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关键词:节能减排;煤矿建筑;传热系数;热惰性值
自“十二五”以来,我国相关部门把节能减排、绿色环保作为经济可持续发展的战略任务[1],大力推动低碳经济的发展。煤炭资源开采行业是“高能耗”行业之一[2-3],也是我国节能减排的重点研究对象。据相关统计资料可知,目前我国煤矿建筑处于一个相对“高碳化”发展阶段,煤矿建筑耗能占煤矿行业总耗能的42.2%,其中,采暖、制冷、通风等几个领域的耗能又占煤矿建筑耗能的77.3%,因此,本文将从夏季隔热、冬季保温措施出发,研究煤矿建筑节能减排的改造措施。
1研究思路
在生产、生活活动中,煤矿建筑运行采暖制冷设备显然会造成使用能耗增加,CO2排放量增大,因此,国内外有关专家从建筑的设计、施工、运营等方面进行了大量研究设计[6-8],提出了一些富有建设性的经验措施。本文将以山西运城某煤矿作为研究对象,首先运用先进的建筑能耗建设软件Doe-2分析其热工性能,然后结合实际热工模拟结论,就各项热工变量进行改造分析,提出几项符合实际的节能改造措施,然后采用简化生命周期(LCA)理论,借助Doe-2计算各项措施的节能效果,通过比较确定最终方案。
2研究对象热工性能分析
2.1研究对象选择
据统计,山西运城煤矿建筑以20世纪90年代建筑为主,本文选择的是于1999年建成的某煤矿生产办公楼作为研究对象(见图1)。该楼共6层,占地面积约7229.3m2,共有办公室85间、采暖制冷设备92套,该楼南、北朝向窗户面积比最高,分别占有37%与33%,东、西朝向窗户面积比最低,分别占有16%与14%,该楼未设空调。
2.2研究对象热工变量分析
将研究示例对象热工变量分析结果列于表1。根据表1,可见本次煤矿建筑节能改造措施主要可从以下几个方面进行:(1)各层楼梯口封闭性较差,楼梯口廊厅空气与建筑外对流控制性较差,建筑体形系数为0.33;(2)外墙的窗/墙面积比仅为21.5%,且外墙未采取有效的隔热措施,导致外墙传热系数K值与热惰性值D较高;(3)屋顶缺乏有效的隔热、防止太阳辐射吸收措施,导致屋顶传热系数K值与热惰性值D较高;(4)所有窗框均由热传导性较高的铝合金窗框构成,窗户玻璃也采用热传导性较高的普通白玻璃,导致外窗的传热系数较高;(5)从图1中可看出,外窗未设置任何遮挡措施,外窗的遮蔽系数SC较高。
3节能改造措施分析
根据示例对象热工分析结果,提出7种合理的技能改造措施(与前文2.2节中改造措施分析相对应),然后与基本方案(无改造措施)进行比较:(1)措施0:采用原设计方案,不进行任何措施改造,以此方案作为节能改造对比基础方案;(2)措施1:通过在1楼楼道口增设1扇楼道门、在2~6楼各楼道廊厅各增设8扇(每层南、北朝向各4扇)的措施,来控制楼梯间的空气对流,改变楼梯间封闭参数,同时,也将示例对象的体形系数由0.33降为0.29;(3)措施2:措施1中增设了楼道口窗户,因此,增大了外墙的窗/墙比比例,同时,采用先进的浅色发泡聚丙烯隔热材料涂抹外墙,降低建筑物外墙的热传递,外墙的传热系数K值与热惰性值D分别降为2.07W/(m2/K)与1.52;(4)措施3:屋顶增设隔热层,并铺设胶粉聚苯颗粒隔热保温浆料,屋顶的传热系数K值与热惰性值D分别降为2.76W/(m2/K)与1.67;(5)措施4:将铝合金窗框更换为塑钢材料,将窗户玻璃更好为白玻璃,外窗的传热系数K值降为1.65W/(m2/K);(6)措施5:安装活动百叶纶棉隔热布窗帘,外窗在夏天的遮蔽系数增大为0.75;(7)措施6:组合措施1~措施5。
4计算结果
采用LCA理论,借助Doe-2,将措施0~措施6的节能减排情况详细列于表2。分析表2可知,在单项措施中,措施3与措施2的节能减排效果最明显,可见煤矿建筑中主要的热传递都是通过外墙与屋顶产生,同时,建筑结构的体型系数直接影响了建筑内外的气体交换,因此,措施1也能产生较为明显的节能减排效果。在综合各单项措施后,示例建筑的年能耗由697965kW•h/a下降至419978kW•h/a,降幅达到39.83%,年CO2排放量由10588kg/a下降至5337kg/a,下降幅度达到49.59%,效果十分显著。
5结论
本文在国内外推动绿色低碳、可持续发展的背景下,选择煤矿建筑为研究对象,以山西运城某煤矿办公楼为例,通过热工变量分析,相应地制定了5项单项措施以及各项措施汇总,最后借助Doe-2将各措施进行了对比计算,得到了以下结论:(1)根据示例建筑的热工变量分析,总结了外窗的传热系数K值、体形系数、外窗的遮蔽系数SC值、屋顶的传热系数K值、屋顶的热惰性值D值、外墙的传热系数K值、外墙的热惰性值D值等主要改造热工变量,并针对性地制定了相应的工程措施;(2)从单项措施来看,措施3、措施2的节能减排效果最为明显,这两项措施的节能率依次为26.16%与19.35%,减排率依次为26.83%与17.56%,由此也可见,单独依靠单项措施,往往效果有限,无法达到节能减排的目标;(3)在综合各单项措施后,示例建筑的年能耗由697965kW•h/a下降至419978kW•h/a,降幅达到39.83%,年CO2排放量由10588kg/a下降至5337kg/a,下降幅度达到49.59%,效果十分显著。本文研究结论可为同类既有煤矿建筑改造提供借鉴与依据,同时,也可为类似煤矿建筑设计提供参考,具有十分显著的经济效益与社会效益。
作者:陈德明 单位:中天合创能源有限责任公司
参考文献:
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[3]陈红,郝维昌,石凤,等.几种典型高分子材料的生命周期评价[J].环境科学学报,2004,24(3):545-549.
