高層節(jié)能建筑給水論文

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1近幾年高層建筑供水設(shè)計(jì)的常規(guī)作法

分區(qū)供水的主要依據(jù)仍然按《建筑給水排水設(shè)計(jì)規(guī)范》中的條款執(zhí)行，但在《民用建筑節(jié)水設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》4.1.3條，要求‘分區(qū)內(nèi)低層部份應(yīng)設(shè)減壓設(shè)施保證各用水點(diǎn)處，供水壓力不大于0.2MPa（動(dòng)壓）’。此處明確提出了用水點(diǎn)供水點(diǎn)的動(dòng)壓要求，顯然這一要求具有重要的節(jié)能意義，如何在設(shè)計(jì)中去體現(xiàn)？目前又如何結(jié)合前面所講的隱形浪費(fèi)來一并考慮？據(jù)我所知，比較多的同志還未引起注意，認(rèn)為動(dòng)壓與靜壓差不多，基本上仍按原有的習(xí)慣作法，那么新標(biāo)準(zhǔn)要求各用水點(diǎn)供水壓力（動(dòng)壓）不大于0.2MPa．有何實(shí)際意義？這正是規(guī)范和新標(biāo)準(zhǔn)給我們提出新課題。

2近幾年高層建筑供水系統(tǒng)中存在的不足和問題

（1）給水設(shè)備的水量、水壓要求欠明確，而且高低幅度較大，有關(guān)規(guī)范和設(shè)備要求都不盡相同，加之人們總希望安全性高一些，因此，給水系統(tǒng)出現(xiàn)大馬拉小車的情況是較為普遍的，這也就為潛在的隱性電耗浪費(fèi)提供了條件。我們以一般的水嘴d15為例，面盆洗滌及廚房水嘴，動(dòng)壓0.1MPa，流量不小于0。15l/s，但浴盆水嘴動(dòng)壓0.3MPa，流量不小于0.3l/s。壓力差為3倍、流量差為2倍?！蹲≌ㄖ?guī)范》GB50368---20058.2.4分戶用水點(diǎn)給水壓力，不小于0.05MPa，入戶管的給水壓力不應(yīng)大于0.35MPa，只有壓力要求而無水量要求，從壓力要求也基本上差3倍。而一般住宅浴盆面盆水嘴都有，肯定是以浴盆水嘴選用，低位區(qū)流量0.3L/s及動(dòng)壓都大于0.3MPa以上，只能人為操作減壓控制。

（2）比較多的高層建筑給水分區(qū)偏大，減壓閥使用過多。給水分區(qū)偏大特別是一些略大于40m及其倍數(shù)的高層建筑，取大的分區(qū)，節(jié)省部分基建投資，但以多設(shè)減壓閥來滿足壓力要求。顯然一邊加壓一邊減壓降是不符合節(jié)能原則。當(dāng)然，合理分區(qū)是以經(jīng)済合理性和技術(shù)可行性判定，有一個(gè)比較合理的度，決非分區(qū)越多越好，也不是分區(qū)越少越好。

（3）建筑物內(nèi)給水支管一般均采d15，規(guī)范上要求水流速度≤1.0m/s，若分區(qū)偏大，其分區(qū)內(nèi)的動(dòng)壓損失較小，也必然造成分區(qū)內(nèi)的低位區(qū)動(dòng)壓增大，會(huì)造成使用不便或增加減壓閥。

（4）各分區(qū)的加壓泵站，一般都采用恒壓變流量的變頻泵。它具有恒定壓力隨流量變化而自動(dòng)變頻運(yùn)行，具有較好的節(jié)能效果。但由于住宅用水量變化很大，最大用水（中午與晚間做飯時(shí)）與最小用水量（晚上12時(shí)后至晨6時(shí)）差近乎零。所以，有的設(shè)計(jì)仍采用工頻泵‘兩用一備’的方式，用于變頻泵是不恰當(dāng)?shù)模坏还?jié)能反而增大能耗。正確的作法應(yīng)按《微機(jī)控制變頻調(diào)速給水設(shè)備》JG/T3009要求的成套設(shè)備。

（5）室內(nèi)給水管材選擇，大都采用非金屬塑料管（PE管），對(duì)多層建筑而言是比較合適的，但對(duì)高層建筑的中高區(qū)，壓力在1.0MPa或以上，是否仍選用高強(qiáng)塑料管？值得商榷和研討，這里邊存在價(jià)格較髙和安全問題。

