建筑給水排水系統(tǒng)優(yōu)化思路

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1給水系統(tǒng)的優(yōu)化

給水系統(tǒng)應(yīng)能滿足用戶對(duì)水質(zhì)、水量和水壓的需求。除此之外，在整個(gè)基建進(jìn)程和運(yùn)轉(zhuǎn)中還需求基建投資省、維護(hù)費(fèi)用低、操作便利。直觀地說(shuō)，就是每一個(gè)用水點(diǎn)都能保證舒適度較高的、足量、水質(zhì)安全的供水。根據(jù)給水系統(tǒng)功能，結(jié)合建筑給排水優(yōu)化設(shè)計(jì)指標(biāo)，可以給出給水系統(tǒng)的優(yōu)化目標(biāo)：技術(shù)先進(jìn)，經(jīng)濟(jì)合理，管理使用維護(hù)方便，達(dá)到節(jié)能、節(jié)水、節(jié)材、節(jié)地及可持續(xù)發(fā)展的設(shè)計(jì)要求［1］。實(shí)現(xiàn)給水系統(tǒng)優(yōu)化目標(biāo)的方法、手段很多，但最關(guān)鍵部分在于給水系統(tǒng)的選擇以及給水方式的確定。

1．1給水方案比較

變頻調(diào)速供水是近10年來(lái)發(fā)展起來(lái)的，是目前工程設(shè)計(jì)中最常采用的供水方式，疊壓供水則是近幾年發(fā)展的新方式。根據(jù)目前市售的變頻調(diào)速泵節(jié)能效果不佳的狀況，以及無(wú)負(fù)壓供水設(shè)備的缺陷而出現(xiàn)了兩種新的供水方式：①市政水源→水池→全流量高效變頻調(diào)速給水設(shè)備（帶氣壓罐）→用戶。②市政水源→二次供水前置設(shè)備→全流量高效變頻調(diào)速給水設(shè)備（帶氣壓罐）→用戶。從節(jié)能方面講，高位水箱供水耗電量最少，因?yàn)檫@種供水方式的加壓泵始終處于高效段工作，且水泵流量按最大時(shí)選擇，其值為計(jì)算變頻調(diào)速泵選用設(shè)計(jì)秒流量的1～1／3［2］。對(duì)于一個(gè)供水系統(tǒng)而言，全天24h的用水量不同，使最不利點(diǎn)自由水頭滿足要求所需的總揚(yáng)程也不同。傳統(tǒng)的變頻調(diào)速供水設(shè)備是按設(shè)計(jì)秒流量及此時(shí)所需的揚(yáng)程選用水泵的。在系統(tǒng)用水量減少時(shí)，水泵轉(zhuǎn)速降低以適應(yīng)系統(tǒng)工況變化，當(dāng)頻率降到某一臨界值時(shí)，水泵不在高效段工作［3］。由于全天24h出現(xiàn)設(shè)計(jì)秒流量的時(shí)段不多，故水泵大部分時(shí)間處于低效段工作，使系統(tǒng)不能達(dá)到節(jié)能高效運(yùn)行。為改變這種現(xiàn)象，通過(guò)劃分設(shè)計(jì)秒流量的不同流量段，計(jì)算出各流量段所需的揚(yáng)程，根據(jù)實(shí)際需要配置水泵，利用PLC編程控制及變頻調(diào)速控制，實(shí)現(xiàn)各流量供水過(guò)程中水泵均在高效工況段工作，以此達(dá)到高效節(jié)能供水的目的。二次供水前置設(shè)備是指單體建筑供水系統(tǒng)中，在二次加壓泵組之前設(shè)置的一套設(shè)備。該設(shè)備取代傳統(tǒng)的儲(chǔ)水水池，其主要作用是利用市政供水管網(wǎng)的余壓，使二次加壓所需的揚(yáng)程減少，達(dá)到節(jié)約資源、節(jié)省電能的目的。同時(shí)，該設(shè)備具有儲(chǔ)備適當(dāng)水量、防止二次污染、保證用水安全可靠的優(yōu)點(diǎn)。此外，該設(shè)備可以根據(jù)實(shí)際工程需要，設(shè)置調(diào)節(jié)容積，滿足城市調(diào)節(jié)水量的整體要求，可大面積推廣利用市政水壓的供水設(shè)備而不影響市政供水系統(tǒng)正常工作［4］。