[4]赵平,同继锋,马眷荣.建筑材料环境负荷指标及评价体系的研究[J].中国建材科技,2004,13(6):1-7.
[5]中国建设部.GB50096-199,住宅建筑设计规范[S].北京:中国建筑工业出版社,1999.
[6]张志敏.河南省煤层气产业化发展思考[J].中州煤炭,2007,(2):21-26.
Abstract: in this paper, the energy saving of the concept, the characteristic and the technical measures of the application system research, analyze the building water supply and drainage design field, the most main energy saving measures.
Keywords: water supply and drainage design; Energy saving; measures
中图分类号:S611文献标识码:A 文章编号:
引言
节能是我国经济和社会发展的一项长远战略方针,也是当前一项极为紧迫的任务。而我国是水资源严重不足的国家,人均水资源占有量约为2400立方米,仅为世界人均水资源占有量的四分之一,因此,建筑给排水中的节水,节能作为国家节水,节能的一个重要领域,在现实国家可持续发展战略目标中显得极为重要,而对我们给排水工作者来说,节约国家的能源,为国家的发展做出自己应有的贡献更是责无旁贷。
一、建筑给排水节能设计的重要意义
(一)建筑给排水节能是经济发展的需要:能源是人类生存与发展的重要基础,经济的发展依赖于能源的发展。当今水源问题已经成为全世界共同关注的问题,水源短缺成为制约经济发展的重要因素。建筑从建材生产、建筑施工直到建筑物的使用,无时不在消耗着水源。因此在建筑给排水中推广节能技术势在必行。
(二)建筑给排水节能是环境保护的需要:提倡建筑给排水节能,减少污染物的排放也是改善生存环境,提高生活质量的一种有效的方法。
(三)建筑给排水节能是提高人民生活水平的需要::随着现代化建设的发展和人民生活水平的不断提高,人们追求更加舒适的建筑生活环境。而在当前水源十分紧张的状况下,节约建筑水耗就显得尤为重要了。建筑给排水节能设计是建立在满足合理舒适要求的前提下,通过技术减少水耗,提高水源的使用效率,满足建筑给排水节能的要求。
二、给水设计的主要节能措施根据我国目前建筑供水、用水的特点给排水节能设计的要点主要集中在三个方面:一是合理利用市政管网的余压,二是使用节能效果显著的供水设备设施是利用清洁、环保型能源(如太阳能等)作为建筑热水供应设备;三是节能、节水型的卫生器具,节水型的卫生器具能够有效地减少水的消耗量,而且对降低供水能耗也有着重要的意义。(一)合理利用市政供水管网余压尽管城市市政供水管网压力可能不同,但普遍在0.2-0.4MPa之间,五层以内的建筑的供水压力基本上是可以满足的。但随着我国经济的快速发展,土地资源越来越趋于紧张,为了提高土地的利用效率,城市建筑出现了越来越多的小高层、高层,甚至超高层建筑,这些建筑的楼层远远多于五层,因此,为了满足正常供水,必须采用二次加压技术来实现对建筑的正常供水。此时,合理利用市政管网压力,采用分区的供水方式可以非常有效地减少二次加压的能量消耗。这样设计还避免了低楼层管网压力过高带来的生活不便及其水资源的浪费。
(二)采用无负压变频供水设备储水池、加压水泵、高位水箱等是二次加压供水的主要设备,但二次加压供水一直都没能解决二次污染的问题,而且能源消耗相比其它方式也偏大,在新型建筑给排水设计中已经不是最佳方案,而采用环保性更好、能源消耗更少的无负压变频供水设备成为首选。原因主要以下几个方面:一是可以有效地降低成本。采用无负压变频供水设备不需要二次加压供水方式中的储水池和水箱,降低了建造成本;二是对环境的污染更小。二次加压供水是需要将水输送到储水池或水箱,水在储水池或水箱存放过程中,可能会有大量的微生物生长,导致水的污染。无负压变频供水设备供水时,水不需要储存,减少了污染;同时节能效果突出。传统二次供水方式首先加压将水输送到储水池,然后再一次加压进行供水,这样造成了能源的浪费。而采用无负压变频供水设备进行二次供水,设备的水泵是跟市政管网是直接连接的,可以有效地利用原有市政管网压力供水;节水效果突出。常规的二次供水方式的储水池或水箱都是混凝土结构,抗渗防漏性能一般,不可避免地存在着跑冒滴漏现象,虽然量不是很大,但日积月累,造成的浪费也是非常惊人的。而且为了防止水的污染,需要定期清理储水池或水箱,无负压变频供水设备供水方式基本上不会出现上述的这种情况。
