建筑节水技术分析

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  摘 要 从建筑给水系统及热水系统的设计、防止建筑给水系统的二次污染、建筑中水回用、节水器具和计量设备的合理配置等相关环节,研究探讨建筑节水应采取的技术。
   关键词 超压出流 无效冷水 中水回用 节水器具 计量设备
   我国是发展中国家,能源浪费严重,国家早已提出节能节排的要求,这是顺应国际、国内环境的要求,是为人类、为子孙后代应做的贡献。
   建筑节水是一个系统工程,除应制订有关节水的法律法规、加强日常管理和宣传教育、利用价格杠杆促进节水工作外,还应采取有效的技术措施,以保证建筑节水工作全面深入的开展。
  1防止给水系统超压出流造成的隐形水量浪费
   超压出流是指给水配件前的静水压大于流出水头,其流量大于额定流量的现象。超出额定流量的那部分流量未产生正常的使用效益,是浪费的水量。由于这种水量浪费不易被人们察觉和认识,因此可称之为隐形水量浪费。
   在我国现有建筑中,给水系统的超压出流现象是普遍存在而且是比较严重的。为改变这一状况,应采取以下措施。
  1.1 合理限定配水点的水压
   由于超压出流造成的隐形水量浪费并未引起人们的足够重视,因此在我国现行的《建筑给水排水设计规范》和建筑给水排水设计规范 GBJ15-2000征求意见稿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,但这只是从防止给水配件承压过高会导致损坏的角度考虑的,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作用。我们认为,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。
  1.2 采取减压措施
  1.2.1 设置减压阀
   减压阀具有较好的减压效果,可使出流量大为降低。
  1.2.2 设置减压孔板或节流塞
   減压孔板相对于减压阀来说,系统比较简单,投资较少,管理方便。一些单位的实践表明,节水效果相当明显,如上海交通大学在学校浴室热水管道中加装孔径为5 mm的孔板后,节水约43%。但减压孔板只能减动压,不能减静压,且下游的压力随上游压力和流量而变,不够稳定。另外,减压孔板容易堵塞。可以在水质较好和供水压力较稳定的情况下采用。
  1.3 采用节水龙头
   陶瓷阀芯节水龙头和普通水龙头在全开状态下,前者的出流量均小于后者的出流量。即在同一压力下,节水龙头具有较好的节水效果,节水量从3%~50%不等,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,减少水量浪费。
  2 减少热水系统的无效冷水量
   随着人民生活水平的提高和建筑功能的完善,建筑热水供应已逐渐成为建筑供水不可缺少的组成部分。
   据调查,各种热水供应系统,大多存在着严重的水量浪费现象,主要表现在开启热水配水装置后,往往要放掉不少冷水后才能正常使用。这部分流失的冷水,未产生使用效益,可称为无效冷水,也即浪费的水量。无效冷水的产生原因是多方面的,因此应从建筑热水系统的各个环节抓起,减少无效冷水的排放。
  2.1 新建建筑应选用支管或立管循环方式
   目前我国现行的《建筑给水排水设计规范》中提出了三种热水循环方式:干管循环、立管循环、支管循环;同时,允许热水供应系统较小、使用要求不高的定时供应系统,如公共浴室等可不设循环管。
   热水系统的循环方式直接决定了无效冷水是否存在及冷水量的相对大小。支管循环方式虽最节水,但其工程成本最高,投资回收期也最长,约为30年。立管循环方式的节水量虽比支管循环少,但却是干管循环的1.8倍;投资回收期为12.5 年。可见,与干管循环相比,立管循环节水效果较好;与支管循环相比,立管循环具有较明显的经济优势。
   干管循环方式虽然回水系统的工程成本较低,但节水效果较差,且工程成本的回收期为12 .7年,比立管循环方式还长,所以无论从节水的角度还是从工程成本回收的角度看,干管循环方式均无优势。
