建筑给排水节能节水技术探讨

能源供应紧张、缺水是一个全球性的大问题。能源紧缺、能耗大不仅大大制约我过经济的发展，也将人民生活构成威胁。据材料介绍：建筑能耗约占整个社会能耗的1/3，为居首旁。建筑耗能的主体是建筑墙、门、窗的导热损失，其次是采暖、空调的能耗。
建筑给排水专业在建筑耗能中所含的主要内容有：人民生活及从事工艺、游乐、环境卫生、绿化、给水、排水、消防、热水、会用水等消耗的能源。据材料介绍：上述所消耗能源中占建筑能耗的10%-30%。依次可以看出建筑给排水专业在也能工作中不是可有可无的，而是占有相当分量的。
但是，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，建筑节能一些办法法规文件中鲜见这部分内容。如2005年颁发的《公共建筑节能设计标准》｛gb50189-2005｝中就没有给水排水专业的内容，而从事给排水专业人员也没有摆正节能节水工作的重要位置。
因此作为从事一个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作用，正真把节能节水放在重要的位置。下面结合工程实例就给排水设计与节能、节水相关问题提出一些看法。
建筑给排水节能节水技术探讨
 
1、建筑节水形势严峻
水是关系到人类生存发展、具有战略意义的资源。联合国的一项名为“综合评估世界淡水资源”的最新研究报告指出：目前，世界上约有三分之一的人生活在淡水资源缺乏的环境中，而如果人们继续像现在这样不节制用水的话，则三十年来贫水人口数将可能达到三分之二。据称地球上有百分之九十七的水属于不可饮用的水，而余下的百分之三的水资源中又有三分之二在冰川雪原，不能直接供人们使用，人们可利用的江、河、湖、泊及地下水的总量仅占地球总水量中极微小的比例。人们用水分配中农业灌溉占百分之六十七，工业生产占百分二十三，市政民用占百分之十。本世纪以来，随着全球人口数量的激增，农业用水量以增长了五倍，工业用水量增长了二十六倍，市政用水量增长了十八倍。目前，世界已有十亿人口生活在淡水资源贫缺环境中。
当前我国日益严重的水资源短缺和水环境污染，不仅困扰国计民生，并已成为制约社会经济可持续发展的重要因素。据水利部统计， 90年代以来，我国城市缺水范围不断扩大，缺水程度不断加剧，全国670座建制城市中有400 座不同程度的缺水，110座严重缺水。正常年份全国城市缺水60亿万m3。2000年由于我国北方地区春、夏连旱，严重影响了城市供水。据国家防总办公室统计，今夏已有100多个县级以上城市被迫限时限量供水，面对缺水的现状，节约用水已成为我国的基本国策。建筑节水更是任重道远。
2、水量浪费的隐患
如何实施节水的国策是值得我们每一个人认真思考并予以重视的问题。本人主要结合给排水的设计工作，经过分析和统计，水量的浪费隐患主要有以下几个方面：
2.1、超压出流浪费水量巨大
卫生器具给水额定流量是为满足使用要求，卫生器具给水配件出口，在单位时间内流出的规定出水量。流出水头是保证给水配件流出额定流量，在阀前所需的静水压。给水配件阀前压力大于流出水头，给水配件在单位时间内的出水量超过额定流量的现象，称超压出流现象，该流量与额定流量的差值，为超压出流量。
给水配件超压出流，不但会破坏给水系统中水量的正常分配，对用水工况产生不良的影响，同时因超压出流量未产生使用效益，为无效用水量，即浪费的水量。因它在使用过程中流失，不易被人们察觉和认识，属“隐形”水量浪费，因而至今未引起足够的重视。然而这种“隐形”水量浪费在各类建筑中不同程度的存在，其浪费的水量也是十分可观的。本人曾在大压湾核电站工作生活过，由于供水压力很大，卫生间水龙头都是喷射水流，自闭式冲洗阀延时时间比正常的长的多。水量浪费感觉很明显。
据北京建筑工程学院“建筑节水课题组”(以下简称“课题组”)1998～1999年对北京市住宅、集体宿舍、综合楼等11栋建筑，67个配水点先后安装口径15mm的螺旋升降式水龙头和陶瓷阀芯水龙头(又称节水龙头)实测统计：以螺旋升降式龙头和陶瓷阀芯水龙头半开时出流量0.2l/s为额定值，则水龙头的超压出流率前者为54%，后者为24%。因陶瓷阀芯水龙头出口设有网板，出水断面较螺旋升降式水龙头明显减少，为使出水流速不至过大，使用时获得较好手感，若以0.16l/s为半开时的额定值，也有52%的龙头超压出流。由此可见节水龙头虽然可以起到减压节流作用，但若给水系统设计不当，仍不能解决好超压出流问题。同时据实测分析，这种“隐形的”水量流失，绝不亚于“显形的”漏水量。有关单位实测，口径15mm水龙头每小时的滴漏量为3.6l，则20个龙头一天的滴漏量为1728l。而“课题组”实测北京某大学12层留学生楼的楼首层盥洗室口径15mm的螺旋升降水龙头和陶瓷阀芯水龙头半开时的出水量，分别达0.42l/s和0.21l/s ，则理论无效用水量分别为0.22l/s和0.05l/s。同样以20个龙头计，若每个龙头每天平均使用15min，则每天的理论无效用水量，前者为3960l，大于20个同类龙头的滴漏水量，后者为900l，也相当于一天10个龙头连续滴漏的水量。我国的建筑量大、面广，若以其中配水龙头每年超压出流量累计，将是一个惊人的数据。