尽管如此,无负压供水设备的使用还受市政管网完善程度和自来水公司的要求,设置无负压供水设备需征得当地主管部门的意见,在不影响其它用户正常供水的情况和征得市政部门许可后,方可采用。另外,随着科技的进一步发展,设备也不断的完善,市场上还有一种箱式无负压供水设备,这种设备部直接抽取市政管网水量,而是在设备前设置一水箱,可少量储存水,能减少用户用水对市政管网水压的波动。另一方面,这种设备不同于传统的水箱-水泵联合供水方式,水箱的面积相对较小,能有效减小二次污染,节约泵房占地面积。节省土建造价,但是相对传统水泵-水箱联合供水方式造价偏高。希望随着社会的发展,能够降低成本,完善性能,得以广泛推广应用。
(三)充分利用清洁、环保型能源采用清洁、环保型能源对减少传统能源的消耗具有重要的意义,如地热、风能以及目前应用最广,技术最成熟的太阳能。在此针对太阳能在给排水节能中的应用进行详解。
1、利用太阳能用作住宅热水加热的使用范围及太阳能热水器的分类
(1)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。我国大部分地区均处北纬40度以北,日照时间较长,均适合推广太阳能热水器。
(2)根据现在使用的太阳能热水器技术,按集热器形式可分为平板型和真空管型。
2、使用太阳能热水器的选择方式及节能效果
具体应用太阳能热水器应根据工程具体情况确定,在土建施工阶段预留热水器进出水管及管道井,在管理条件许可的情况下,应优先采用第一种供水方式,根据现有太阳能热水器技术,使用全玻璃真空管比较经济合理。
节能效果:每立方米水增压1m需要做功1000kgf.m=1*104J,水泵效率一般在0.6左右,按每度电能热功当量3617000J/KWH计算,需电能0.005KWH,按平均日生活用水量100L/人日计算,如充分利用0.3MPa市政管网压力,相比传统水池、水泵二次加压方式,需二次加压用户(三口之家)一年可节约能源3人*365天*0.1立方米/人日*30m水压*0.005kwh=16.5KWH,且比传统加压方式更能节约投资。总之,采用该节能方式节能效果还是比较显著的,节能性价比极高,故值得大力推广。
需要注意的是:太阳能的使用应该结合当地的情况及建筑物的情况合理设置,比如,在工程实际运行中,我们发现,阳台设计集热器的太阳能系统,2层以下,集热管因辐射热量不是充分,太能能的利用率不高,节能效果不明显。
3、采用节水型管材、卫生器具及配水器具
我国是水资源比较紧缺的国家,现我国大力提倡使用节水型卫生器具,除节水效果外,其节能效果也是比较显著的。目前使用节水型器具主要有以下几点:
(1)据资料显示,在普通住宅内采用6L左右的小容量水箱可以比9L容量水箱节水12%,办公楼效果更佳,可节水近三分之一宾馆、饭店可节水4%,办公楼可节水27%。
(2)厨房、沐浴、盥洗的节水
厨房的洗涤盆、沐浴水嘴和盥洗室的面盆龙头若采用充气水嘴,可节水且不减小水柱的直径,充气率一般可在15%左右。即节水率在15%左右。
排水和雨水(一)排水应尽量采用重力排水的方式,减少压力排水。能自流排水的情况下尽量不压力排水。
(二)污废水管道的敷设应就近排放,并应避免压力提升。
(三)中水的利用,充分回收利用优质杂排水和回收雨水用于绿化和道路浇洒。
(四)利用空调凝结水排水。5、蒸汽凝结水的回收利用。
四、冷却水和消防给排水
关键词:建筑给排水节水节能措施
中图分类号:s276 文献标识码: a
前言:随着科学技术的不断进步,建筑给排水设计中的节水节能问题必将得到很好的解决,而作为一名技术人员,必须在实践中不断探索,不断学习,并注意借鉴类似工程的成功经验,不断提高专业素养和综合素质,为建筑给排水节水节能设计做出应有的贡献。
1.建筑给排水设计中节水节能具体实施
(1)合理的系统分区
在高层或多层建筑物设计时,均应根据具体功能情况,进行生活给水系统的竖向分区,严格控制系统的超压出流水头,合理确定各分区服务的建筑层数。如果系统出流水头超出合理范围、水头太大,可能导致水流喷溅,造成水资源的浪费;并可造成供水设备供水压力过大,容易产生水锤、噪声等干扰人们生活;同时会对用水设施形成冲击,使之易被磨损,缩短其使用寿命,造成资源的浪费。
(2)选用节能型卫生器具及配水器
卫生器具不要过于注重外表形态,必须要从每次使用完冲洗的用水量来进行选择。例如,厕所座便器冲洗水量一般分为6l及9l,在使用中应尽量采用6l及其以下冲洗水量座便器;淋浴器恒温调节器一旦调整好不必为调节水温而浪费水量,可以将冷热水精确混合到指定的温度,并可在淋浴时可有效防止被烫伤。
