建筑给排水设计中节水节能新技术的应用
关键词：建筑给排水，节水，节能，新技术
一：前言随着全面建设小康社会的逐步推进，建设事业迅猛发展，建筑能耗和用水量迅速增长，因此，在满足用水安全性、经济性的前提下，应充分考虑节水、节能，避免水资源和能源的浪费。
目前，建筑给排水系统中资源浪费因素:①无计量设施；②未采用节水型卫生器具和给水配件；③管网超压；④未充分利用中水/雨水；⑤管道接口、阀门泄漏。
二：建筑给排水节水新技术
2.1推广应用新型节水设备
2.1.1推广使用优质管材、阀门
采用新型管材管件如铝塑复合管、PE管、PVC-U管，使用低阻力阀门和倒流防止器等，一方面减少漏水渗水情况，改善了水质；另外一方面也减少管道局部水头损失。
2.1.2推广使用节水型卫生器具和配水器具
一套好的设备能够对水资源的节约产生非常大的作用。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。举例如下：
a：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，节水龙头的节水效果越明显。因此，应在建筑中安装使用节水龙头，以减少浪费。
b：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；冲洗大便时，冲水量为9L左右。
c：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。
2.2控制超压出流
《建筑给水排水设计规范》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静水压不宜大于0.45MPa,特殊情况下不宜大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，应有效控制，充分节能。
2.3开发第二水资源——中水
中水是指将生活污水作为水源，经过适当处理后作杂用水，其水质指标间于上水和下水之间的水。
目前中水回用处理工艺采用的方法大致可分为三类：生物处理法、物理化学处理法、膜处理法。中水处理的工艺流程主要取决于中水水源和中水的用途，中水水源不仅影响处理工艺的选择，而且影响处理成本，因此，中水水源的选择十分关键；目前，我国主要以小区生活污水作为中水水源，所处理的中水主要用于浇花、冲厕、洗车等。当以小区生活污水作为中水水源时，一般可采用生化＋消毒工艺，具体如下：源水→水力筛→调节池→生化池→过滤池→消毒池→储水，处理工艺设施可根据现场具体情况，设计成地上式或地埋式结构。另外当中水处理规模较小时，可采用一体化设备，如组装式中水回用设备或者MBR生物膜反应器等，膜生物反应器又称MBR生物反应器，是将膜分离技术与生物处理工艺相结合而开发的新型系统。膜生物反应器从整体构造上来看，是由膜组件及生物反应器两部分组成，应用于膜生物反应器废水处理工艺中的膜是微滤膜或超滤膜，结构型式多采用中空纤维式、平板式等。MBR生物反应器有以下几个优点：出水水质好、工艺参数易于控制、设备紧凑，占地少、易于自动控制管理。如北京丽思卡尔顿酒店使用MBR处理系统的中水处理系统能力220吨，处理后的中水将直接用于酒店客房冲厕。中水系统成功投运后，每年可以节水6万多吨。
2.4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。
污水回用常作为节水的重要措施，越来越引起人们的重视，且逐渐被人们所接受。如在北京，凡是新建的建筑面积2万m2以上的宾馆、饭店、公寓等；建筑面积3万m2以上的机关、科研单位、大专院校和大型文化、体育等建筑；建筑面积5万m2以上或可回用水量大于150m3/d的居住区和集中建筑等均要求配套建设中水处理站或中水机房，将沐浴、盥洗、洗衣等优质杂排水收集处理后供冲厕、绿化、洗车等。但是在许多工程中，中水的回用量与中水用水量常不平衡，造成在中水池中补充大量的生活用水。根据《建筑中水设计规范》GB50336－2002(以下简称《中水规范》)第3.1.4条中“各类建筑分项给水百分率”，办公楼盥洗用水仅占生活用水的40％－34％，冲厕用水仅占生活用水的60％－66％。根据《中水规范》公式3.1.4，计算该类建筑的中水原水量约占总生活用水量的32.4％－27.5％；而3.1.5条规定“用作中水水源的水量宜为中水回用量的110％－115％。”可见中水的回用量远远小于中水用水量，即大量的生活用水注入中水池，尤其在夏季，集中空调补水、绿化用水等用水的增加，大量的生活水泄压后再加压，不仅造成能源浪费，而且将自来水混入中水管网，致使中水的运行成本大大提高。
