建筑节水技术

在我国现行的《建筑给水排水设计规范》中，虽对给水配件和入户支管的最大压力做出了一定的限制性规定，但这只是从防止因给水配件承压过高而导致损坏的角度来考虑，并未从防止超压出流的角度考虑，因此压力要求过于宽松，对限制超压出流基本没有起作用。如果设计时没有考虑这一方面的话会造成极大的水资源浪费。所以应根据建筑给水系统超压出流的实际情况，对给水系统的压力做出合理限定。

《建筑给水排水设计规范》第3.3.5条规定，高层建筑生活给水系统应竖向分区，各分区最低卫生器具配水点处的静水压不宜大于0.45MPa，特殊情况下不宜大于0.55MPa。而卫生器具的最佳使用水压宜为0.20~0.30MPa，大部分处于超压出流。根据有关数据研究，当配水点处静水压力大于0.15MPa时，水龙头流出水量明显上升。建议高层分区给水系统最低卫生器具配水点处静水压大于0.15MPa时，采取减压措施。

当前我国日益严重的水资源短缺问题和水环境污染，不仅困扰国计民生，并已经成为制约社会经济可持续发展的重要因素。节约用水已经成为我国的基本国策。

随着人们生活水平的提高，小区集中热水供应系统的应用也得到了充分的发展，建筑热水循环系统的质量也逐渐变得越来越重要了。大多数集中热水供应系统存在严重的浪费现象，主要体现在开启热水装置后，不能及时获得满足使用温度的热水，而是要放掉部分冷水之后才能正常使用。这部分冷水，未产生应有的使用效益，因此称之为无效冷水。这种水流的浪费现象是设计、施工、管理等多方面原因造成的。如在设计中未考虑热水循环系统多环路阻力的平衡，循环流量在靠近加热设备的环路中出现短流，使远离加热设备的环路中水温下降;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。同一建筑采用各种循环方式的节水效果，其优劣依次为支管循环、立管循环、干管循环，而按此顺序各回水系统的工程成本却是由高到低。修订后的《建筑给水排水设计规范》GB 50015-2003第5.2.10条提出了两种循环方式，即立管、干管循环和支管、立管、干管循环.取消了干管循环，强调了循环系统均应保证立管和千管中热水的循环，对节水、节能有着重要的作用。因此，新建建筑的集中热水供应系统在选择循环方式时需综合考虑节水效果与工程成本，根据建筑性质、建筑标准、地区经济条件等具体情况选用支管循环方式或立管循环方式，尽可能减小乃至消除无效冷水的浪费。

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，人们对供水量和质的要求正在不断提升。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，也已经成为政府和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，而目前节水最关键的不是建筑节水技术，而是人们的节水意识和人们良好的用水习惯。因此，应倡导人们将淡水资源当做一种珍稀资源，节制使用，呼吁全民节水。建筑节能是我国经济发展中的重要国策。建筑给水排水的节能就是在建筑物的规划、设计、新建(改建、扩建)、改造和使用过程中，执行建筑节能标准，采用节能型的建筑技术、工艺、设备、材料和产品，提高系统效率和保温隔热性能，加强建筑物用能系统的运行管理，利用可再生能源，在保证建筑物给排水功能和环境质量的前提下，减少给水排水系统的能耗。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。

