高層節能建筑給水論文

　　1近幾年高層建筑供水設計的常規作法

　　分區供水的主要依據仍然按《建筑給水排水設計規范》中的條款執行，但在《民用建筑節水設計標準》4.1.3條，要求‘分區內低層部份應設減壓設施保證各用水點處，供水壓力不大于0.2MPa（動壓）’。此處明確提出了用水點供水點的動壓要求，顯然這一要求具有重要的節能意義，如何在設計中去體現？目前又如何結合前面所講的隱形浪費來一并考慮？據我所知，比較多的同志還未引起注意，認為動壓與靜壓差不多，基本上仍按原有的習慣作法，那么新標準要求各用水點供水壓力（動壓）不大于0.2MPa．有何實際意義？這正是規范和新標準給我們提出新課題。

　　2近幾年高層建筑供水系統中存在的不足和問題

　　（1）給水設備的水量、水壓要求欠明確，而且高低幅度較大，有關規范和設備要求都不盡相同，加之人們總希望安全性高一些，因此，給水系統出現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，動壓0.1MPa，流量不小于0。15l/s，但浴盆水嘴動壓0.3MPa，流量不小于0.3l/s。壓力差為3倍、流量差為2倍。《住宅建筑規范》GB50368---20058.2.4分戶用水點給水壓力，不小于0.05MPa，入戶管的給水壓力不應大于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，低位區流量0.3L/s及動壓都大于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偏大，減壓閥使用過多。給水分區偏大特別是一些略大于40m及其倍數的高層建筑，取大的分區，節省部分基建投資，但以多設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能原則。當然，合理分區是以經済合理性和技術可行性判定，有一個比較合理的度，決非分區越多越好，也不是分區越少越好。

　　（3）建筑物內給水支管一般均采d15，規范上要求水流速度≤1.0m/s，若分區偏大，其分區內的動壓損失較小，也必然造成分區內的低位區動壓增大，會造成使用不便或增加減壓閥。

　　（4）各分區的加壓泵站，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變頻運行，具有較好的節能效果。但由于住宅用水量變化很大，最大用水（中午與晚間做飯時）與最小用水量（晚上12時后至晨6時）差近乎零。所以，有的設計仍采用工頻泵‘兩用一備’的方式，用于變頻泵是不恰當的，不但不節能反而增大能耗。正確的作法應按《微機控制變頻調速給水設備》JG/T3009要求的成套設備。

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

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

　　（7）在建筑給水中，對豎向分區與管材選用的經済比較，以前很少在工程中使用，一則當時高層建筑不多、體量不大；二則對‘隱性能耗’不夠重視。現在高層建筑很多，應該提到日程上了，可參照市政給水的方式，靜態比較：管道投資與20年電費相比，取其小者；動態比較：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---電費單價（元/KWH）i---投資收益率（%）一般取6%N---計算年限一般取20年C---單位長度管道綜合投資（元/m）

　　3水嘴、坐便器國家標準的踐行意義

　　2011年7月日實施的水嘴、坐便器國家標準GB25501、02----2010，并有兩條強制性條文，這樣的國家標準還是第一次。以水嘴為例，流量均勻性△F應不大于0.1L/s，用水效率限定值為3級（0.15L/s），動壓（0.10±0.01）MPa。這就明確了設備選用統一要求，為設備的節能提供了基本要求，設計就有了可靠依據。隨著各種設備國家標準的頒布，使用廣泛的常用設備，將會大大減少隱形浪費，節省大量隱形能耗，經済效益十分巨大。在《民用建筑節水設計標準》GB50555---20104.1.3條文說明中，就配水點供水壓力（動壓）不大于0.2MPa，與以前設計的普通水嘴作過實測比較：普通水嘴半開和全開，Q=0.42、0.72L/s，實測動壓P=0.24、0.5MPa，靜壓均為0.37MPa；節水水嘴半開和全開Q=0.29、0.46L/s，實測動壓P=0.17、0.22MPa，靜壓均為0.3MPa。兩相比較，（雖然此節水水嘴與國家標準水嘴還有差距）但與國家標準水嘴額定流量q=0.15L/s都大很多，說明安全性過髙，浪費能耗巨大的實證。

　　4梳理現狀、分析原因、采取措施，將‘隱性浪費’變成節能效益

　　前面就高層建的給水分區、規范要求、常規設計、設備選型、存在問題，進行了簡單的梳理和分析，在此基礎上結合新標準的要求，提出以下改進措施和建議，力求在減少隱形浪費上作點努力，為節能增加點效益。

　　（1）人人都應提髙節能認識。設計單位、建設單位和管理單位，都要把節能意念落實到具體工作中，不能僅滿足于供水不出事故，能自動供上水的表面安全，要從安全運行中分析各種工況能耗，減少隱性浪費，提髙節能效益。

　　（2）合理分區與動壓要求。前面已經提到，高層豎向分區供水，基本按規范規定靜壓40m左右設計，沒有涉及動壓要求。但在《民用建筑節水設計標準》4.1.3條要求各用水點供水壓力（動壓）不大于0.2MPa。這就是說按規范靜壓40m左右分區，分區內最高（低位區）動壓至少在50--60m以上，扣除管道損失，又比較多的低位區動壓肯定都在0.2MPa以上，都需設減壓閥。分區內減壓閥過多不但耗費能耗，而且設備投資必然增大、建筑空間減小（減壓閥占用空間、設備費較高）。將問題反過來思考，靜壓40m左右的分區范圍是否偏大？這是值得商榷和探討。我認為給水豎向分區從靜壓40m左右減至30---35m是可行的。對具體工程而言，分區增加的投資與五年節省電費比較后確定。

　　（3）國家盡快頒布各種常用衛生設備標準，統一明確設備的動壓與流量要求，避免標準不一，各行各素，減小能量消耗。

　　（4）分區內各用戶支管不宜都按d15設計，宜根據分區高位、低位不同，采用不同的管徑。高位區動壓小，管徑可大點；低位區動壓大，管徑可小一點，加大阻力損夫，降低動壓，減少減壓閥數量和節省投資。對具體工程而言，可視分區部位，進行管段和出水點動壓計算后確定管徑。

　　（5）分區給水的加壓設備，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，那肯定是對給水節能的重大貢獻）。推行一段時間的減少二次污染和利用管網余壓的疊壓給水，由于需主管部門和供水部門審批和管網條件要求，工程上采用漸少。恒壓變流量變頻泵的選用和設計，應符合《微機控制變頻調速給水設備》要求，不能簡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）中高區給水管材選用應有水力計算，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，價格很髙，宜進行管材比選，如采用復合鋼塑管。

　　（7）采用塑料管不應再按鋼管計算沿程失，當管內徑與流量一定，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能技術，從規范要求、設計一般作法、設備選型、一般的運行管理，進行了技術分析，提出了一些改進和建議。本人才疏學淺，難免有不當之處，拋磚引玉，請專家同行批評指正。高層建筑給水節能技術涉及面較廣，要作到技術可行性、經濟合理性，達到安全可靠、節能減耗的供水系統，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、設計、施工、規范標準、制設備制造、管理運行；難度在于對節能減耗的認識和重視，克服‘習以為常’的傳統觀念，只求‘安全運行’而犧牲大量能耗為代價，是不可取的。而無能耗量化顯示與警報，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，因此要實現髙層建筑給水節能，還有很長的路要走。千里之行，始于足下，讓我們共同邁步前進。

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