（6）室內(nèi)給水管道水力計(jì)算，大都按規(guī)范列表中不同管徑的流速選定。但一般設(shè)計(jì)中用的塑料管，仍用鋼管計(jì)算流速，這顯然是不恰當(dāng)?shù)?，n值的不同水頭損失相差較大，管道沿程損失增大很多，造成選泵及動(dòng)壓計(jì)算的虛加，為大馬拉小車提供了依據(jù)。

（7）在建筑給水中，對(duì)豎向分區(qū)與管材選用的經(jīng)済比較，以前很少在工程中使用，一則當(dāng)時(shí)高層建筑不多、體量不大；二則對(duì)‘隱性能耗’不夠重視。現(xiàn)在高層建筑很多，應(yīng)該提到日程上了，可參照市政給水的方式，靜態(tài)比較：管道投資與20年電費(fèi)相比，取其小者；動(dòng)態(tài)比較：A=1.4QHS+【（C+i）Ni/（1+i）N-1】C取小者A---管道年成本（元/m.年）。Q---管道流量（m3/d）H---每m管道水頭損失（m/m）S---電費(fèi)單價(jià)（元/KWH）i---投資收益率（%）一般取6%N---計(jì)算年限一般取20年C---單位長(zhǎng)度管道綜合投資（元/m）

3水嘴、坐便器國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的踐行意義

2011年7月日實(shí)施的水嘴、坐便器國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB25501、02----2010，并有兩條強(qiáng)制性條文，這樣的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)還是第一次。以水嘴為例，流量均勻性△F應(yīng)不大于0.1L/s，用水效率限定值為3級(jí)（0.15L/s），動(dòng)壓（0.10±0.01）MPa。這就明確了設(shè)備選用統(tǒng)一要求，為設(shè)備的節(jié)能提供了基本要求，設(shè)計(jì)就有了可靠依據(jù)。隨著各種設(shè)備國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的頒布，使用廣泛的常用設(shè)備，將會(huì)大大減少隱形浪費(fèi)，節(jié)省大量隱形能耗，經(jīng)済效益十分巨大。在《民用建筑節(jié)水設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》GB50555---20104.1.3條文說明中，就配水點(diǎn)供水壓力（動(dòng)壓）不大于0.2MPa，與以前設(shè)計(jì)的普通水嘴作過實(shí)測(cè)比較：普通水嘴半開和全開，Q=0.42、0.72L/s，實(shí)測(cè)動(dòng)壓P=0.24、0.5MPa，靜壓均為0.37MPa；節(jié)水水嘴半開和全開Q=0.29、0.46L/s，實(shí)測(cè)動(dòng)壓P=0.17、0.22MPa，靜壓均為0.3MPa。兩相比較，（雖然此節(jié)水水嘴與國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)水嘴還有差距）但與國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)水嘴額定流量q=0.15L/s都大很多，說明安全性過髙，浪費(fèi)能耗巨大的實(shí)證。

4梳理現(xiàn)狀、分析原因、采取措施，將‘隱性浪費(fèi)’變成節(jié)能效益

前面就高層建的給水分區(qū)、規(guī)范要求、常規(guī)設(shè)計(jì)、設(shè)備選型、存在問題，進(jìn)行了簡(jiǎn)單的梳理和分析，在此基礎(chǔ)上結(jié)合新標(biāo)準(zhǔn)的要求，提出以下改進(jìn)措施和建議，力求在減少隱形浪費(fèi)上作點(diǎn)努力，為節(jié)能增加點(diǎn)效益。

（1）人人都應(yīng)提髙節(jié)能認(rèn)識(shí)。設(shè)計(jì)單位、建設(shè)單位和管理單位，都要把節(jié)能意念落實(shí)到具體工作中，不能僅滿足于供水不出事故，能自動(dòng)供上水的表面安全，要從安全運(yùn)行中分析各種工況能耗，減少隱性浪費(fèi)，提髙節(jié)能效益。