(3)在热水供应中,合理选择热源供应及热水温度
从技术可靠、经济适用的角度出发,应合理配置各种不同热源的比例关系。对集中热水系统远距离的少量供热点可采用局部加热方式;在有条件时,建议采用太阳能作为辅助热源,可采用太阳能蓄热技术,其太阳能热水器可根据实际采用强迫式、自然式循环。为保证热水正常供应,减少管道的结垢造成管道的堵塞,热水供应系统出水温度宜控制在55℃,用水点温度控制在50℃;应合理确定热水供应耗水量、供水水温等热水系统的基本设计参数。
2.节水节能技术在建筑给排水中的应用
建筑给排水在整个建筑质量的测评中占有相当分量,能源紧缺、能耗大不仅大大制约我国经济的发展,也将对人民生活构成威胁。对于建筑给排水专业在节能中的作用及普遍存在问题,在社会还没有得到相应的重视,建筑节能一些规定、法规文件中鲜见这部分内容。建筑给排水专业的工作人员,应该清醒地认识到本专业在建筑节能节水中的重要性,正真把节能节水放在重要的位置。
(1)节水新技术
节能技术是指采取先进的技术手段来实现节约能源的目的。具体可理解为,根据用能情况,找出能源浪费的节能空间,然后依此采取对应的措施减少能源浪费,达到节约用水的目的。一套节水设备能够对水资源的节约产生非常大的作用,如在建筑物水泵房设计中,应合理设置生活水池的位置,尽量减小设置深度,以减少水泵的提升高度;当采用变频泵供水时,应优先采用变频变压变流量的给水方式,当市政条件允许时,采用叠压供水设备,可较大地减少能源浪费。
(2)确定合理的用水量定额
用水量定额一般均根据《建筑给水排水设计规范》规范确定,其规定的用水定额在一个很大幅度变动,最高一般比最低多用水50-100%;同时在各地规划部门规定的用水标准又有很大幅度的提高,但由于我国幅员广大,各地用水生活习惯相差较大,一本规范就包括所有地方,有很大的困难。如果取值大了,将造成用水量超过实际用水需要,造成设备型号很大,无效能耗上升,不利于节能节水,同时供水设施建设超过实际需要,生活用水在水池中停留时间过长,当水中余氯耗尽后,随着有害生物的生长繁殖,会使水腐败变质,造成水质的二次污染,同时造成投资浪费;但如果取值小了,又不能满足实际生活用水要求。故实际中,应充分分析当地实际用水情况、用水习惯,在规范的合理范围内,确定合理的用水量定额,即可满足使用要求,又能满足节能节水的需要。
(3)完善热水供应循环系统
热水管网布置或计算不合理,致使混合配水装置冷热水的进水压力相差悬殊,若冷水的压力比热水大,使用配
水装置时往往要出流很多冷水,之后才能将温度调至正常。具备条件的建筑,应当优先考虑选择可再生能源用于建筑物的热水供应。
(4)合理利用市政管网余压
合理利用市政管网压力,采用新型供水设施并采用分区供水方式,可以减少二次加压能耗。结果表明采用该节能方式节能效果还是比较显著的,节能性价比非常高,值得大力推广。相比过去在小区内常规使用的水泵加屋顶水箱的方式,利用市政管网剩余压力直接供水的供水方式,可节约在市政供水管网压力供水范围内的用户给水水耗和能耗,若对建筑给水管网进行合理设计,可基本不增加管网投资。
(5)采用合适的加压设备
现在人们对生活质量的要求与日俱增,小区内很少采用泵箱结合的供水方式了,而水箱供水很难保证水质,因此水箱在建筑给水系统中越来越少见。实践证明,变频调速装置相比于一般供水设备,将节省10-40%的电能;当采用变频恒压变流量时,工作压力的设定应接近水泵工频运行时高效段扬程的下限。
(6)合理选择管材
化学建材解决了钢材短缺问题,具有安装方便、投资省和节能的优点;化学建材中的塑料管(包括u-pvc、pp-r、pe等)在建筑排水系统中得到了广泛的应用,响应了国家“以塑代钢”的发展要求;解决了过去常用的镀锌钢管容易生锈,会造成水质污染,长时间闲置后再使用时会有锈水放出导致浪费,同时接头处如果锈蚀也会漏水渗水的问题。
(7)建筑中水系统使用
将建筑物内的废水、雨水等优质杂排水加以收集、处理,达到《生活杂用水水质标准》后,在一定范围内重复使用,可实现生活雨水、废水的重复利用,是典型的水资源的可持续利用典范,是缓解城市水资源紧缺的有效途径,是开源节流的重要措施,是再生利用的主要形式,既节省水资源,又保护环境,具有明显的经济效益和社会效益。天津、北京、深圳等大城市中水回用的成功经验,也对未来我国中小城市中水回用提供了模范作用。
(8)太阳能热水技术使用
太阳能是一种清洁、高效的清洁环保能源。太阳能取之不尽用之不竭,而且没有太大的成本限制,我国的太阳能利用还处在比较低的水平,但从已经采用太阳能进行节水的实验区来看,太阳能是建筑实施给排水节能措施效果非常突出的一种方法。在具体的使用中,太阳能热水器可设在其他热交换器的前端,作为热水供应的预加热措施。
