高层节能建筑给水论文

1近几年高层建筑供水设计的常规作法

分区供水的主要依据仍然按《建筑给水排水设计规范》中的条款执行，但在《民用建筑节水设计标准》4.1.3条，要求‘分区内低层部份应设减压设施保证各用水点处，供水压力不大于0.2MPa（动压）’。此处明确提出了用水点供水点的动压要求，显然这一要求具有重要的节能意义，如何在设计中去体现？目前又如何结合前面所讲的隐形浪费来一并考虑？据我所知，比较多的同志还未引起注意，认为动压与静压差不多，基本上仍按原有的习惯作法，那么新标准要求各用水点供水压力（动压）不大于0.2MPa．有何实际意义？这正是规范和新标准给我们提出新课题。

2近几年高层建筑供水系统中存在的不足和问题

（1）给水设备的水量、水压要求欠明确，而且高低幅度较大，有关规范和设备要求都不尽相同，加之人们总希望安全性高一些，因此，给水系统出现大马拉小车的情况是较为普遍的，这也就为潜在的隐性电耗浪费提供了条件。我们以一般的水嘴d15为例，面盆洗涤及厨房水嘴，动压0.1MPa，流量不小于0。15l/s，但浴盆水嘴动压0.3MPa，流量不小于0.3l/s。压力差为3倍、流量差为2倍。《住宅建筑规范》GB50368---20058.2.4分户用水点给水压力，不小于0.05MPa，入户管的给水压力不应大于0.35MPa，只有压力要求而无水量要求，从压力要求也基本上差3倍。而一般住宅浴盆面盆水嘴都有，肯定是以浴盆水嘴选用，低位区流量0.3L/s及动压都大于0.3MPa以上，只能人为操作减压控制。

（2）比较多的高层建筑给水分区偏大，减压阀使用过多。给水分区偏大特别是一些略大于40m及其倍数的高层建筑，取大的分区，节省部分基建投资，但以多设减压阀来滿足压力要求。显然一边加压一边减压降是不符合节能原则。当然，合理分区是以经済合理性和技术可行性判定，有一个比较合理的度，决非分区越多越好，也不是分区越少越好。

（3）建筑物内给水支管一般均采d15，规范上要求水流速度≤1.0m/s，若分区偏大，其分区内的动压损失较小，也必然造成分区内的低位区动压增大，会造成使用不便或增加减压阀。

（4）各分区的加压泵站，一般都采用恒压变流量的变频泵。它具有恒定压力随流量变化而自动变频运行，具有较好的节能效果。但由于住宅用水量变化很大，最大用水（中午与晚间做饭时）与最小用水量（晚上12时后至晨6时）差近乎零。所以，有的设计仍采用工频泵‘两用一备’的方式，用于变频泵是不恰当的，不但不节能反而增大能耗。正确的作法应按《微机控制变频调速给水设备》JG/T3009要求的成套设备。

（5）室内给水管材选择，大都采用非金属塑料管（PE管），对多层建筑而言是比较合适的，但对高层建筑的中高区，压力在1.0MPa或以上，是否仍选用高强塑料管？值得商榷和研讨，这里边存在价格较髙和安全问题。

（6）室内给水管道水力计算，大都按规范列表中不同管径的流速选定。但一般设计中用的塑料管，仍用钢管计算流速，这显然是不恰当的，n值的不同水头损失相差较大，管道沿程损失增大很多，造成选泵及动压计算的虚加，为大马拉小车提供了依据。

（7）在建筑给水中，对竖向分区与管材选用的经済比较，以前很少在工程中使用，一则当时高层建筑不多、体量不大；二则对‘隐性能耗’不够重视。现在高层建筑很多，应该提到日程上了，可参照市政给水的方式，静态比较：管道投资与20年电费相比，取其小者；动态比较：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管道水头损失（m/m）S---电费单价（元/KWH）i---投资收益率（%）一般取6%N---计算年限一般取20年C---单位长度管道综合投资（元/m）

3水嘴、坐便器国家标准的践行意义

2011年7月日实施的水嘴、坐便器国家标准GB25501、02----2010，并有两条强制性条文，这样的国家标准还是第一次。以水嘴为例，流量均匀性△F应不大于0.1L/s，用水效率限定值为3级（0.15L/s），动压（0.10±0.01）MPa。这就明确了设备选用统一要求，为设备的节能提供了基本要求，设计就有了可靠依据。随着各种设备国家标准的颁布，使用广泛的常用设备，将会大大减少隐形浪费，节省大量隐形能耗，经済效益十分巨大。在《民用建筑节水设计标准》GB50555---20104.1.3条文说明中，就配水点供水压力（动压）不大于0.2MPa，与以前设计的普通水嘴作过实测比较：普通水嘴半开和全开，Q=0.42、0.72L/s，实测动压P=0.24、0.5MPa，静压均为0.37MPa；节水水嘴半开和全开Q=0.29、0.46L/s，实测动压P=0.17、0.22MPa，静压均为0.3MPa。两相比较，（虽然此节水水嘴与国家标准水嘴还有差距）但与国家标准水嘴额定流量q=0.15L/s都大很多，说明安全性过髙，浪费能耗巨大的实证。

