高層建筑給水系統(tǒng)節(jié)能及設計研究

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【摘要】高層建筑是現(xiàn)代城市建筑的主流，能夠很好地對城市發(fā)展中存在的人地矛盾沖突進行解決。而在高層建筑建設中，給水系統(tǒng)的節(jié)能非常關(guān)鍵，不僅影響著建筑功能的發(fā)揮，也會直接影響居民的日常生活。論文從高層建筑給水系統(tǒng)的運行現(xiàn)狀出發(fā)，就其給水系統(tǒng)的節(jié)能及優(yōu)化設計進行了研究和討論，希望能夠有效減少水資源和能源的浪費問題，推動經(jīng)濟的可持續(xù)發(fā)展。

【關(guān)鍵詞】高層建筑；給水系統(tǒng)；節(jié)能設計

1引言

在以往的高層建筑給水系統(tǒng)設計中，節(jié)能設計十分有限，即使是一些比較專業(yè)的節(jié)能措施，也僅僅是強調(diào)對于節(jié)水器具的使用，節(jié)能節(jié)水效果并不理想。新時期，伴隨著科學技術(shù)的快速發(fā)展，可持續(xù)發(fā)展得到了先進技術(shù)的支撐，可以通過利用先進技術(shù)和設備的方式，對高層建筑給水系統(tǒng)進行節(jié)能和優(yōu)化設計，以更好地適應時展提出的新要求。

2高層建筑給水系統(tǒng)運行現(xiàn)狀

當前，高層建筑中的給水系統(tǒng)在運行中基本能夠滿足用戶的用水需求，但也存在很多問題，引發(fā)了水資源和能源的浪費現(xiàn)象，必須得到足夠的重視。2.1超壓出流。超壓出流，簡單來講，就是在對給水系統(tǒng)中的配件進行選擇時，沒有充分考慮實際情況，導致配件本身在工作前的恒壓超過了工作運用的最低壓力，導致單位時間內(nèi)水流量超出限定流量。超壓出流問題在給水系統(tǒng)中無法完全避免，并不會影響高層建筑的用水需求，不過這種情況會影響水量的正常分配，也可能會引發(fā)管道松動，造成漏水問題【1】。另外，高層建筑給水系統(tǒng)中一般都設置有水泵，超壓出流會導致水泵運行壓力的增大，也會帶來較大的電能損失。2.2設備損壞。給水系統(tǒng)中的各類配件在使用過程中會受到各種因素的影響，一旦出現(xiàn)損壞，會導致水量的浪費，這一點在地下管道中表現(xiàn)得尤其明顯，而且地下管道的滲漏容易被忽視，從而使得水資源浪費的增加。2.3結(jié)構(gòu)不當如果高層建筑中給水系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)設計不合理，則會導致水資源給水分區(qū)的不合理分布，無論是積水結(jié)構(gòu)不合理還是水泵選擇不恰當，都會引發(fā)水資源浪費的問題。這個問題主要是會給水資源和電能同時帶來雙重浪費，必須得到設計人員的高度重視。