3.结语:
综上所述,建筑给水排水明确项目的节能节水目标是关键,并结合项目的实际情况和当地节能节水的相关法规,制定出经济、合理、可行的节能节水方案是建筑给水排水设计的重点。建筑给水排水的能耗虽然在建筑能耗中所占的比例不大,但降低其使用能耗、提高能源利用效率,有利于节约用水、改善设计系统的效率、保护环境。因此,重视建筑给水排水节能的途径,对研究建筑节能将有积极的意义。
参考文献
[1]李莛.建筑给排水的节水节能措施探讨[j].中小企业管理与科技(下旬刊),2009(12)
关键词:房屋建筑;二次供水;给水系统;节能设计;供水设备
众所周知,水是关系到人类生存发展、具有战略意义的资源。当前我国日益严重的水资源短缺和水环境污染,已成为危及社会可持续发展的一个重大问题。因此,如何节水节能是摆在人们眼前的难题。近几年,给水系统的节水节能是时代的基本趋势,本文基于考虑节水、节能的效果,主要就房屋建筑给水系统的几种有效节能设计措施进行探讨。
1建筑给水中节能设计
1.1利用市政自来水管网压力直接供水
市政自来水的管网压力一般控制在0.5~0.6MPa,基本能保证最不利点用户接管处的供水压力(服务水头)不小于0.28MPa[《城市给水工程规划规范》(GB50282―1998)4.0.5条]。因此,低层或多层建筑给水系统应充分利用市政自来水管网压力直接供水;对采用二次加压供水的建筑,在市政自来水管网压力范围内的底部几层,也应利用市政自来水管网压力直接供水。节约或减少用水能源费用的支出和供水设备的投资。我国现行的设计规范如《住宅建筑规范》(GB50368―2005)对建筑给水系统应充分利用市政自来水管网压力直接供水作了明确规定。
1.1.1现状及问题
目前大多数多层建筑及采用二次供水建筑的低区给水系统是利用市政自来水管网压力直接供水的。但对二次供水建筑的高区给水系统,其储水池(箱)大多设置在建筑物的地下室或首层,因而未能利用市政自来水管网压力。
另外,由于市政供水设施的供水能力有限或不完善,在用水高峰时,不能保证用户接管处的供水压力(0.28MPa),因而不能保证低区用户用水水压、水量要求。于是,一些设计人员在二次供水建筑低区给水系统的设计中,不利用市政自来水管网压力直接供水而采用加压供水系统,从而使市政自来水管网压力在大多时候浪费了。
1.1.2解决方案
(1)二次供水建筑高区给水系统如何利用市政自来水管网压力,建议采用以下方案:
①对市政供水设施完善,供水能力能得到保证的市政管网,宜和当地城市供水部门协调,优先采用管网叠压供水设备,直接从市政供水管中吸水加压向高区给水系统供水。这样给水系统就最大限度地利用了市政自来水管网压力,降低供水设备能耗。
②设置高位水箱,将市政自来水压力的能量储存在高位水箱中,高区供水设备从高位水箱中吸水加压向高区给水系统供水,即:市政供水管高位水箱高区供水设备高区管网,这样既不会影响市政供水的安全,又有效地利用了市政自来水压力,降低了高区供水设备电机功率,从而达到节能目的。
③对分区数量较少且各分区用水量相对较小的高区给水系统,可考虑采用水泵分时段直接从市政供水管中抽水至高位水箱,由高位水箱直接向高区给水系统供水,即:市政供水管高区供水泵高位水箱高区管网。
(2)对市政供水设施不完善的市政管网,二次供水建筑低区的给水系统建议采用利用城市自来水供水压力和二次加压供水设备联合供水方式,即:市政供水管电接点压力表单向阀低区管网+二次供水设备(上区)电接点压力表单向阀电动阀低区管网。当市政自来水管网压力低于低区给水系统要求时,电动阀开启,由二次加压供水设备向低区管网供水;当市政自来水管网压力达到低区给水系统供水压力要求时,电动阀关闭,由市政自来水压力直接供水。
1.2选择合理的分区供水系统,选用节能型供水设备
分区给水系统设计主要应考虑分区数量、分区形式及供水设备选用三方面问题。
1.2.1分区数量的确定
从理论上计算,分区数量越多,能量节约越多。但分区数量过多,势必造成机房占地面积大,管道、设备等一次性投资增加,设备、管道的日常维护管理费用多等缺点,且在实际工程中无可操作性。应按《建筑给水排水设计规范》(GB50015―2003,2009年版,以下简称“规范”)3.3.5条规定确定合理的分区数量。建筑高度在100m以下的高层建筑,其分区数量宜控制在2~3个区,不宜超过4个区。
1.2.2分区形式的选择
