高层建筑给水系统的节能及优化设计研究

摘 要：随着人口的数量的攀升和经济的快速发展，水能源匮乏已经成为一个全球性问题，水能源供应紧张不仅严重制约了经济的发展，对于人们的生活也将构成巨大的危险。由于建筑水资源能耗约占整个社会能耗的1/3，因此建筑节能节水就显得尤为重要。本文通过对高层建筑给水系统水量损失的现状进行分析，并结合当前高层建筑给水工程中存在的问题，提出了针对高层建筑给水系统节能和优化设计的一些建议，希望对今后高层建筑给水系统施工优化上提供一些有益的帮助，从而降低高层建筑水能量的浪费，节约能源，促进生态可持续发展。 

　　关键词：高层建筑；给水系统；节能；优化设计 

　　随着经济的快速发展，高层建筑的高度和层数也跟着不断增加，需要的能耗也更是屡创新高，这就给建筑给水系统的设计施工提出了新的技术要求。高层建筑给水系统无论是在设计的深度上还是在技术的广度上都远远超过了一般的建筑给水，高层建筑给水系统中的加压系统就极具代表性，其节能前景十分广阔。在过去的给水设计中涉及节能的内容很少，较为专业的节能措施也只是停留在依靠节水型卫生器具方面，但随着科技的不断发展和人们对于节约能源意识的不断增强，国家对于节能也越来越重视，一系列节能规范标准的出台，给水节能方面提供了理论依据和技术支持。但同时我们也应当清醒的看到，在高层建筑给水系统的节能和优化方面有不少问题还没有得到有效的解决，这就需要我们进一步研究和完善给水系统的设计与应用，为水能源的节约以及高效利用做出一些的贡献。 

　　1 高层建筑给水系统水量损失现状 

　　1.1 超压出流现象不可避免，造成多种能源浪费 

　　简单来说，超压出流现象就是指当给水配件前的压力大于最低工作压力时，给水配件在单位时间内的出水量超过额定流量的现象。一般为了满足高层建筑的供水需求，超压出流现象是必然存在的。超压出流不但会破坏给水系统中水量的正常分配，还可能引起管道连接处松动造成漏水。高层建筑供水还必须通过水泵提供，超压出流可能加大水泵工作的压力，又会造成电能的浪费。 

　　1.2 给水管道及配套设备损坏导致的水能源浪费 

　　一方面管道及配件老化、破损会直接导致水量的损耗，尤其是埋在地下的管道，一旦破裂漏水都不容易被发现，造成大量水能源的浪费。另一方面管道和配件不合理的使用，容易造成流量大于需要量的情况，造成浪费。 

　　1.3 给水方式选择不合理导致的水能源浪费 

　　给水分区不合理，给水方式选择不合理以及水泵机组选择不合理都会在不同程度上造成水能源的浪费，其中以水泵机组选择不合理所造成的资源浪费最为严重，不仅会造成水资源的流失同时会造成电力资源的浪费，这一点在今后的设计中必须引起重视。 

　　2 高层建筑给水系统节能及优化的方向 

　　（1）要在解决高层建筑给水系统超压出流问题的同时考虑投资成本的增加，采用的优化设计要既节能又经济。如何降低设计成本的同时还能达到良好的节能环保效果是高层建筑给水系统优化的重要方向。 

　　（2）要重视节水、节能的给水设备及附件的研发和应用，低成本高效能的新型管道材料的研发和应用需要进一步推广。 

　　（3）面对高层建筑给水条件以及环境的变化，采用何种给水方式更为经济和节能，如何设计更为合理的给水系统来满足人们不断增长的用水需求，是设计工作者研究的方向。 

　　（4）给水系统的节能还需要综合利用市政水压，具体需要采取怎样的方式才能更为合理的利用这部分能源需要根据具体得到情况再进行设计研究。 

　　（5）利用计算机等高新科技对管网进行优化设计，将高层建筑给水系统和水利管网中的其他设施进行合理的配置和优化利用，以达到节水节能的目的。 

　　3 高层建筑给水系统的节能以及优化设计研究 

　　随着建筑业的高速发展，对建筑给水技术提出更高的要求是必然趋势，为了更好的适应和推动高层建筑的发展，就必须不断改进和提高高层建筑给水技术，使高层建筑给水技术水平得到更高层次的提升。 

　　3.1 给水系统优化 

　　（1）高层建筑给水系统的合理分区。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。水压大于0.35MPa的入户管，最好设置减压或调压设施，减压阀设定压力最好在0.15MPa左右，如不需设置减压阀层，压力设定最好在0.15～0.35MPa之间。 

　　（2）减压阀的设置。减压阀前应当设有控制阀、过滤网和压力表，减压阀后应当设有压力表和控制阀，减压阀的设置部位最好便于查看和维修。给水分区用减压阀应当两组并联设置，且不设置其他通管。 

