了城市的供水量。
3 建筑給排水系統節能設計
節能是我國經濟發展中的一個重要措施，從某種意義上說，節
能的就是環保的。在建筑給排水的設計中，除對系統進行合理布置、
精心計算外，二次供水設備的選擇和熱水供應系統是節能的重點。
3.1 二次供水設備的選擇
由于在傳統的水泵—水箱供水方式中水質易受污染，所以二次
供水已越來越多地被氣壓罐供水和變頻調速供水所取代。其中變頻
調速設備是20 世紀90 年代以來迅速發展并得到廣泛應用的供水方
式，它采用變頻器改變電機的供電頻率，根據用水量的大小實現對
水泵的無級調速和循環軟起動。變頻設備已從最初的恒壓變量供水
發展到變壓變量、變頻氣壓供水等方式。變頻調速給水系統是節能
的設備，它把水泵特性曲線中的多余功通過變頻器調頻節約下來，
即把水泵可供的多余流量、多余揚程的功節約下來。變頻調速有一
定的變頻范圍，應按照水泵效率曲線使水泵長期運行在高校區。變
頻調速范圍應該設置在水泵供水量的25%~100% 之間（這里可不考
慮揚程變化）。小于25% 的水泵供水量時，則水泵工作效率就會
落到低效區，則該給水系統不單不能節能，反而會浪費能量。因此，
在進行變頻調速給水系統設計時，確定設計流量是非常重要的一點，
而設計流量的確定又與設計對象實際用水量的變化范圍、最大與最
小流量的比值、有無調節瞬間流量變化的措施等有關。特別是我國
變頻調速給水系統大多采用設置一臺變頻器，通過微機控制多臺水
泵進行變頻調速供水的方式，因此在水泵切換過程中，會出現變頻
低碳建筑應從各地的實際出發，采取適度的技術和產品，讓技
術和產品相匹配，不只是包括造價，還有各方面功能都需要用低碳
理念設計出來，建設綠色低碳家園是我們共同追求的目標。
參考文獻：
[1] 安迪·福特. 低碳建筑的未來. 世界建筑，2010（2）
[2] 洪鴻. 節能建筑·綠色建筑·低碳建筑[J]. 建筑，2010（7）
[3] 朱慧明. 綠色低碳建筑的意義及其發展現狀[U]. 中國新技術
新產品，2010（8）
（上接第13 頁）
后的社會發展中，人類社會的可持續發展將是一項極為緊迫的課
題，低碳設計必會繼承現代主義設計的思想精華并發揮其關鍵性
的作用。從世博會展示的未來住宅上看，低碳、環保、生態、智
能已經成為未來之家的基本要素。一位在城市最佳實踐區觀展的地
產專家表示，“未來房地產建設項目必須和自然環境融合到一起，
進一步使用新型節能環保建材，充分利用自然資源，發展生態建筑、
綠色建筑。”在中國。低碳建筑思想越來越受到重視，國家已把它
寫進發展規劃中。

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