分区形式有两种,即并联分区和串联分区。从理论上计算,无论是采用并联分区或串联分区,分区后节约的供水能量相同,所不同的是机房占地面积、管道和设备等一次性投资及设备和管道的日常维护管理费用。根据“规范”3.3.6条,建筑高度在100m以下的高层建筑宜采用并联分区,100m以上的高层建筑宜采用串联分区。
1.2.3供水设备选用
对并联分区的供水设备应优先采用变频调速供水设备或气压给水设备等节能型供水设备;对串联分区的供水设备应优先采用变频调速泵。除对水压稳定有特别要求的场所外,无论是采用并联分区或串联分区的供水系统,不宜设置屋顶水箱或中间水箱,以保证各分区给水系统充分达到最佳节能效果。
1.3控制供水管网的水头损失
控制并减少管网的水头损失,可实现节能。在设计中,优化管网布置,必要时适度放大最不利管路管径(但其流速不宜小于当地经济流速),可减少管路的水头损失,从而达到节能效果。
2 建筑给水中节水设计
2.1控制用户用水点的工作压力(即水压)
控制给水系统用户用水点的压力,可达到节水的目的。要达到对给水系统用户用水点工作压力(即水压)的控制,就应了解建筑物使用的用水设施卫生器具的给水配件要求的工作压力,“规范”3.1.14条表3.1.14规定了建筑物中经常使用的主要卫生器具给水配件要求的最低工作压力。
“规范”之所以要规定卫生器具给水配件的最低工作压力要求,笔者理解为给水配件的工作压力在达到上述最低工作压力要求时,可满足人们对卫生器具用水流量的使用要求,因此,可将上述最低工作压力定义为其要求的最低额定工作压力。不同的卫生器具,其给水配件要求的额定工作压力不尽相同。
在给水系统设计中,大多是将有不同额定工作压力要求的给水配件设置在同一给水管上,而在计算系统水压时,是以最高额定工作压力的某给水配件为依据,这样使额定工作压力较低的给水配件就得到了较高的工作压力。如在同一给水管上设有大便器的延时自闭式冲洗阀、洗脸盆的水嘴、淋浴器混合水嘴等给水配件。延时自闭式冲洗阀要求的额定工作压力为0.1~0.15MPa,此时淋浴器混合水嘴的工作压力也可能将达到0.1~0.15MPa。
当淋浴器混合水嘴在其额定工作压力为0.05MPa时,其混合水嘴的出水流量Q1=0.0118K(L/S)(K为水嘴流量特性系数);当淋浴器混合水嘴的工作压力为0.1~0.15MPa,其水嘴的出水流量为:Q2=0.0167K~0.0204K(L/S);Q2/Q1=1.41~1.73,即淋浴器混合水嘴在其工作压力为0.1~0.15MPa时的出水流量比在0.05MPa时的出水流量多41%~73%。显然造成水的浪费。
在给水系统设计中,可考虑将额定工作压力最高的给水配件和有受水容器的给水配件设置在同一根给水支管上;将其他额定工作压力较小、无受水容器(如淋浴器)且额定工作压力相同或相近的给水配件设置在另一根给水支管上,并在其给水支管起端设置减压稳压阀,使其水压达到或接近额定工作压力要求。当然也可在额定工作压力较小且无受水容器的给水配件前分别设置减压稳压阀,使其水压达到额定工作压力要求。
另外,在分区给水系统设计中,供水水压的计算是以满足该区最不利管路的最不利点处卫生器具的给水配件要求的额定工作压力为依据,显然,同一分区中其他管路上特别是底下几层的卫生器具的部分给水配件的工作压力肯定大大超过其额定工作压力,出水流量也将大大超过其额定工作压力下的出水流量,造成用水大量浪费。“规范”3.3.5条规定,压力大于0.35MPa的入户管宜设减压阀减压。根据上述分析计算,此条规定设置减压阀的压力偏大,如住宅建筑入户管压力一般在0.1~0.2MPa即可满足卫生器具的用水水压要求,因此建议对入户管设置减压阀的压力值适当降低,对无受水容器给水配件的工作压力超过其额定工作压力1倍以上时,宜考虑在其给水支管起端均设置减压稳压阀。
2.2选用节水型产品
选用节水型产品是建筑给水系统设计中最有效的节水措施之一。我国现行《住宅建筑规范》规定:卫生器具和配件应采用节水型产品,不得使用一次冲水量大于6L的坐便器。
此外,根据不同用水场所和用水特点应采用合适的节水型产品,如在公共建筑卫生间,洗脸盆宜采用感应龙头,小便器宜采用感应冲洗阀等节水型产品,既可防止交叉传染,又可达到节水效果。
2.3计量及给水系统的监控
(1)对给水系统实行监控,可达到节水的目的。通过对给水系统中水泵的运行、关键控制阀门(如减压阀)、大型用水设备、水池(箱)水位等实行监控,在保证系统安全、正常运行的同时,可防止上述给水设施事故时造成用水浪费。如通过对水池(箱)水位的监控,当水池(箱)水位超过其溢流水位时发出报警信号,同时关闭进水阀门,防止因进水阀门未及时关闭或进水阀门损坏时使水池(箱)中的水长时间溢流而造成用水浪费。