4梳理现状、分析原因、采取措施，将‘隐性浪费’变成节能效益

前面就高层建的给水分区、规范要求、常规设计、设备选型、存在问题，进行了简单的梳理和分析，在此基础上结合新标准的要求，提出以下改进措施和建议，力求在减少隐形浪费上作点努力，为节能增加点效益。

（1）人人都应提髙节能认识。设计单位、建设单位和管理单位，都要把节能意念落实到具体工作中，不能仅滿足于供水不出事故，能自动供上水的表面安全，要从安全运行中分析各种工况能耗，减少隐性浪费，提髙节能效益。

（2）合理分区与动压要求。前面已经提到，高层竖向分区供水，基本按规范规定静压40m左右设计，没有涉及动压要求。但在《民用建筑节水设计标准》4.1.3条要求各用水点供水压力（动压）不大于0.2MPa。这就是说按规范静压40m左右分区，分区内最高（低位区）动压至少在50--60m以上，扣除管道损失，又比较多的低位区动压肯定都在0.2MPa以上，都需设减压阀。分区内减压阀过多不但耗费能耗，而且设备投资必然增大、建筑空间减小（减压阀占用空间、设备费较高）。将问题反过来思考，静压40m左右的分区范围是否偏大？这是值得商榷和探讨。我认为给水竖向分区从静压40m左右减至30---35m是可行的。对具体工程而言，分区增加的投资与五年节省电费比较后确定。

（3）国家尽快颁布各种常用卫生设备标准，统一明确设备的动压与流量要求，避免标准不一，各行各素，减小能量消耗。

（4）分区内各用户支管不宜都按d15设计，宜根据分区高位、低位不同，采用不同的管径。高位区动压小，管径可大点；低位区动压大，管径可小一点，加大阻力损夫，降低动压，减少减压阀数量和节省投资。对具体工程而言，可视分区部位，进行管段和出水点动压计算后确定管径。

（5）分区给水的加压设备，目前大都还是采用地下式恒压变流量的变频泵供水（正在研制中的变压、变流量变频泵，如能投入使用，那肯定是对给水节能的重大贡献）。推行一段时间的减少二次污染和利用管网余压的叠压给水，由于需主管部门和供水部门审批和管网条件要求，工程上采用渐少。恒压变流量变频泵的选用和设计，应符合《微机控制变频调速给水设备》要求，不能简单地照搬工频泵的模式，但采用髙位水箱供水方式供水，无需用变频泵而采用一般工频泵。

（6）中高区给水管材选用应有水力计算，不宜都一律使用PE管，供水压力大于1.0MPa或以上，管壁厚度增加很多，约为0.6MPa壁厚一倍，价格很髙，宜进行管材比选，如采用复合钢塑管。

（7）采用塑料管不应再按钢管计算沿程失，当管内径与流量一定，则不同的n值水头损失相差很多。如塑料管n＝0.009、钢管n=0.013，理论上讲，钢管水头损失髙于塑料管50%左右。

5后语

问题的广度与难度前面就髙层建筑给水节能技术，从规范要求、设计一般作法、设备选型、一般的运行管理，进行了技术分析，提出了一些改进和建议。本人才疏学浅，难免有不当之处，抛砖引玉，请专家同行批评指正。高层建筑给水节能技术涉及面较广，要作到技术可行性、经济合理性，达到安全可靠、节能减耗的供水系统，其本身并无高科技难度，但践行中确非易事，既有广度更有难度。其广度在于涉及部门较多，行政、设计、施工、规范标准、制设备制造、管理运行；难度在于对节能减耗的认识和重视，克服‘习以为常’的传统观念，只求‘安全运行’而牺牲大量能耗为代价，是不可取的。而无能耗量化显示与警报，成了‘隐形耗能’的推手，为静悄悄地大量耗能提供了‘合理合法’的条件，因此要实现髙层建筑给水节能，还有很长的路要走。千里之行，始于足下，让我们共同迈步前进。

作者：刘文林 单位：中国市政工程西北设计研究院有限公司