　　（3）减压阀的选择。给水竖向分区可以采用可调式减压阀或者比例式减压阀。人户管或配水支管减压时，最宜采用可调式减压阀，减压阀的阀前后压差不应大于0.4MPa，要求安静的场所不应大于0.3MPa，而采用比例式减压阀时减压比例最好小于4：1。 

　　3.2 节能的给水方式 

　　（1）直接给水方式。直接给水是最经济、最简单的给水方式，优点是从室外给水管网直接给水可以充分利用室外管网的压力，节约能源。缺点是系统内部没有水量贮备设施，一旦室外管网停水室内也会立即断水。当室外管网的水压和水量能够长时间满足室内建筑要求并且建筑内部给水没有其他特殊要求的可以采用直接给水的方式。 

　　（2）气压给水方式。优点是不要求设置高位水箱，设置位置较为自由不受限制，封闭性好，水质不易受到污染并且有贮水能力。缺点是占用空间较大，水压波动频繁，水泵平均效率较低，给水安全性能不强，能耗较大。当室外给水管网压力不能满足建筑内部给水管网所需水压，室内用水不均匀并且不合适设置高位水箱的情况下可以采用气压给水方式。 

　　（3）变频调速泵给水方式。优点是升压设备集中设置便于维修和管理，不再需要水箱节约空间的占用，给水自称系统、互补影响，给水安全性能较高。缺点是总压水线长，设备维修较为复杂，维修成本也比较高。高层建筑给水多用此种方式。 　　（4）水泵、水箱联合给水方式。优点是水泵能够及时向水箱给水，可以缩小水箱的容积，水泵的出水量也比较稳定，能够保持高效运行。缺点是系统复杂，管理繁琐，投资较大，并且水箱给水容易造成二次污染而影响水质。如果对用水质量和健康有较高的要求则不提倡采用水泵、水箱联合给水的方式。 

　　上述四种给水方式各有利弊，在具体工程设计当中，考虑节能节水的同时，还需要兼顾其他因素。因此要结合建筑物提供的条件、用水特点等因素综合考虑选用合理的给水方式。其实我们可以通过技术来突破各种给水方式的弊端，综合运用各种给水方式的有点，采用高位水箱加变频调速泵的给水方式，这样既可以保证给水的稳定与安全，又可以保证供水质量。 

　　3.3 给水设备的优化 

　　（1）变频调速水泵（组）的选型和搭配 

　　在变频调速水泵的选择方面，应当选配比转数较为适中，效率高，配备电动机功率相对小的水泵。在变频调速水泵的搭配方面，应当根据主泵高效区的流量范围与设流量的变化范围之间的比例关系确定水泵组的数量，水泵组一般设主泵2～4台，同时要准备一台给水能力不小于最大一台主泵的备用泵。恒压给水时可以采用同一型号主泵，变压给水时可以采用不同型号的主泵。多台泵组的情况下既可以采用单台变频，其余工频的方式运行，也可采用两台或多台变频的方式运行。 

　　（2）节水器材的使用 

　　采用节水器材不仅节水还可以达到节能的效果，例如：大、小便器可以采用节水型产品，坐便器水箱容积可以限制在6升以下；水池、水箱溢流水位均设报警装置，以防止器材故障时长时间溢水；卫生间同时可以采用红外感应出水装置，便于节水节能。当然节水器材的使用也要根据具体情况来设置，节水节能是一方面，便于使用才是目的，盲目使用节能器材而忽视实用性也是一种无形的资源浪费。 

　　（3）清洁能源的有效利用 

　　太阳能是公认的清洁能源，也是当下利用率较高的能源种类，采用太阳能作为热源供应生活热水已经成为一项节能新技术并得到了广泛的应用。特别是高层建筑的给水系统，在综合考虑技术因素和经济性能的前提下，增加太阳能能源利用也是一个不错的选择。 

　　3.4 突出高层建筑本身的节水功能 

　　建筑自身节水功能体现在家庭废水的回收和雨水的收集利用上，通过回收废水的再利用和自然雨水的再利用可以形成一个绿色管网，既可以节约水资源减轻居民水费压力，同时还可以减轻市政管网压力。 

　　4 结束语 

　　当前水资源匮乏形势紧迫，节水节能势在必行，因而科技节水、科学用水才是建筑节水的有效途径。高层建筑给水系统的节能及优化设计前景还是令人欣喜的，在实践应用中还需要不断摸索，使节水节能的理念推广并应用到每一个环节，促进社会经济的可持续发展。 

　　参考文献 

　　[1]邓双黔.高层建筑给水系统的节能及优化设计研究.中华民居（下月刊）[J].2013（2）. 

　　[2]何英.浅谈高层建筑给水系统的节能设计.科技与企业[J].2012（6）. 

　　[3]王珏，朱志峰.高层建筑给水系统的节能与优化.科技信息[J].2011（4）. 

　　[4]曹杨.高层建筑给水系统的节能及优化设计研究.西华大学[D].2010. 

　　[5]黄婷.高层建筑洪水系统节能研究.天津大学[D].2011. 

　　[6]雷燕.高层建筑给水系统的设计要求.科技创新与应用[J].2012（10）.