建筑给排水系统的节能设计 2页

!Q!垒生筮!塑【盟筮131塑)江酉建挝——=—————壅篁点壑型堡堕建筑给排水系统的节能设计■李莹锋●广东珠江建筑工程设计有限公司，广东广州510630摘要：本文聚焦于建筑给排水系统的节能设计。首先阐述节能设计的意义，随后以具体的建筑工程给排水设计为例，从工程概况、给排水系统基本参数、给水系统选择、排水系统设计以及消防系统设计等方面．详细阐述节能理念在建筑给排水系统中的设计方案，以期为类似的工程设计提供有益的参考和借鉴。关键词：建筑工程给排水系统节能设计随着我国城镇化建设的加速推进和国民经济快速稳定发展，全国各地的楼宇建设方兴未艾。而建筑工程设计的节能问题是一个亟待解决的问题。由于商户和居民的快速增长，生产生活用水量连年呈现递增趋势，且我国的不少城市中已经出现了必须面对的环境污染问题。在对建筑工程进行设计时，只有结合建筑的具体功能，合理而科学地设计其给排水系统，才能实现节能环保的目标。当前被广泛应用的给排水节能设计理念包括对管网余压进行合理运用，引入节水配水器替代传统设备、使用节水管材等等，这些举措均能够实现低耗能和高效率，从而在很大程度上降低对城市水资源的浪费。本文在这样的背景之下进行研究，聚焦于建筑给排水系统的节能设计。首先阐述节能设计的意义，随后以具体的建筑工程给排水设计为例，从工程概况、给排水系统基本参数、给水系统选择、排水系统设计以及消防系统设计等方面，详细阐述节能理念在建筑给排水系统中的设计方案，以期为类似的工程设计提供有益的参考和借鉴。本文的成果对于节能理念在建筑工程中的运用有着比较好的推广价值与实践意义。1建筑给排水节能意义概述一座建筑的给水和排水是一个彼此联系的系统，该系统的运行包括两个要素，一是能源要素，二是水源要素。住户对水资源的使用几乎是不停止的，因此建筑中的能源有很大的比例是被给排水所消耗的。因此对建筑进行节能设计的过程中，其重心之一便是从给排水系统中节约能源。相关调查数据表明，对于城市商用型建筑体，其单位时间的总能耗里，最重要的一部分便是卫生耗能与热水耗能。在同时兼顾不同地区差别以及不同季节差异的前提下，假设建筑物中的自来水温度初始值是十二摄氏度，而一般热水器的热效率为百分之九十，则仅在城镇地区，其热水能耗这和成电能即能够达到245亿千瓦时左右。而在这其中，一些饭店、医疗场所、运动场所等公共设施则每天需要更多的水资源，写字楼和商场等楼宇的水消耗也是一个很大的数字。据统计数字表明，当前在欧美等一些发达国家，建筑物的能耗中，排在首位的是空调供暖的能耗，紧接着则为生活热水供应的能耗。在欧洲和日本，居民的居住消耗能源中，仅仅热水器的能耗即占据总量的百分之十九，且该比例目前依旧在上升。由此可知，对于给排水系统进行节能设计，对于节能减排和绿色发展，有着很现实的意义。2给排水系统节能设计实例分析2．1工程简介本文所研究的建筑工程净高为99．5米，地下三层，均为车库，地上32层，其中地上的1—2层设置为底商，仅一层有洗手问，从3层至32层均为居民住户。结合国家标准的规定，当居民住宅建筑的层数多于十层则属于高层，而若建筑净高超过一百米则为属于超高层。本文的研究对象净高小于一百米，属于高层，故不必设计避难层。在该建筑的给排水系统设计中，依照惯例将该系统分为以下几个子系统：(1)给水子系统、(2)排水子系统以及(3)消防子系统。其中，排水子系统又可以细分为雨水排水和污水排水两个部分；而消防子系统细化成消火栓、自动喷水以及灭火器部分。考虑到地下为停车场，而地上的1—2层位商户，因此在这几层当中设置了自动喷水灭火系统。2．2生活给水的节能设计(1)参数的设定经调研，该建筑体处于城市市政管网的南部，市政管网的供水压力维持在0．2兆帕。结合洗手间用水设施，此建筑为二类住宅，所以将住宅的用水额设置为二百升(每人每天)，用水变化系数为3．