1、建筑给水排水节能的依据

建筑节能设计标准是建设节能建筑的基本技术依据，是实现建筑节能目标的基本要求，其中强制性条文规定了主要节能措施、热工性能指标、能耗指标限值，考虑了经济和社会效益等方面的要求，必须严格执行。建筑给排水专业在建筑节能设计中主要所依据的法规、规范、标准有:《中华人民共和国节约能源法》、《中华人民共和国建筑法》、《中华人民共和国可再生能源法》、建设部《民用建筑节能管理规定》、《公共建筑节能设计标准》GB50189-2005、《公共建筑节能设计标准》DBJ 01-621-2005(北京地方标准)、《公共建筑节能设计标准》DGJ08-107-2004 (上海地方标准)、《民用建筑节能设计标准》JGJ26-95、《住宅建筑规范》GB50368-2005、《住宅建筑节能检测评估标准》DG/TJ08-801-2004(上海地方标准)、《住宅设计标准》DGJ08-20-2007 (上海地方标准)、《建筑给水排水设计规范》GB50015-2003、《建筑给水排水与采暖工程施工质量验收规程》GB50242-2002、《民用建筑太阳能热水系统应用技术规范》GB50364-2005、《污水再生利用工程设计规范》GB50335-2002、《建筑中水设计规范》GB50336-2002、《城市污水回用设计规范》CECS61-1994、《建筑与小区雨水利用工程技术规范》GB50400-2006、《节水型生活用水器具》CJ164-2002、《绿色建筑评价标准》GB/T50378-2006 等。目前涉及建筑给水排水方面的节能标准并不多，但随着节能要求的提高，建筑给水排水的节能将逐步得到提高，标准也将不断完善。

2、建筑给水排水节能的主要途径

2.1 给水

合理确定用水量(包括冷水、热水及其他等用水)的定额。严格执行《建筑给水排水设计规范》中的生活用水量定额标准，并非用水量越高越好。理设计建筑给水系统。主要可通过下列方法实现:充分利用市政管网的压力，直接供水;合理进行竖向分区，平衡用水点的水压;采用并联给水泵分区，尽量减少减压阀的设置;推荐支管减压作为节能节水的措施，减小用水点的出水压力;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;优先考虑水池- 水泵- 水箱的供水方式。推广采用节水的卫生器具。如限制卫生器具的流出水头、红外线感应龙头和便器等，不应采用无控制花管、长流水的小便槽。合理采纳变频调速泵组供水。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，其节能效果要优于变频恒压变流量的给水方式;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;工作水泵应选用2 台或2 台以上，不同级配工作泵的流量宜以1/2 的流量梯变，宜采用大小水泵搭配的形式，并设气压罐小流量给水。当市政条件允许时，宜采用叠压供水设备。具备条件的，应当至少选择一种可再生能源(指风能、太阳能、水能、生物质能、地热能、海洋能等非化石能源)，用于建筑物的热水供应。热水水源的利用可采用太阳能、水源热泵、地源热泵技术。在采用水源热泵、地源热泵技术时，不得对水体和土壤造成污染和浪费。如利用地下地温地源自动供暖制冷系统，就是通过表层地下水为载体，或将盘管埋在土壤中以盘管内流动的介质为载体，将这些地温热源输送到水源热泵进行能量转换，冬季输出45 ~65 ℃的热水。在太阳能的利用上，有条件的可采用太阳能蓄热技术，太阳热水系统的工程参数应结合建筑所处的地理位置确定。太阳能热水器的循环可采用强迫式、自然式循环太阳能热水器和直流式太阳能热水器。太阳能热水器应有温控装置，并应合理控制和设定热水的温度。太阳能热水系统的热能再利用与节水技术还应相互结合。太阳能热水器可作为热水供应的预加热措施，可设在其他热交换器的前端。热水系统宜机械循环以满足用水点的节水要求。合理设计热水供应系统。加强余热的回收和利用(包括工业余热、废热、烟气余热、蒸凝结水、热风能量的回收和梯级利用)，有条件的地区可采用城市热网或区域性锅炉房的热水或蒸气作热源。可采用专用的蒸气或热水锅炉制备热源，也可采用燃油、燃气热水机组制备热源或直接供应生活热水。当地电力供应较富裕的地区或鼓励夜间使用低谷电的政策时，可采用电能作为热源或直接制备热水。从技术可靠、经济适用的角度出发，应合理配置组合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;对不同场所可采用不同的热源形式。热水供应系统储水温度宜控制在55~60 ℃。应合理确定热水用水量定额、耗水量、耗热量、供水水温、水质等热水系统的基本设计参数。热水供应管网宜采用同程回水的给水方式。当采用电作为热源时，宜采用储热式电热水器，以降低耗电功率。热水供应系统宜缩短热水的给水时间，增加机械循环，并平衡冷热水的水压。对于适合热电联供技术的工程，应优先考虑。