3高層建筑給水系統(tǒng)節(jié)能及優(yōu)化設計

伴隨著城市化進程的加快，人們的生活水平不斷提高，對于建筑給水系統(tǒng)的運行穩(wěn)定性和節(jié)能性提出了更高的要求，需要做好高層建筑給水系統(tǒng)節(jié)能及優(yōu)化設計。這可從以下4方面著手。3.1明確優(yōu)化方向。先對超壓出流問題進行解決，考慮經(jīng)濟性和適用性，在實現(xiàn)節(jié)能目標的同時，降低成本投入；重視節(jié)能節(jié)水設備的選擇和應用，在合理選擇零部件的同時，也應該做好新型零部件的開發(fā)工作，提升其技術(shù)含量，以先進技術(shù)和新型材料為支撐，保障高層建筑給水系統(tǒng)的穩(wěn)定節(jié)能運行；在充分考慮高層建筑給水條件以及環(huán)境影響的情況下，對建筑給水方式進行合理選擇，滿足建筑用水需求的同時，實現(xiàn)能源與資源的節(jié)約；可以借助計算機軟件，針對給水管網(wǎng)整體進行優(yōu)化，確保高層建筑給水系統(tǒng)能夠與市政水利管網(wǎng)中的其他設備配合使用，達到良好的節(jié)能節(jié)水效果【2】。3.2系統(tǒng)整體優(yōu)化。做好合理分區(qū)。在高層建筑給水系統(tǒng)中，應該做好合理分區(qū)，確保衛(wèi)生器具給水配件最大工作壓力不超過0.60MPa，各個分區(qū)中的靜水壓力不會超過0.45MPa，即使是存在特殊情況，如設置有集中熱水系統(tǒng)，最大靜水壓力也不能超過0.55MPa。生活給水系統(tǒng)的用水點供水壓力不宜大于0.20MPa，同時，滿足衛(wèi)生器具工作壓力的需求。住宅入戶管供水壓力不應大于0.35MPa，如果入戶管的水壓超過了0.35MPa，則需要設置好相應的減壓閥或者調(diào)壓設施，以降低管道壓力，避免在使用過程中出現(xiàn)管道爆裂的問題。減壓閥設定最佳壓力為0.20MPa，如果不設置減壓閥層，則壓力的設定需要控制在0.20~0.35MPa。做好減壓閥設置。從保證減壓效果的角度，應該在減壓閥前設置相應的控制閥和過濾網(wǎng)，必要時還應該增加壓力表，在減壓閥后同樣應該安裝壓力表和控制閥，減壓閥的位置應該合理選擇，為后續(xù)的數(shù)值讀取和維修提供便利。給水分區(qū)使用的減壓閥可以采用2組并聯(lián)設置的方式，不設置其他旁通管。在對減壓閥進行選擇時，應該考慮實際情況，如果是豎向分區(qū)，應該優(yōu)先選擇比例式減壓閥或者可調(diào)式減壓閥。如果是對入戶管或者配水支管進行減壓，可以使用可調(diào)式減壓閥，確保減壓閥減壓前后的壓差不會超過0.4MPa，一些對于環(huán)境安靜度要求較高的場所，更是應該將這個差值控制在0.3MPa以內(nèi)。如果使用比例式減壓閥，則在對減壓閥比例進行設定時，應該盡量小于3∶1。3.3給水方式優(yōu)化。現(xiàn)階段，在高層建筑給水系統(tǒng)中，比較常用的給水方式有4種。3.3.1直接給水。可以從市政給水管網(wǎng)直接向高層建筑供水，是最為簡單同時也最具經(jīng)濟性的給水方式，結(jié)構(gòu)簡單，可以借助市政管網(wǎng)的壓力實現(xiàn)高層供水，節(jié)能效果顯著。不過，因為建筑給水系統(tǒng)內(nèi)部沒有儲備水量，一旦市政管網(wǎng)停水，室內(nèi)也會立即斷水，因此，這種方式適用于建筑內(nèi)部無特殊用水需求的情況【3】。3.3.2水泵水箱聯(lián)合給水。水泵可以隨時向水箱供水，水箱不需要選擇過大的容積，而且在水箱的調(diào)節(jié)作用下，水泵可以保證穩(wěn)定的出水量，維持高效運行。這種給水方式相對復雜，管理難度大，而且水箱在增加投資的同時，也會帶來水質(zhì)的二次污染問題，適用于市政管網(wǎng)壓力無法滿足建筑給水管網(wǎng)需求的情況。3.3.3氣壓給水。封閉性的系統(tǒng)保證了水質(zhì)的清潔，而且具備一定的儲水能力，可以在建筑任意位置設置水箱，更加靈活。當然，氣壓給水會帶來水壓的劇烈波動，而且水泵平均效率偏低，能耗大，甚至還存在一定的安全問題，適用于市政管網(wǎng)無法滿足建筑供水壓力，室內(nèi)用水不均勻且無法設置高位水箱的情況。3.3.4變頻調(diào)速泵給水。建筑不同區(qū)域給水相互獨立，安全性強，而且集中設置的升壓設備能夠為管理和運行維護提供便利，因為不需要使用水箱，大大降低了給水系統(tǒng)的占地面積。缺陷在于給水泵揚程大、設備的設置和維護成本較高，適用于幾乎所有高層建筑。從技術(shù)人員的角度，應該綜合考慮高層建筑的實際情況，做好合理選擇，在保證給水穩(wěn)定性的同時，實現(xiàn)節(jié)能降耗。3.4給水設備優(yōu)化。以變頻調(diào)速水泵的優(yōu)化為例，在對水泵型號和參數(shù)進行選擇的過程中，應該結(jié)合高層建筑的給水需求，配備效率較高，電機功率較小的水泵，而在水泵搭配環(huán)節(jié)，需要對照相應的流量范圍以及流量變化范圍的比例關(guān)系，對水泵組的數(shù)量進行確定，一般需要設置2~4臺主泵以及至少1臺供水能力不小于最大主泵的備用泵。當多臺泵組同時運行時，可以選擇其他1臺變頻運行，其他所有泵組工頻運行，也可以采用2臺乃至多臺泵組變頻運行的方式【4】。

4結(jié)語

在高層建筑中給水系統(tǒng)的設置關(guān)系著建筑用戶的用水需求，需要得到足夠的重視。針對當前高層建筑給水系統(tǒng)中存在的缺陷和問題，相關(guān)人員需要做好給水系統(tǒng)的節(jié)能及優(yōu)化設計，降低管網(wǎng)運行中的漏水率和能耗，為建筑節(jié)水降耗提供可靠支撐，推動建筑行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。

【參考文獻】

【1】鄧成憲.論高層公共建筑給水排水工程節(jié)能途徑及節(jié)水措施[J].科技創(chuàng)新與應用[J],2019(12):124-125.

【2】朱兵仔,蘭葶.建筑給水排水系統(tǒng)節(jié)能設計要求探討[J].住宅與房地產(chǎn),2019(36):82-83.

【3】魏天云.建筑給水系統(tǒng)水泵節(jié)能優(yōu)化與工程應用[J].長春師范大學學報,2019(8):102-104.

【4】張琳明.高層建筑給水系統(tǒng)設計節(jié)水優(yōu)化措施分析[J].工程建設與設計(下半月刊),2018(6):6-7.

作者:艾怡霏 單位:北京中環(huán)世紀工程設計有限責任公司