(2)按用途设置用水计量水表。水务行政部门或用水单位制订和实行用水定额制度及合理的分级水价,实行节水奖励、浪费惩罚,达到节水目的。
3结束语
总之,给水系统的节能设计潜力很大,广大给水系统设计工作者在设计中应精心考虑,反复衡量,从可靠性、经济性以及节能性等方面进行综合考虑,并结合建筑的实际情况,运用科学的设计方法,改善给水系统的节能效果,创造出更多的节能环保精品。
关键词:建筑给排水 节水节能 措施
Abstract: With the rapid economic development, the construction industry has entered a peak period, and in the foreseeable future there will be greater volatility. Community building energy consumption accounts for 30% of total energy consumption. In the current situation, the overall trend in the construction industry will be made to be more energy-efficient direction. Thus, the position of building water supply and drainage will be more important. How in the construction industry as much as possible the use of water and energy saving technologies and measures will be directly related to the country's sustainable development strategy is the reality of the urgent needs, but also to respond to national call.Keywords: building water supply and drainage water and energy conservation measures
中图分类号:TL353+.2文献标识码A 文章编号
能源的日趋紧张,对国家经济的发展造成了很大的制约,同时也影响到我们日常的生活。据不完全统计,在2013年全国一线城市有三分之二以上的城市实行了限时用水,限时用电一系列的危机均是由于能源紧张而造成的【1】。建筑给排水专业在建筑能耗中所涉及的范围十分广发,如给水,排水,用水,热水,消防,环境绿化等等,其用量十分的惊人。但是,就目前实际情况看来,建筑给排水专业在建筑业中的重要作用以及存在的普遍问题,社会各界没有能够基于真正的重视。在各种建筑标准的制定中,有关建筑专业给排水节水节能措施并没有做出具体的制定及说明。
建筑给排水节水节能之现状
1.1建筑业界节水形势十分严峻
水资源相对于经济发展,人类的生存,具有非凡的意义,为此,被称为人类的“生命线”。根据联合国最近的调查,在其所的报告中之处,截止到目前,全球已经有超过18亿人口处于水资源短缺的状态,生活状况不容乐观,而且这一趋势正在不断的恶化。在可以预见的未来,如果水资源不能合理利用,处于水资源短缺状态的人群将会超过三分之二。而纵观整个地球,97%的水属于不可用水,在仅有的3%的可用水资源中,大部分又分布在南极和北极,如此以来,可以供我们使用的水资源更是捉肘见襟。随着全球经济的发展,人类的整体用水量,在成倍增长,随之而来的是污水废水大肆排放。造成很多水资源污染。就我国目前的形势,水资源短缺,水环境污染已是不争的事实。不仅严重影响到国计民生,并且已经成为困扰社会可持续发展的重要因素。数百座座城市出现不同程度的水资源短缺,面对如此严峻的形势,节约用水已经得到国家高层领导的重视,成为我国的基本国策。
1.2水资源浪费真因
根据建筑业的给水排水的设计工作,加以系统的分析和统计,水资源的浪费原因主要存在于