   无循环系统产生大量的无效冷水量,不符合节水要求,同时也给人们的使用带来不便,应予淘汰。
   2.2 对现有无循环定时热水供应系统应限期改造
   目前我国绝大部分公共浴室采用的是无循环定时热水供应系统,每天洗澡前要排出大量无效冷水。
   由于无循环系统管线较简单,故改造工程投资少,收效快,较易施行。如北方交通大学在学生浴室的热水干管上增设回水管,工程总投资约4 000元,年节水量约960 m3,若水价以3.9元/ m3计,每年可节约水费3 774元,13个月即可收回投资,既可收到很好的节水效果,又可得到较好的经济效益。因此对现有无循环定时热水供应系统,应限期进行改造,增设热水回水管。
  2.3 减少调温造成的水量浪费
   为减少调温造成的水量浪费,公共浴室应采用单管热水系统,温控装置是控制其水温的关键部件。据反映,现有温控装置不够灵敏,洗浴水忽冷忽热。因此应积极开发性能稳定、灵敏的单管水温控制设备。
  3 防止二次污染造成的水量浪费
   二次污染事故的发生,使得建筑给水系统不能正常工作,造成用户用水困难。同时,受到污染的水将会被排放;对供水系统的清洗处理,也需耗费大量的自来水,这些都造成了水的严重浪费。因而防止建筑给水系统二次污染,对节约用水有着十分重要的意义。
  3.1 在高层建筑给水中采用变频调速泵供水
   变频调速泵供水直接用泵将贮水池内的水送至用户,取消了水箱,减少了发生二次污染的几率。我国有的地区已明令在特定情况下使用这种供水方式。如上海住宅设计标准中规定,住宅设计规模在400户以上时,采用变频调速水泵集中供水。在其它城市,变频调速泵也得到了一定程度的应用。
  3.2 新建建筑的生活与消防水池分开设置
   目前绝大部分高层建筑的生活与消防贮水池合建,水池容积过大,生活用水储量一般不足总储量的20%,生活用水贮存时间过长,有时长达2~3天。有研究表明,夏季水温较高时,水箱中的水在贮存12小时后,余氯即为零,细菌快速繁殖。合建水池在每月的消防试水时还会造成消防试水的排放浪费。
  3.3 严格执行设计规范中有关防止水质污染的规定
   采用水池、水泵、水箱二次供水方式,虽然存在着二次污染问题,但也具有供水水量和水压较稳定可靠等优点。因而,完全淘汰这种供水方式是不可能的,应严格执行设计规范中有关水池(箱)材质选用、配管和构造设计及防止管道系统回流污染等规定,杜绝由于选材或设计、施工不当引起的水质污染。
  3.4 水池、水箱应定期清洗
   为保证水箱良好的卫生条件,卫生防疫部门应加强对水箱水质和水箱清洗的监管力度,并应适当增加水箱的清洗次数。
  3.5 推广使用优质给水管材
   我国建设部等四部委也联合发布文件,要求自2000年6月1日起,在全国城镇新建住宅给水管道中,禁止使用冷镀锌钢管,并根据当地实际情况逐步限时禁止使用热镀锌钢管,推广应用新型管材。在建筑给水中,目前有铜管、不锈钢管、聚氯乙烯管、聚丁烯管、铝塑复合管、高密度聚乙烯管等新型管材可以取代镀锌钢管。塑料管与镀锌钢管相比,在经济上具有一定优势。铜管和不锈钢管虽然造价较高,但使用年限长,还可用于热水系统。
  4 发展建筑中水设施
   建筑中水设施是指民用建筑物或建筑小区内使用后的各种排水如生活排水、冷却水及雨水等经过适当处理后,回用于建筑物或建筑小区内,作为杂用水的供水设施,包括水处理、集水、供水等设施。
   4.1 充分利用废水等优质杂排水
   现有中水设施大多建于宾馆、高校,水源基本为浴室洗浴废水。对于一些规模不大的单位来说,洗浴废水量比较小,且排放时间过于集中,中水设施得不到稳定充足的水源。经调查和试验分析,我们认为盥洗废水具有水量大、使用时间较均匀、水质和处理效果相对较好等优点,应作为中水水源,加以充分利用。
  4.2 推广技术、管理、经济综合优化的新处理工艺
   建筑中水处理技术不但要求处理效果稳定可靠、运行管理简单方便,还应在经济上具有一定优势。在北京等大城市,用地非常紧张,节省占地面积就意味着节省工程投资。因此应综合各种因素,推广技术、管理、投资、处理成本及占地等方面综合优化的新的中水处理工艺,如一体式膜生物反应器处理技术。