2.2、热水干管循环浪费水量巨大
我国热水供应系统的水量浪费也较为严重，主要表现在开启配水装置后，不能及时获得满足使用温度的热水，往往要放掉不少冷水后，热水设备才能正常使用。这部分流失的冷水，未产生使用效益，可称无效冷水，也即浪费的水量。以哈尔滨建筑大学新区的一个浴室为例：共有龙头约300个，因采用干管循环，首次开启时都得放掉支管内的冷水。以首次开启放掉的冷水约2.0l计算，浴室每周开放三次，则每周浪费水量为300*2.0*3=1800l，每月浪费水量7.2吨。以一栋设有定时供应热水系统的6层招待所为例，采用干管循环，有16根立管，以每根平均管径 32mm，长18m计，每天供应一次热水则每年约流失无效冷水105m3，那么全国同类建筑热水系统年浪费水量的累计值，也将是十分可观的。显然，干管循环浪费水量最多。
2.3、管道及阀门泄露
管道锈蚀、阀门的质量等导致大量的水消失于无形。经常都能看到路边的给水管道在管子接缝处及法兰、阀门连接处滋滋的往外冒水。埋在地下的开不见的更不知道有多少。用户们经常反映浮球阀经常损坏、漏水，不论是用于水池、水箱的还是马桶上使用的，其质量的低劣直接导致大量水从溢流管流出。据调查，滴漏的水龙头每天就可耗水70升。
一些第三世界国家城市中有百分之六十的饮用水管道蚀损严重，及干线违规分流等原因流失了许多水量。菲律宾首都马尼拉市供水管网的漏耗水量以近其总供水量的百分之五十八，即使在管理措施较好的新加坡，也存在着百分之八的管网漏耗率，但人们认为无足为怪。据联合国的一项调查，美、英两国管网漏耗率均为百分之十二。
3、建筑节水采取的一些措施
建筑节水有三层含义：一是减少用水量，二是提高水的有效使用效率，三是防止泄漏。针对以上水资源浪费隐患，提出以下解决办法以供商榷。
3.1、明确提出控制超压出流的要求，以减少“隐形”水量浪费，促进科学、有效的用水，控制超压出流的有效途径是控制给水系统中配水点的出水压力，在80，90年代所建建筑中有的也较好地解决了控制给水系统超压出流的问题。经笔者调查研究，认为做好防超压应从以下几方面考虑：
3.1.1、首先应遵循规范，合理分区。
“规范”第2.3.4条规定“高参建筑生活给水系统的竖向分区,应根据使用要求、材料设备性能、维修管理、建筑物层数等条件，结合利用室外给水管网的水压合理确定。分区最低卫生器具配水点处的静水压，住宅、宾馆、医院宜为300~350kpa;办公楼宜为350~450kpa。”对于一个具体工程来说，最佳给水分区压力值可以通过优化设计确定，必须考虑建筑物的层数、层高，水泵的性能，室外管网的压力。
3.1.2、供水方式建议采用水箱供水方式。
本人认为在市政管网不能满足用户供水的情况下，尽量采用水箱供水方式。无论是水箱独立供水，还是各种联合水箱供水方式，比如：水泵—水箱供水方式、水池水泵供水方式等，它不但供水可靠，而且水压稳定，因而各配水点的压力波动很小，有利于节水。
3.1.3、设置减压装置
“规范”第2.3.4a条规定“建筑物内的生活给水系统，当卫生器具给水配件处的静水压超过本规范第2.3.4条规定时，宜采取减压限流措施。”除浴盆的流出水头为5~10m外，其他各用水配件的流出水头不超过5m，因此进户压力10m、最不利点压力为5m即可满足各住户要求，超过10m即形成超压出流。笔者认为可在进户管处，水表前装设调压孔板或节流塞实施减压，减少超压出流量。而规范要求“分区最低卫生器具配水点处的静水压，住宅、宾馆、医院宜为300~350kpa；办公楼宜为350~450kpa”，大部分都超压。到底多少米开始减压，应综合考虑各种因素，我院给排水技术人员也正在探讨此问题。而根据北京据北京建筑工程学院“课题组”对北京11栋建筑，67个配水点，螺旋升降式水龙头和陶瓷阀芯龙头半开时，水压和水量的有关数据研究，得出配水点处静压大于0.15mpa时，水龙头流出水量开始迅速上升。他们建议在“高层分区最低卫生器具配水点处静水压，不宜大于0.45mpa,最大不得大于0.55mpa”的基础上，采取“配水点处静压大于0.15mpa时”,采取减压措施，值得大家借鉴。