2.2 排水和雨水

①排水应尽量采用重力排水的方式。

②污废水管道的敷设应就近排放，并应避免压力提升。

③中水的利用。

④利用空调凝结水排水。

⑤蒸汽凝结水的回收利用。

⑥雨水的收集和综合利用。

2.3 冷却水和消防给排水

冷却水宜循环利用，提高水的重复利用率。在水源条件许可的情况下，可采用江水、河水、湖泊水、海水、地下水等作为循环冷却水。合理选择冷却塔。在空气湿球温度较低的干燥地区，可通过设计计算来适当提高冷却水进出水温差，以减少循环水量和循环水泵的能耗，缩小循环管道的管径。合理布置冷却塔。保证冷却塔之间的距离，有良好的气流组织条件，避免影响冷却塔的散热效果。针对不同的循环冷却水水质应采取化学(杀菌、灭藻等)、物理(过滤)的水处理方法，具有缓蚀、阻垢的水处理功能，减少管道和机组内的结垢、腐蚀。在一定的条件下，设置合用消防水箱，以减少消防水箱的清洗用水。利用消防试验排水，将消防排水返回到消防水池。增加消防水池、消防水箱的水处理设备。

2.4 自动控制和计量

建筑中宜设置建筑给排水自动化的监控系统(温度设定与控制、水池、水箱的报警和监控)。变频泵供水方式宜采用管网末端压力表控制水泵转速的运行方式。针对不同需要场所及使用条件，应加强给水用水量计量。住宅应设分户水表计量用水。居住建筑节能改造应当安设分栋用热计量和供热系统调控装置。公共建筑应当设计并安装用热计量、室内温度调控、多表远程操控系统和供热系统调控装置。冷却水补充水、锅炉补充水、绿化用水、水景补充水、游泳池补充水、蒸汽应分别设置水表计量。其他需要独立计量的管道系统(如道路浇洒用水、汽车冲洗用水、地面冲洗用水等)宜设水表计量。企事业单位、学生宿舍的公共浴室、淋浴间等宜刷卡(或采用红外线、脚踏开关)来用水。

在设备、材料的选用中，应选用节能型、节水型等节能高效的产品，应禁用淘汰产品。宜推广化学建材，并执行国务院建设行政主管部门制定并公布的建筑节能新技术、新工艺、新设备、新材料、新产品推广目录以及限制或者禁止使用能耗高的技术、设备、材料和产品的目录。节水、节能型产品如:喷射式和压力流冲击式的节水大便器(冲水量≤6 L/ 次)、免水冲小便器、陶瓷片密封水嘴、红外线感应节水装置、自力式平衡压力恒温混水阀、节能型热交换器、飘水量小省电型冷却塔、太阳能热水器、高效率的水泵等;淘汰产品如:多层住宅、多层公共建筑的生活给水管道禁止设计、使用镀锌钢管;小区建设工程中禁止设计、使用埋地铸铁排水管和水泥排水管;城镇新建住宅中淘汰砂模铸造排水铸铁管。在工业建筑中，应采用节水、节能的生产工艺和设备。注意加强设备与管道的保温，应选用理化性能优良的保温材料，并确保有效的绝热层厚度。生活热水管管道的经济绝热层厚度可参考表1.对于管内介质温度在7 ℃常温时，采用柔性泡沫橡塑的设计厚度应按防结露要求计算确定;对于管内介质温度0~95 ℃的热水管道不适宜采用柔性泡沫橡塑材料保温。

在水泵的设计选择中，运行工况点应落在Q-H水泵曲线的高效端中，变频泵的选用工况点宜落在高效端的右侧。热水锅炉、热水器、热交换器等设备应高效率、节能，应采用优质的阀门、浮球阀等配件。在绿化用水中，尽量采用非生活饮用水，可采用雨水、中水等杂排水;尽量利用室外管道内水的余压供水;绿化用水宜采用滴灌、喷雾等节水技术。在道路浇洒用水中，尽量采用非生活饮用水，可采用雨水、中水等杂排水，尽量利用室外管道内水余压的供水方式。在汽车冲洗、地面冲洗用水中，尽量采用非生活饮用水，可采用雨水、中水等杂排水，并对冲洗用水回收利用。在游泳池用水、水景用水中，尽量循环使用，设置水处理装置。