1(以小时计量)，用水时间为全天二十四小时。全楼的居民总量是一百九十户，平均每户的人数为4，则可计算出全天用水量的峰值。(2)给水设施的设计显然该建筑如果仅仅以城市给水网络作为压力进行供水时远远不够的，结合国家标准，在一栋楼宇中的所有用水点，水压峰值必须低于0．35兆帕。因此，出于节能的考虑，对该楼宇通过分区的模式进行供水的设计。分区供水的优势相对于传统方式是比较明显的，一方面能够降低能耗，使水压不至于被浪费，另一方面则节约了设备支出，降低一些部位的噪声分贝值。在本实例的给水设计中，其纵向分区的设置，充分遵守节能理念，结合一些典型的节能建筑设计样板，拟定数个节能方案进行论证选择，从而找出最适合建筑的节能给水模式。最后经过比较和评估，把该建筑体的生活给水模块划分成四个分区，并将“下行上给”作为组中的供水模式。其中，地下的数层车库部分，可以通过市政供水管网直接提供水源，而地上的商铺同样以市政管网进行水供应。由于建筑的2楼未设置洗手间，因此是不需要给水的；将三层以上的区域分为三个，其中三层至十一层设置为低层区域，十二层至二十二层属于中层区域，二十三层至三十六层属于高层区域。在具体设置中把一层及以上的三区供水模式设计了2类方案，一种是基于减压阀+水箱的供水，另一种是并列供水，后者不设置水箱。而此楼宇所需的供水最小压力值处于市政管网的压力区间，而商业用水与住户用水不同，具有随机性，所以本着节能的理念，不在此处设置水泵装置，从而起到节能效果。下面对两类方案进行比较和选择。第一种方案：减压阀+水箱。考虑到此楼宇属于一般的高层住宅，且搂宇的层数与高度也不许配置相应的避难层，所以是不能为每一个分区以相对独立的水箱进行供水的，所以选择在楼宇最高层配置水箱系统，由上而下进行供水。因此在楼顶的水泵屋配置主用和备用两套水泵设备，提供水箱系统的水源。结合国家标准，每一个分区之内，其位置最低的水压必须小于0．45兆帕，因此必须为每一个分区配置减压装置。图l所示为方案一的设计示意图：第二种方案：并列供水。结合每一个分区的高度差，为其设置立型进水管道，管道不设置水箱，也不进行减压操作，而是直接进行供水。所有的进水管均布设于竖井中，并在必要的位置部署减压装置。图2所示为方案2的设计示意图：车^37岛梃≮．—{，_1。●tL---巾蜓|=：了蛙匿臣雅q，毒H80-‘●：“K●●P4●F帆：：争假ⅨhL‘●H．正P牵qP牵牵广一图1方案一的设计示意图图2方案2的设计示意图结合以上的2个方案，从几个方面进行比较，分别是设备的使用、动力消耗、占用的面积、造成的污染、事故风险、供水可靠性、整体比较。如下表所示：·15·\n具体方案第一种方案第二种方案设备的使用部署水泵量不多，节约资金水泵量大，涉及较多费用平均到每台水泵的水量较大，每一个分区必须部署水泵，越动力消耗消耗能源多高的区域水泵越耗能。部署于顶层的设备占地面积占用的面积占地面积极小较大部署于顶层的设备较易产生造成的污染污染很轻微，可以忽略不计二次污染部署于顶层的设备由于体积事故风险和重量都较大，因此一旦发生影响极为轻微，可忽略地震等灾害，会有较大的影响水箱处于顶层，因此有缓冲效供水可靠性如果停电。则供水停止果，供水可靠整体比较耗能偏高耗能小结合以上的比较和分析，本研究为该建筑选择了更有节能优势的方案2。2．3排水系统设计(1)系统分析本研究的楼宇在排水方面，一般来讲均为生活污废水，所以污物并不会有较大幅度的成分变化，因此楼宇的地面以上采用重力的方式进行排水，地面以下则通过集水坑的方式，在压力的作用之下进行排水，达到节能的效果。(2)排水方案的比较对此过程的排水设计，考虑到的因素包括污水的排水设计、废水的排水设计以及雨水的排水设计。考虑到雨水一旦形成一般都很集中，会导致较大的瞬时流量，因此在设计时应将其与污水的排放分开设计，采取独立排水的方法。