几个方面【2】:一、家用卫生器具超压出流水量浪费严重。卫生器具给水额定流量是为了满足人们 的生活使用要求。卫生器具的配件出口,在单位时间内流出的规定水量,给水配件在单位时间内流出的水量超出额定配水流量被称之为超压出流现象。在此之间所产生的流量与额定流量之间的差值被称为超压出流量。给水配件超压出流,不仅会影响正常水量的分配,同时因为超压出流量而为产生效益,形成水资源浪费。但是由于给水配件以及超压出流的隐形特点,在浪费的过程中很难被人们所觉察。故而被称为“隐形浪费”。这种现象至今仍被被人们所重视,但是,在整个建筑业确是大量的存在。最为主要的用水器具就是水龙头,根据我国目前的家庭单位以及水龙头的数量,每一个水龙头因超压出流量而产生的水资源浪费都可以计算出来,而全国的水龙头,整体进行计算,得出的数据将会是非常的惊人。二、管道及供水系统浪费水资源严重。在供水系统中热水供应过程中的浪费状况最为触目惊心。其最主要表现在当开启热水供应系统时候,不能及时的获取热水,而需要放点一些热水出现之前的凉水,这些凉水白白的浪费掉,没有产生任何的经济以期其他方面的效益,被称为“无效冷水”也就是浪费的水量。这类现象存在的非常普遍,如果全国性的进行统计计算,则是让人非常震惊。其次是供水系统的管道老化,阀门陈旧。这类现象并不罕见。在大街两旁,小巷胡同随处可见的是很多陈旧老化的水管以及阀门在接口处或者一些锈迹斑斑的部位往外滋滋的冒着水,很多人都对此等现象习以为常,殊不知这方面浪费的水资源同样是相当的惊人。供水系统的水资源浪费不仅仅表现在表现在大街小巷还有深埋于地下的,以及家庭中中从厨房到洗手间等每一个阀门以及接口处都有可能出现水资源浪费的现象。在菲律宾,这面的水资源浪费竟然占到总量的58%,发达国家也是达到了12%。其浪费程度可见一斑。解决这方面的问题刻不容缓。
建筑给排水节水节能之措施
针对前文所阐述的建筑给水排水节水节能中存在的现象,本人经过仔细分析,结合建筑给水排水中系统之具体设计,总结出了较为切实可行的方法措施。
2.1建筑给排水设计阶段【3】
在建筑给排水设计阶段如果能注意节水节能的技术以及材料应用就会取得很好的效果。首先是水表的安置。水表的合理安置有利于对水流量的控制。水表安置要求厨房卫生间的水电气做到“三表计量出户”。便于计量,对于住宅分户,水表安置于户外为宜,最好采用远传水表或者IC卡水表智能水表。这样有利于对水流量的控制。其次是采用节水型管材。我们日常常用的管材受制于卫生性能、耐腐性能、以及管壁的粗糙程度,以至于影响给排水节水节能效果,镀锌钢管极易在长时间与水相浸泡之后很容易形成腐蚀,生锈,堵塞等造成水流量浪费的现象。而作为新型管材的给水塑料管,以其无污染,寿命长,不堵塞,耐腐蚀等许多显著的优点,在全国迅速的普及,而且减少二次污染,安装方便,价格便宜非常适合建筑给排水节水节能的要求,宜于大范围的推广。最后是采用节水型卫生器具(水龙头)。作为建筑给水的最终使用单元,卫生器具以及水龙头的节水性能直接影响着节水节能整体的效果。在卫生器具以及水龙头的选择上,最好选用水箱节水型,两档冲洗阀门大便器和节水型水龙头。可以比普通的水龙头节水30%左右,非常明显的减少水资源的浪费。同时,尽可能的加强对雨水的回首再利用,以及太阳能等节能能源的利用,可以广泛应用于节水及加热环节。
2.2建筑给排水施工阶段
如何能够保证节水节能在建筑中得到落实,关键就是在于建筑给排水中图纸设计。在具体施工中严格按照图纸的设计,严格执行相关标准,使节水节能意图在满足相关性要求,规范的前提下进行。我们还应该注意到另外一个问题就是对于建筑专业,其施工阶段本身就是一个消耗水量以及其他大量资源的过程,其本身就具有节水节能方面很大的潜力。在具体施工过程中,同样要运用节水节能措施,如地下管道采用钢制管,避免因为管道损坏而造成水资源浪费。对破损水龙头以及卫生器具要及时进行修理,建立完善而严格的节水节能管理制度。对于有实力有条件的建筑企业最好能实现自动监控。
2.3建筑给排水使用阶段
这个阶段是最终决定节水节能效果的阶段。建筑给水排水的节水节能要与运行管理相结合。仅仅依靠设计阶段的措施是完全不够的,还要对节水节能系统进行更为专业的管理维护,节水节能管理单位要对建筑物内的相关系统进行定期的清查,维护,维修,管理等工作。对系统进行更新,置换配件,检测检修等。把系统发生故障的可能性降低到最低限度,尽最大的可能使节水节能系统正常运转。
2.4大力宣传 使人们加强节水节能意识
在资源的浪费总量中,人为因素也占有相当大的比重,细究其因,人们在节水节能意识方面还是不到位,为此,在建筑给排水专业领域对节水节能措施的探讨应该在宣传方面同样加大力度,使人们节水节能的意识深入到日常生活,并形成习惯。
结束语
建筑给排水领域的节水节能不但关系到国计民生,也和我们个人的日常生活息息相关,意义不要自明,如何能够使节水节能工作落到实处,取得好的效果,还需要我们继续进行深入的探索,相信随着我们不断的付出终会取得更大的成就。
参考文献:
[1] 赵姝丽,陈玉丽. 民用建筑节水措施研究[J]. 节能. 2005(06)