3、建筑给排水节能与功能、节水、经济的关系

3.1 节能与功能

建筑给排水节能应用技术是综合应用的工程技术。在追求节能的同时，需要满足建筑给排水设计的基本功能要求，不能顾此失彼，失去功能要求的节能是没有意义的。不要出现以节约能源和节约用水的名义做出一些既不节能、节水，也不环保的措施。问题解决的根本还在于节能价值观的调整，设计应该树立一种全面的系统价值观念。建筑给排水节能的关键是从系统的设计抓起。合理的系统设计需要既满足使用功能又满足节能要求。节能需要多种技术的综合应用，结合建筑的特点、地区的具体情况采取不同节能方式的组合。雨水收集与砂基渗水砖应用技术、生态污水处理系统与中水回用应用技术就是建筑给排水节能与功能处理得较好的方式之一。同时，也需对因节能引起设计功能变化的问题进行处理。变频调速技术(如变频增压给水设备等)节省了建筑所耗电能，但由此产生的高频谐波，对内压较低的电器易产生冲击而造成损坏，其节省能耗产生的经济效益可能还不足以弥补损失。

3.2 节能与节水

建筑给水排水的节能技术也是综合节水技术，建筑给水排水的节能、节地、节水和节材潜力很大。建筑给排水的节能和节水是相互联系的，在节水的同时往往也能达到节能的目的。建筑给水排水的节能是重点降低长期使用时的总能耗，节水是重点考虑水资源的循环利用，节材是重点研究新型工业化和产业化道路。对生活水池的大小尽量按经济、节地、节能的原则设计，从节水的角度出发，生活水池内采用釉磁涂料涂刷或采用不锈钢材料，确保卫生、减少水箱的污染和换水次数，以达到减少水资源的浪费，达到节能的目的。采用新型给水管道，如塑料管、不锈钢管、衬(涂)塑钢复合管等，同样是在节约用水的同时，也节约了材料和能源。在居住区排水中应用塑料检查井技术，还可达到节地的目的。

3.3 节能与经济

建筑给水排水的节能是需要经济的投入，特别是建设初期。节能应强调建筑整体的效益，根据功能目标、使用性能、经济效益达到预期的目的。事实上，节能是一个相对的概念，经济问题也是需要考虑的，节能的经济性可以通过一定时期的运行来得到经济回报。对于工程项目中建筑给排水有明显节能效果的技术措施，应进行节能量、投资额和投资回收期进行必要的经济技术分析。设计在考虑技术、经济效益的同时，还应该充分考虑节能的先进性。

3.4 节能与运行管理

建筑给水排水的节能需要加强与运行管理相结合。节能不仅仅停留在设计阶段，用能系统的维护管理对节能有必不可少的作用。节能需要运行管理单位定期对建筑物用能系统进行维护、检修、监测、保养及更新置换，及时清除系统故障，保证用能系统处于节能状态运行。分级配置给水计量表具，保证项目投运后能源消耗量的统计和管理的需要。日常运行能耗的降低是给排水节能的重要部分之一。合理安排运行方式和时间也可节能。如改变洗衣房的排班时间，利用电费峰谷的差异，节省电费。建筑给水排水节能的途径是多样化的，建筑节能不仅仅在于建筑的外墙、采暖和空调、照明，给水排水的节能也是有一定的作用。虽然建筑给排水在节能总量上有一定的局限性，但积土成山，风雨兴焉;积水成渊，蛟龙生焉;勿以善小而不为，推广建筑给水排水的节能不仅是可取的，而且也一定能为建筑的节能降耗做出贡献。

雨水利用就是将雨水收集起来，经过一定的设施和药剂处理后，得到符合某种水质指标的水再利用的过程。类似于中水，处理后的雨水作为一种可以利用的水资源可以用于厕所冲洗、城市绿化、景观用水以及其他适应中水水质标准的用水。