  4.3 修改、完善、制定中水设施建设的有关行政规章和配套措施
   为切实推进建筑中水设施的建设工作,建议在现有行政规章和措施的基础上再增加以下内容。
  4.3.1 逐步规范中水设施的设计规模
   通告对需设置中水设施的建筑和小区规模全部有了量化要求,但并未对中水设施的规模进行限定,这样就可能出现建筑面积相同而中水设施规模差异很大的现象。因此应逐步规范中水设施的设计规模,其大小应按照建筑或小区的优质杂排水量的百分数来确定,如不得小于优质杂排水量的50%等。
  4.3.2 建立中水设施的质量监控体系
   为保证中水设施的质量,应建立一套质量监控体系,对中水设施建设的各个环节进行监控。
   (1)设计审查不但要对中水设施的规模等相关问题进行把关,还应对中水设施的处理效果做出初步评价。即不但要保证中水设施的数量、规模,还要保证建成后的出水质量。
   (2)考虑到中水设施运转的可能性,应对中水设施的启用时间做出规定,如可回收水量达到处理规模的70%时开始启用,这样既可保证中水设施不被长期搁置,又可保证能够达到中水设施运转的水量要求。
  4.3.3 建筑给排水设计与中水设施建设相配套
   在有关规章和规范中,应规定建筑给排水系统设计与中水设施建设相配套,如建筑给排水系统设计应在中水设施的处理规模确定后进行,以便根据中水设施的水源要求和回用要求设计给水和排水系统。
  4.3.4 制定配套的经济政策
   (1)对应建而未建中水设施的单位征收中水设施补偿费;对逾期未完成中水设施建设、未按时启用中水设施或未按时完成调试的单位,按逾期时间的长短进行罚款
   (2)在目前自来水费与中水处理成本相差不大的情况下,对中水设施的规模超过规定要求的单位,应采取一定的奖励措施,以鼓励使用中水。
   (3)目前,有些中水设施的处理成本高于居民用自来水水价。为在居民区推广使用中水,应研究制定居民用中水的价格和相应政策,如对居民区的中水设施给予适当的运转补偿费等。 
  5使用节水器具
   配水装置和卫生设备是水的最终使用单元,它们节水性能的好坏,直接影响着建筑节水工作的成效,因而大力推广使用节水器具是实现建筑节水的重要手段和途径。
  5.1 在不同场所推广使用不同类型的节水器具
   在选择节水器具时,除要考察其节水性能外,还要考虑价格因素和使用对象。
  5.1.1 陶瓷阀芯节水龙头和充气水龙头
   在水压相同的条件下,节水龙头比普通水龙头有着更好的节水效果,节水量为3%~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。
   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。
   节能效果:若在住宅中充分使用节水型卫生器具,可节约住宅生活用水量的10%左右,也就是节约用水加压能源的10%左右,节能效果跟住宅高度成正比,建筑物越高,节能效果更显著。其节能投资也比较省(节水型卫生器具比普通型卫生器具价格稍贵),考虑既节水又节能,应值得大力推广。
  5.1.2 使用小容积水箱大便器
   减少马桶冲洗水量: 目前,我国普遍采用冲水量≥9 L的坐便器,耗水量大。若全部使用冲水量≤6L的马桶且采用两挡冲洗阀门,则住宅可节水12%,宾馆、饭店可节水4%,办公楼可节水27%。
  5.1.3 延时自闭式水龙头和光电控制式水龙头、小便器、大便器水箱
   延時自闭式水龙头在出水一定时间后自动关闭,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。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。光电控制小便器已在一些公共建筑中安装使用。
  5.2开发多种形式的节水器具
  5.2.1 设置不同出水量的水龙头