在上述中水用水量较大、回水量较小的建筑，如能利用中水处理设施处理屋
面汇集的雨水，或通过良好收集措施汇集的绿地雨水作为中水补水，不但具有广
泛的社会效益也将具有较好的经济效益。
雨水经初期弃流后水质比较稳定，以去除COD和悬浮物为主，采用物化法处理后即可使用。因此，雨水处理工艺与中水处理工艺相比要简单，其过滤、絮凝等后处理工艺相同，仅是雨水的来水量不均匀，需要较大的雨水收集池兼做沉淀池，而中水的调节池的调节容积一般为日处理水量的30－50％，所以可在原有的中水处理工艺上增加一个较大的雨水收集池，及能够满足最高日补充水的雨水调节池。
通过中雨水的综合利用，一方面缓解了我国水资源匮乏的境况，开辟了第二水源，有效节省了宝贵的淡水资源，同时中雨水回用又抑制了污水的排放，大大减轻了自然水体的污染范围和程度，降低了环境治理的费用，因此具有环境效益，经济效益和社会效益。
2.5真空节水技术
真空技术运用于排水工程，用空气代替大部分水，依靠真空负压产生的高速气水混合物，快速将洁具内的污水、污物冲洗干净，达到节约用水、排走污浊空气的效果。真空卫生排水系统在国内虽起步较晚，但通过各方比较分析，虽然在造价上比传统的排水方式高20％～30％。但节能节水与运行维护，以及在环境保护方面具有非常明显的优势。因此真空卫生排水系统有理想的发展前景。
三：节能新技术
3.1高层建筑中应充分利用市政给水管网的可用水头H0
合理利用市政管网压力，采用分区供水方式，底层用水点充分利用市政压力供给，可以减少二次加压能耗。
在条件允许的时候中高区用水点宜采用（无负压供水）管网叠压供水设备，从供水管网直接吸水，可充分利用市政管网的压力，降低能耗。相对于传统设水池水箱的供水方式，无负压有以下优点：1.使用无负压给水设备可取消水池及水箱，节省投资；2.可减少污染；自来水在水池及水箱内增加停留时间，水中余氯余量低，微生物含量高，使用新型设备后水质同自来水；3.可节省大量能源；无负压变频设备完全利用原有市政管网压力供水，降低了能耗；4.可减少水资源浪费，由于传统方式中，水池、水箱均为混凝土结构，渗水、跑水、漏水、蒸发不可避免，而且水池、水箱需定期清洗，需要大量清洗水。因此在外部条件许可的情况下推荐采用无负压设备。
3.2热水供应系统的节能
集中生活热水供应系统的热源宜首先采用工业余热，废热，地热以及太阳能。太阳能作为清洁能源，取之不尽，用之不竭，是节能的重要途径，太阳能热水器是由集热器、储水箱、给水箱、循环管、循环泵、配水管等组成。在年日照时间大于1400h，水平面年太阳辐射大于4200MJ（m2/a）的地区均适合推广太阳能热水器。太阳能热水供应系统运行经济、节省能源消耗，没有二次污染问题，设备、管理简单，维护运行简单、安全，但集热面积大，受天气影响大，须与其他加热方式结合使用。
在具有可再生低温能源的地方可采用热泵热水供应系统，热源选择很广泛，常见有空气、地下水、地表水热源等，或者可以采用城市污水，再生水作为热源，热泵系统高效节能环保的特点。其中污水热源系统尤为突出。
污水源热泵系统的节能效果表现在一次能源利用效率上。由于城市污水温度比室外空气温度、地下/表水温度、土壤温度、海水温度等更有利于减小热泵制冷热力循环温区，从而使得污水源热泵空调系统的制热和制冷性能都高于其它热泵系统。东京Koraku1-chome污水源热泵空调系统的制热性能比气源热泵和水源热泵相比提高60%，比空气源热泵节省电能20%；秦皇岛某污水处理厂污水源热泵系统全年运行费用比电制冷加燃油锅炉低60%；北京地区污水源热泵系统的总运行费用是地下水源热泵系统的70%、是燃气加空冷空调系统的45%，而初投资是地下水源热泵系统的80%；北京某大型城市广场采用污水源热泵供热系统，其年运行费用是空气源热泵的62.5%、是电热锅炉的23.6%、是燃气壁挂采暖炉的57.6%、是溴化锂直燃机的57.8%。可见，污水源热泵系统比现有其它冷热源具有较大的节能效果和较低的运行费用。
四：结束语
根据上述建筑给排水节水节能潜能很大，若能充分利用新型热源及管网余压和充分使用节水型卫生器具、中雨水回用及其他节能方式，可节约许多能量及用水量，符合国家建设资源节约型社会的需要。
五：参考文献
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