建筑物收集雨水的一般结构是，由导管把屋顶的雨水引人设在地下的雨水沉沙池，经沉积的雨水流人蓄水池，由水泵送人杂用水蓄水池，经加氯消毒后送人中水道系统，为解决降尘和酸雨问题，一般将降雨前两分钟的雨水撇除。雨水收集技术大致由五部分组成

1)雨水收集区:屋顶

2)输水系统:沟槽、落水管、管道

3)过滤系统:卵石、砂

4)储存系统:水箱、水池、水窖

5)配水系统:水管、设备

目前，世界上许多国家都展开了对雨水利用的研究，以节约水资源，减轻当地的用水和污水处理负担。如德国，日本等国在一些城市的建筑物上设计了收集雨水的设施，将收集到的雨水用于消防、小区绿化、洗车、厕所冲洗和冷却水补给等，也可以经深度处理后供居民饮用。东京、福冈、大阪、名古屋四个城市的拱型建筑棒球场的雨水利用系统。集水面积在1.6~3.5万平方米，贮水槽容积为1000~2800m3，经砂滤和消毒后用于冲洗厕所和绿化。每个系统年利用雨水量在3万吨以上。

推广使用节水型卫生器具和配水器具:

一套好的设备能够对水资源的节约产生非常大的作用。例如，通常淋浴喷头每分钟喷水20多升，而节水型喷头则每分钟只需要9L水左右，节约了一半的水量。可见卫生器具和配水器具的节水性能直接影响着整个建筑节水的效果。所以在选择节水型卫生器具和配水器具时，除了要考虑价格因素和使用对象外，还要考察其节水性能的优劣。大力推广使用节水型卫生器具和配水器材是建筑节水的一个重要方面。

(1)以瓷芯节水龙头和充气水龙头代替普通水龙头。在水压相同条件下，节水龙头比普通水龙头有着更好的节水效果，节水量为30%~50%，大部分在20%~30%之间，且在静压越高、普通水龙头出水量越大的地方，节水龙头的节水量也越大。因此，应在建筑中(尤其在水压超标的配水点)安装使用节水龙头，以减少浪费。

(2)采用延时自闭式水龙头和光电控制式水龙头的小便器、大便器水箱。延时自闭式水龙头在出水一定时间后自动关闭，可避免长流水现象。出水时间可在一定范围内调节，但出水时间固定后，不易满足不同使用对象的要求，比较适用于使用性质相对单一的场所，比如车站，码头等地方。光电控制式水龙头可以克服上述缺点，且不需要人触摸操作，可用在多种场所，但价格较高。目前，光电控制小便器已在一些公共建筑中安装使用。

中水来源于建筑生活排水，包括人们日常生活中排出的生活污水和生活废水。生活废水包括冷却排水、沐浴排水、盟洗排水等杂排水。中水指的是各种排水经过处理后，达到规定的水质标准，可在生活、市政、环境等范围内杂用的非饮用水。

我国的建筑排水量中生活废水所占份额住宅为69%，宾馆、饭店为87%。办公楼为40%，如果收集起来经过净化处理成为中水，用作建筑杂用水和城市杂用水，如冲厕所、道路清扫、城市绿化、车辆冲洗等杂用，从而替代出等量的自来水。以某高校为例，在目前的技术条件下，中水工程的投资大约为3000~4000元/立方米，水处理费用为1.5元/立方米左右。该校平均每天用水量约为8000m3，若按计划内用水费用2.4元/立方米计算，则每年的水费将高达700多万元，若考虑计划外用水费用及水费不断增长的因素，则每年的水费将突破1000万元。为节约水资源，该校陆续在一批学生宿舍及游泳池等建筑物中设置了中水回用设备，实现了分质供水。据不完全统计，每天为该校节约了1200m3左右的水量，为该校每年节约水费100万元，效益很显著。

由于中水工程初期投资较高，所以要想制定成标准规范至少在目前看来是比较难于让开发商接受的。但是从长远看，在水资源越发缺乏的情况下，建设第二水资源--中水势在必行，是今后节约用水发展的必然方向。