氣壓供水設(shè)備與高位水箱供水相比，主要是不需設(shè)高位水箱，缺點(diǎn)是要提高供水壓力，因此從節(jié)能角度看，肯定比高位水箱供水耗能。但高位水箱供水存在的一個(gè)突出的問(wèn)題是存在二次污染的問(wèn)題，二次污染使得給水系統(tǒng)不能正常工作，造成用戶用水困難；同時(shí)，受污染水的排放及供水系統(tǒng)的清洗，也造成了水的浪費(fèi)。正因?yàn)槎挝廴締?wèn)題，才漸漸發(fā)展出了后面的新型供水方式。但因?yàn)樵O(shè)水箱的給水方式，具有供水可靠和水壓穩(wěn)定等優(yōu)點(diǎn)，仍具有較好的應(yīng)用前景。在超高層建筑中，經(jīng)常出現(xiàn)水箱供水與其他供水方式相結(jié)合的供水方案［5］。變頻調(diào)速供水與疊壓供水相比前面兩種，則因其取消了部分或全部供水調(diào)節(jié)儲(chǔ)水設(shè)施，因而能夠節(jié)地、防止和減少二次污染、簡(jiǎn)化系統(tǒng)。而變頻調(diào)速泵雖然隨管網(wǎng)流量的變化可調(diào)頻變速，比常速泵省功節(jié)能，但因其一天中基本不間斷運(yùn)行，且有部分時(shí)間在低流量、低效狀態(tài)下工作，因此比高位水箱供水耗能大。全流量變頻調(diào)速給水設(shè)備，因?yàn)楦髁髁抗┧^(guò)程中水泵均在高效工況段工作，解決了變頻泵不節(jié)能的問(wèn)題，以此達(dá)到高效節(jié)能供水之目的。疊壓供水按理論推測(cè)，因其充分利用了市政供水管網(wǎng)的余壓所以節(jié)能，但實(shí)際應(yīng)用中，它與市政供水條件、設(shè)備參數(shù)的選擇是否恰當(dāng)?shù)扔泻艽箨P(guān)系［6］。疊壓供水現(xiàn)多用于小型、小體量建筑；而有的地方限制采用疊壓供水。二次供水前置設(shè)備不僅可以利用市政管網(wǎng)余壓，防止二次污染，而且可以克服疊壓供水的缺點(diǎn)，根據(jù)實(shí)際工程需要，設(shè)置調(diào)節(jié)容積，滿足城市調(diào)節(jié)水量的整體要求。疊壓供水與二次前置供水設(shè)備供水都有個(gè)缺點(diǎn)就是儲(chǔ)水設(shè)備因?yàn)橐艹惺苁姓鄩?，造價(jià)較高。這種初期投資雖然高，但運(yùn)行過(guò)程中節(jié)省的電量遠(yuǎn)遠(yuǎn)要大于初期設(shè)備投資，從建筑的全壽命周期來(lái)看，性價(jià)比較好。當(dāng)居住小區(qū)設(shè)集中供水系統(tǒng)時(shí)，應(yīng)注意如下兩點(diǎn)：①供水泵站宜相對(duì)集中、適中布置，防止因供水干管管線過(guò)長(zhǎng)，加大管道沿程阻力損失，導(dǎo)致水泵揚(yáng)程偏高，增加能耗，且離泵站較近的用戶存在超壓?jiǎn)栴}，供水管道還存在噪聲、水壓不穩(wěn)定等問(wèn)題。②合理選擇集中泵房位置，因地制宜。泵房位置的選擇，不僅關(guān)乎供水管線的敷設(shè)，而且還影響著小區(qū)單體給水分區(qū)問(wèn)題，進(jìn)而影響水泵選型。位置設(shè)置得好，可以減小水泵揚(yáng)程，大大節(jié)能，而且有利于管網(wǎng)的綜合布線，特別是對(duì)于大高差地形。

1．2給水方式

對(duì)于低層建筑，市政壓力滿足的樓層采用市政直供；對(duì)于不能直供的，采用加壓供水，供水方式相對(duì)簡(jiǎn)單。對(duì)于高層建筑的分區(qū)供水分為：水箱減壓、減壓閥減壓、水泵并聯(lián)供水和水泵串聯(lián)供水，不同方式其節(jié)能效果不同，有的可以節(jié)能20％以上，具體要計(jì)算確定［7］。因此必須進(jìn)行大量的設(shè)計(jì)計(jì)算和分析比較才能達(dá)到節(jié)能目的。在高層建筑給水排水系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，給水方式選擇應(yīng)以經(jīng)濟(jì)合理、技術(shù)先進(jìn)、供水安全可靠為原則。當(dāng)市政管網(wǎng)壓力具有一定資用水頭，其壓力能滿足高層建筑下面幾層，如地下室或裙房用水需要，為節(jié)省能源和基建投資與運(yùn)行管理費(fèi)用，下面幾層可采用市給水管網(wǎng)直接供水。但是利用市政管網(wǎng)壓力設(shè)置給水系統(tǒng)時(shí)，應(yīng)考慮其供水房間的性質(zhì)和水壓要求。