（2）合理分區(qū)與動(dòng)壓要求。前面已經(jīng)提到，高層豎向分區(qū)供水，基本按規(guī)范規(guī)定靜壓40m左右設(shè)計(jì)，沒有涉及動(dòng)壓要求。但在《民用建筑節(jié)水設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》4.1.3條要求各用水點(diǎn)供水壓力（動(dòng)壓）不大于0.2MPa。這就是說按規(guī)范靜壓40m左右分區(qū)，分區(qū)內(nèi)最高（低位區(qū)）動(dòng)壓至少在50--60m以上，扣除管道損失，又比較多的低位區(qū)動(dòng)壓肯定都在0.2MPa以上，都需設(shè)減壓閥。分區(qū)內(nèi)減壓閥過多不但耗費(fèi)能耗，而且設(shè)備投資必然增大、建筑空間減小（減壓閥占用空間、設(shè)備費(fèi)較高）。將問題反過來思考，靜壓40m左右的分區(qū)范圍是否偏大？這是值得商榷和探討。我認(rèn)為給水豎向分區(qū)從靜壓40m左右減至30---35m是可行的。對(duì)具體工程而言，分區(qū)增加的投資與五年節(jié)省電費(fèi)比較后確定。

（3）國(guó)家盡快頒布各種常用衛(wèi)生設(shè)備標(biāo)準(zhǔn)，統(tǒng)一明確設(shè)備的動(dòng)壓與流量要求，避免標(biāo)準(zhǔn)不一，各行各素，減小能量消耗。

（4）分區(qū)內(nèi)各用戶支管不宜都按d15設(shè)計(jì)，宜根據(jù)分區(qū)高位、低位不同，采用不同的管徑。高位區(qū)動(dòng)壓小，管徑可大點(diǎn)；低位區(qū)動(dòng)壓大，管徑可小一點(diǎn)，加大阻力損夫，降低動(dòng)壓，減少減壓閥數(shù)量和節(jié)省投資。對(duì)具體工程而言，可視分區(qū)部位，進(jìn)行管段和出水點(diǎn)動(dòng)壓計(jì)算后確定管徑。

（5）分區(qū)給水的加壓設(shè)備，目前大都還是采用地下式恒壓變流量的變頻泵供水（正在研制中的變壓、變流量變頻泵，如能投入使用，那肯定是對(duì)給水節(jié)能的重大貢獻(xiàn)）。推行一段時(shí)間的減少二次污染和利用管網(wǎng)余壓的疊壓給水，由于需主管部門和供水部門審批和管網(wǎng)條件要求，工程上采用漸少。恒壓變流量變頻泵的選用和設(shè)計(jì)，應(yīng)符合《微機(jī)控制變頻調(diào)速給水設(shè)備》要求，不能簡(jiǎn)單地照搬工頻泵的模式，但采用髙位水箱供水方式供水，無需用變頻泵而采用一般工頻泵。

（6）中高區(qū)給水管材選用應(yīng)有水力計(jì)算，不宜都一律使用PE管，供水壓力大于1.0MPa或以上，管壁厚度增加很多，約為0.6MPa壁厚一倍，價(jià)格很髙，宜進(jìn)行管材比選，如采用復(fù)合鋼塑管。

（7）采用塑料管不應(yīng)再按鋼管計(jì)算沿程失，當(dāng)管內(nèi)徑與流量一定，則不同的n值水頭損失相差很多。如塑料管n＝0.009、鋼管n=0.013，理論上講，鋼管水頭損失髙于塑料管50%左右。

5后語

問題的廣度與難度前面就髙層建筑給水節(jié)能技術(shù)，從規(guī)范要求、設(shè)計(jì)一般作法、設(shè)備選型、一般的運(yùn)行管理，進(jìn)行了技術(shù)分析，提出了一些改進(jìn)和建議。本人才疏學(xué)淺，難免有不當(dāng)之處，拋磚引玉，請(qǐng)專家同行批評(píng)指正。高層建筑給水節(jié)能技術(shù)涉及面較廣，要作到技術(shù)可行性、經(jīng)濟(jì)合理性，達(dá)到安全可靠、節(jié)能減耗的供水系統(tǒng)，其本身并無高科技難度，但踐行中確非易事，既有廣度更有難度。其廣度在于涉及部門較多，行政、設(shè)計(jì)、施工、規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)、制設(shè)備制造、管理運(yùn)行；難度在于對(duì)節(jié)能減耗的認(rèn)識(shí)和重視，克服‘習(xí)以為常’的傳統(tǒng)觀念，只求‘安全運(yùn)行’而犧牲大量能耗為代價(jià)，是不可取的。而無能耗量化顯示與警報(bào)，成了‘隱形耗能’的推手，為靜悄悄地大量耗能提供了‘合理合法’的條件，因此要實(shí)現(xiàn)髙層建筑給水節(jié)能，還有很長(zhǎng)的路要走。千里之行，始于足下，讓我們共同邁步前進(jìn)。

作者：劉文林 單位：中國(guó)市政工程西北設(shè)計(jì)研究院有限公司