   一些国家规定,在不同场所采用不同出水量的水龙头,如新加坡规定洗菜盆用水6 L/min ,淋浴用水9 L/min;我国台湾省推出的喷雾型洗手专用水龙头,出流量仅为1 L/min。而我国各种水龙头的额定流量大部分是0.2 L/s,即12 L/min,明显偏大。因此应合理制定各种水龙头的额定流量,并逐步在不同场所安装不同出水量的水龙头。
  5.2.2 设置适用于不同压力范围的节水龙头
   在实际测试中发现,目前推广使用的节水龙头,在水压较高时,流量仍超过额定流量。有的建筑都安装这种龙头后,管道中经常出现较大噪音。为避免上述问题,应积极开发适用于不同压力范围的节水龙头
  5.3 提高产品质量降低价格
   目前我国节水器具普及率还不高,其原因一是价格较贵,如节水龙头价格是同类普通水龙头的4~6倍;二是市场上充斥着大量伪劣产品,质量得不到保证。因此质量监督和物价部门应对节水器具的生产和销售进行严格管理,杜绝不合格产品上市,同时降低成本和价格,以利于节水器具的推广使用。
  6 合理设置和使用水表
   水表是《中华人民共和国计量法》保护的专用计量器具,同时又是开展节水工作的重要硬件基础。
  6.1 应满足水量平衡测试和合理用水分析的要求
   为保证计量收费和水量平衡测试及合理用水分析工作的正常开展,应在如下位置安装水表:
   (1)入户支管(或公共建筑内需计量收费的水管)起端、多层建筑(每个楼门)引入管、住宅小区(或机关、院校及其他单位)给水系统引入管。
   (2)高层建筑如下位置: ①直接由外网供水的低区引入管上;高区二次供水的集水池前引入管上; ②供水方式为水池*.水泵*.水箱的高层建筑,有条件时,应在水箱出水管上设置水表; ③高区给水系统每根给水立管上设置分水表(或两根立管合设一个分水表)。
   6.2 提高水表计量的准确度
   在调查中发现,由于选型和水表本身的问题,水表计量的准确性较差。如有的建筑物水表型号过大,用水量较小时,水表指针基本不动。根据有关部门和本院课题组对水表的测定结果统计,约有40%的水表不符合±4%的精度要求。
   水表计量的准确性不仅涉及买卖公平问题,也关系到对漏损控制的评价和采用的对策。为此应采取有效措施提高水表计量的准确度。
  6.2.1 严格按照规范要求选择和安装水表
   无论什么建筑,设计时都应按照《建筑给水排水设计规范》的要求选择水表,防止水表型号选择过大,出现水量漏计现象。施工单位应严格按照《冷水水表安装要求》等规范安装水表。
   6.2.2 水表前加装过滤器
   影响水表计量准确度的主要原因之一是管网水质的影响,主要表现在水中杂质堵塞了水表滤网的部分进水孔,造成水表计量不准确。在水表前安装过滤器,可以解决这一问题并减轻水表磨损。
   6.2.3 限制使用年限
   根据国家技术监督局《强制检定的工作计量器具实施检定的有关规定(试行)》,对生活用水表只做首次强制检定,限期使用,到期更换。但是,由于各地对上述规定并未采取有效措施加以落实,致使目前建筑中的水表大多数无限期使用。由于水表自身零件的机械磨损,水表的使用年限越长,其准确度就越低。各地应按照国家要求,对水表使用年限做出限制性规定,到期强制更换。使用期限为:口径15~20 mm的水表不得超过6年,口径25~50 mm的水表不超过4年。
  6.3 发展IC卡水表和远传水表
   目前分户水表普遍设置在居民家中,入户查表给居民生活带来不便,同时居民进行室内装修时,常常把本来明装的水表遮蔽(暗敷),给查表和水表的维修、管理带来很大困难。
   近几年,我国住宅设计开始将水表相对集中或统一设于一楼(或设备层),或把水表设于管井内。这些设计会造成供水管线的增加和成本的提高,同时还增加了施工难度和住户验看水表不方便等问题。
  
  7 结语
   建筑节水工作涉及到建筑给水排水系统的各个环节,建筑节水各方面的措施是相互联系、相互制约、相辅相成的,必须把建筑节水工作作为一个系统工程来抓,一定要从成本,运行及节能各方面均衡考虑。通过这次论文的编写及各资料的查阅,有了更深的感触,也略知了一些节能新技术,在今后的学习与工作中定会更努力。
  
  
  
  
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