2排水系統(tǒng)的優(yōu)化

2．1通氣管的設(shè)置

通氣技術(shù)的主要目的是提供排水中氣體的散逸，達(dá)到透氣的作用，防止排水系統(tǒng)中出現(xiàn)水封的負(fù)壓虹吸及正壓噴濺現(xiàn)象，確?？諝獾难h(huán)，保持排水通暢、安靜。建筑排水系統(tǒng)可根據(jù)通氣方式分為伸頂通氣排水系統(tǒng)、雙立管排水系統(tǒng)、環(huán)形通氣排水系統(tǒng)和器具通氣排水系統(tǒng)四種。通常情況優(yōu)先采用雙立管排水系統(tǒng)，即設(shè)置專用通氣立管。專用通氣立管有效增加立管的排水能力，平衡立管內(nèi)的正負(fù)氣壓，減少氣塞現(xiàn)象，從而降低噪聲。設(shè)置何種通氣管，具體怎么設(shè)置，《建筑給水排水設(shè)計(jì)規(guī)范》中有作為單獨(dú)的一節(jié)進(jìn)行說(shuō)明，可見(jiàn)通氣立管的設(shè)置正確與否直接影響到整個(gè)排水系統(tǒng)能否正常使用［8］。

2．2排水管材

近年來(lái)，塑料管以其價(jià)格低、重量輕、安裝方便、水流阻力小等優(yōu)點(diǎn)在室內(nèi)排水工程中得到廣泛應(yīng)用，已逐漸取代了傳統(tǒng)排水鑄鐵管，但塑料管水流噪聲大（比排水鑄鐵管高約10dB）［9］，易老化。在環(huán)境要求較高、對(duì)噪聲有嚴(yán)格限制的場(chǎng)所，則應(yīng)采用柔性接口離心鑄造的排水鑄鐵管，或者選用噪聲小的塑料管，如U－PVC螺旋管，它根據(jù)內(nèi)壁分為普通型和加強(qiáng)型兩種。普通型內(nèi)螺旋管、旋流器是指螺旋管內(nèi)壁有6根凸?fàn)盥菪?，螺距約2m，旋流器無(wú)擴(kuò)容；加強(qiáng)型內(nèi)螺旋管螺旋肋數(shù)量是普通型的1．0～1．5倍，螺距縮小1／2以上，旋流器有擴(kuò)容且有導(dǎo)流葉片。當(dāng)然不同管材價(jià)格會(huì)有差異，可以根據(jù)建筑物功能以及檔次、對(duì)噪音的限制程度等來(lái)綜合確定［10］。從上面的分析看出，雙立管排水效果好，鑄鐵排水管降噪效果好。但是目前的商品房開發(fā)商設(shè)計(jì)中基本上都不會(huì)采用上述方式。原因在于雙立管排水系統(tǒng)最大的問(wèn)題就是占用空間，因?yàn)槎嗔艘粋€(gè)立管從而給房間裝修等帶來(lái)后續(xù)的一些麻煩。而鑄鐵排水管成本高、易滲漏，抗震性能差?？紤]上述原因，目前的住宅樓的排水立管基本上都采用了U－PVC螺旋管?！督ㄖo水排水設(shè)計(jì)規(guī)范》中提供了普通型和加強(qiáng)型兩種螺旋管，具體根據(jù)排水能力選用［11］。選用U－PVC內(nèi)螺旋排水管從技術(shù)、經(jīng)濟(jì)等角度綜合分析，都是適合的。但筆者通過(guò)幾個(gè)不同小區(qū)的施工發(fā)現(xiàn)，一些設(shè)計(jì)人員在設(shè)計(jì)中將建筑內(nèi)部的排水立管和橫支管均采用了U－PVC螺旋管。事實(shí)上，橫支管采用U－PVC內(nèi)螺旋管不但不能提高排水效果，反而易造成管道堵塞，也增加了造價(jià)。因此在建筑排水設(shè)計(jì)中橫支管不宜采用U－PVC內(nèi)螺旋管。

3結(jié)束語(yǔ)

建筑給水排水系統(tǒng)必須根據(jù)用戶用水需求結(jié)合工程實(shí)際情況綜合考慮，同時(shí)還要考慮噪聲、造價(jià)及施工難易度等方面的因素，才能確保實(shí)現(xiàn)節(jié)水、節(jié)能安全可靠的給水排水系統(tǒng)。

作者：許建福 單位：福建省泉州福興建筑工程有限責(zé)任公司