3.2、热水循环方式的选择，建议集中热水供应系统应保证干管、立管中的热水循环。
造成这一问题的原因是多方面的，既有施工、管理的不当，也有设计的不足。就设计而言，热水循环方式的选择，是影响无效冷水量多少的主要因素之一。目前，”规范“中提出了三种热水循环方式，即干管循环，立管、干管循环和支管、立管、干管循环。根据以上分析结果，显然干管循环浪费水量最多。改变这种”先天不足“的现象，当前已成为用户迫切的要求。
由于目前我国不少城市实施了计划用水，不少单位为控制用水，避免超标，正纷纷改造供水系统，采取多种有效的节水措施。
如北京某大学对学生浴室的无循环热水系统进行改造，增设了回水管，取得了每月节水50m3成效。虽然，采用支管、立管、干管的热水循环方式最为省水，但受经济条件的制约，目前要求全部热水供应系统采用这种供水方式，还难以实现，但对多层定时供应热水系统采用立管、干管循环方式是有必要也是有条件做到的。为此建议设计集中热水供应系统时应保证干管、立管中的热水循环，有经济条件的可做到支管循环。
3.3、废水再利用
建筑中水工程是节约用水的好措施，既保护了环境，又极大的提高了水资源的利用效率。建筑中水工程设计应作到安全使用、经济合理、技术先进。但对于小型建筑等可实行一些简单可行的废水再利用措施。
拥有1.46万余人的天津大学夏季每个学生每月平均用水3立方米。他们以33号楼作为试点，通过改造洗漱用水的下水管道，收集废水送至楼顶的水箱，作为厕所冲洗用水。33楼过去每月用水量为2000吨，安装这一装置后，每月可回收废水1000余立方米，节水50％以上。这也算作简单的中水工程。
3.4、重视设计所选水表的设置要求及水表和表前阀门的质量要求
3.4.1、增加小区给水系统水表的设置
它还是合理用水分析和水量平衡测试必不可少的仪表。水量平衡测试是用水单位对本单位用水体系进行实际测试，根据其输入水量与输出水量之间的平衡关系进行分析的工作。目前各城市节水法规中对开展合理用水分析和水量平衡测试工作均
 
有明确的要求。而增加小区进户总水表，通过与各户水表进行水量平衡分析，有利于查出漏水隐患。如上海交通大学徐汇分部，进行水量平衡测试后，查出了不少漏水隐患，经整治给水系统，取得了每月节水3万m3，每年少缴100万元水费的显著成效。深圳方面早已采取此项措施，北京建筑工程学院 在深圳所做的几个小区均设置了总水表，一方面可杜绝漏水隐患，另一方面也是小区物业管理的要求。
3.4.2、水表是法定的计量仪表，其计量值是供水部门向用户收费的凭据。
若水表质量低劣，计量不准，不但将直接影响供水部门和用户的经济利益，还会使为遏制水资源严重透支，利用经济杠杆调整水价和采取用户计划用水，节约获奖，浪费受罚等节水措施因缺乏正确的依据，而不能顺利实施。同时，水表长期使用，由于水质或自身零件磨损等原因，会影响水表的计量精度。
据有关部门对我国10个城市1432只在装水表拆回校验，符合±4%要求的，占60.9%，偏快的占33.4%，偏慢的占5. 7%。国家技术监督局已于1991年发文规定，生活用水表只作首次强制检定，限期使用，到期更换。使用期限：口径15～20mm的水表不超过6年；口径25～50mm的水表，不超过4年。而据有关部门调查统计，1998至1999年北京住宅小区和大专院校约有80%以上的用水单位和居民区进水管及家庭进户管表前阀门损坏或锈蚀难以启闭，给水表的拆卸更换带来了很大的困难。虽然目前供水部门对落实国家技术监督局的以上规定，还未作出相应规定和采取有效措施，但随着建筑节水工作的深入开展，水价的逐步调整，用户对水表正确计量的要求，必然越来越强烈。所以，控制阀门的质量要求，以利于水表保证计量的正确，保护用户的利益和节水的积极性。
3.5、使用合格给水管件及配件、推广新型节水设备
由于管道及阀门泄露问题，采用合格、合理的管材、阀门，给排水设计、施工等方面应严格把关，使用正规厂家的合格产品。
新型节水龙头、节水型马桶、节水型、洗衣机等已推出，这方面的研究一直不断。推广节水器具的使用是开源节流的节水措施之一，以提高广大市民的节水意识，节约宝贵的水资源，解决水资源紧缺问题。节能节水型的设备应为设计首选。
4、总结
建筑业作为我国经济发展的支柱产业，正在飞速发展，随着人民生活质量的提高，对供水量和质的要求正不断扩展，同时实施水的可持续利用和保护，使水资源不受破坏，并能进入良性的水质、水量再生循环，也已成为政府?广大人民群众关注的焦点。这一切都给建筑给排水工程的设计提出了许多新的要求，供水技术先进化的步伐急待加快。