而污水与废水的排放，经过分析论证，主要从以下的2个方案里进行选择：第一种设计方案，将污水和废水以分流的方式进行排放，洗手间中布置2套排水管，厨房一套排水管；该方案的示意图如图3所示：第二种设计方案，将污水和废水以合流的方式进行排放，洗手间中布置l套排水管．厨房一套排水管。该方案的示意图如图4所示、＼J／32接3I楼30楼4—29接3楼，，，J、、、2楼I幢—，一一32楼3I楼30楼3接L—～2楼l接图3第一种设计方案的示意图图4第二种设计方案的示意图以节能的视角对第一种和第二种方案进行比较，可知第一种方案将污水与废水进行分别处理，能够在很大程度上保证室内环境，但是其缺点也较为明显，由于三根管道占用了较小的卫生间，使空间的优化使用受到了破坏，且提升了施工材料费用与工程整体费用。而第二种方案则能够显著提升室内空间利用率，且加入能够在排水时加大流量，则不会产生过多淤积。在设计中考虑到大水流对于设施的冲击等破坏，为其设置了专用通气管。由此可知，在节能环保的标准之下进行两种方案的比较，第二种方案有着较为显著的优点，故本设计选取了第二种方案。2．4消防系统分析与设计(1)参数的确定考虑到此楼宇已经远超十九层，所以是比较典型的高层楼宇。结·16·合国家制定的建筑防火要求，必须为其设置高于十五升每秒的室外水量，以及二十升每秒的室内水量。此外，设计可喷水持续时间高于-d,时。考虑到楼宇越高，空中的风速也越高，因此若发生火灾则其蔓延速度也越快，因此必须对消防系统进行合理的选择。(2)消火栓的模式设计在消火栓模式的设计中，由于设计对象为高层楼宇，因此其各类参数的标准应显著高于一般建筑。只有对消防设施进行合理的设计，才能在安全的基础上做到节能和环保。结合国家消防法规，消火栓的水压应小于1兆帕，在水压高过此数值的时候，则应设计分区给水装置。而栓口水压高过0．5兆帕的情况下要设计必要的减压装置。在实际设计中，将此建筑的消防分成2个区域：低于十六层属于低区，十七层以及高于十七层是高区。结合目前的一些设计典范，在消防栓设计上有2类方案，第一种方案是为各分区均配置消火栓并联加压泵，这种方案的示意图如图5所示；第二类方案则设置的是串联加压装置，这种方案的示意图如图6所示。卜。叫瓶●～窿习地下蔓§专夺《多．一圈5加压泵设置方案1图6加压泵设置方案2同样以节能的视角对方案1和方案2进行比较，可知方案2的水泵设备不必有太大的扬程参数，且功率要求低，因此耗能较小，管线也较短，因此充分起到了节能的效果。但采用方案2必须在设计时考虑到其配置条件，实现消火栓的合理布置。3结束语随着我国经济的平稳快速发展，城镇化进程已经是社会经济发展的主流，随之而来的是大量的人口从农村地区来到城市，这也催生着房地产业的跳跃式发展。而我国城市的总用水量曲线逐年抬升，在这其中有大部分来自居民用水，所以在节能环保的大趋势下，建筑设计必须体现出能够节水节能的特点。这就给建筑给排水设计人员提出了新的挑战。设计者必须能够一方面满足居民用水的稳定性需求，另一方面还应通过节能环保的设计来实现水资源的节约。只有秉承着可持续发展的模式，经济和社会发展才能快速、平稳地推进。参考文献[1]霍艳敏，王金波，党丽妮，王大庆．现代住宅建筑给排水设计浅析[J]．科技创新导报．2011(01)．[2]刘斌．从“设计规范”的发展看建筑给排水节水节能措施的应用[J]．中国房地产业．2011(03)．[3]左亚洲．建筑给排水薄壁不锈钢管道应用探讨[J]．山西建筑，2009(12)．[4]黄玉萍．建筑给排水质量检查中应注意的问题及处理[J]．给水排水．2005(7)．[5]余海静．室内给水排水工程的节水节能措施[J]．河南城建高专学报．1998．7(3)．[6]刘益新．刘维禄．建筑给排水中的节水节能问题浅谈[J]．建筑给排水．2007．12(4)．鸯訇譬季出