论建筑给水节能新技术的应用发展

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热度0票  浏览221次 时间：2020年3月24日 15:45

赵 鑫

（天津市自来水集团津南水务有限公司 300350 ）

摘 要：随着我国社会经济的高速发展，城市建筑规模也逐渐扩大，居民对建筑给水的可靠度要求越来越高，面对全球节能减排、绿色环保这一主题，如何在建筑给水中应用新技术节能减排是我们亟待解决的重要课题。

关键词：建筑给水；节能；新技术；应用；发展

改革开放以来，我国城镇化水平不断提高，特别是自 1996 年后，城镇化进入中期加速发展阶段。根据报告显示，预计到 2020 年，我国的城镇化水平将达到 60% 。这意味着，未来较长一段时间，各大城市的高层建筑、超高层建筑是社会发展的必然产物和主要趋势。

随着人口增加、资源短缺以及自然环境危机，绿色环保、节能减排以及可持续发展成为全世界发展的主题，而我国作为世界大国，也应积极响应这一主流趋势，进行建筑节能，给水节能。

1、建筑给水节能现状及问题

国内建筑给水一般采用二次加压供水的方式，加压水泵以不利点流量以及扬程进行设定。实际使用中，因为用水不利是小概率事件，导致水泵实际出水的流速和水压往往远超实际用量，存在超高效运转，浪费了效能。基于此问题，市面出现了较多的变频节能水泵，其原理是控制水泵转速，减少水泵水流速度和水压，使用用户需水量变化，但因为变频仅存在一定范围内，当超出范围，会出现水泵偏离高效区，甚至出水到不到所需水压，水泵空转的现象，实际使用效果不理想。

此外， 《城市给水工程规范》（ GB50282-989 ）第 4.0.5 条规定：城市配水管网供水水压应满足用户接管点处服务水头 28m 的要求。

因此，为了满足城市用水，保证市政管网末梢保证一定的剩余压力，传统二次供水系统中，市政管网的压力水泄压会流入贮水箱，存在二次污染以及水质变差风险，且无法利用市政管网压力，造成供水能耗增加，大量能源浪费问题。

2、建筑给水节能新技术的应用发展

我国给水技术发展经过了四个阶段，可以概括为（ 1 ）水池 - 水泵 - 高位水箱给水；（ 2 ）水池 - 水泵 - 气压罐给水；（ 3 ）水池 - 变频加压泵给水； （ 4 ）市政给水压力作为叠压供水设备。

水箱联合供水技术，是我国传统的建筑给水方式。该种方式需设地下水池、多台水泵以及屋顶水箱。水泵数量少，不受用水量影响，始终在工频状态下运行，采用上行下给的给水方式，水箱具有一定的储水功能，在停水停电时，可维持一段时间供水，供水可靠、运行稳定、维修简单、费用低廉。缺点是屋顶水箱可能占地面积大，能源消耗多，且在长期储水过程中，会产生水质的二次污染。目前针对上述问题，已有学者提出屋顶水箱出水前设置消毒水过滤装置；生活用水与消防用水地下储水、高位水箱分开设置等解决办法。

2.1 无负压供水技术

无负压供水系统是较为常见的给水技术，近些年受到建筑给水业界的肯定。相比传统二次加压给水，这一技术应用于建筑给水可明显提高给水质量、适合初期经费不足的项目。在用水高峰市政管网供水量不足时可通过稳流补偿器来弥补，取值在 3min-10min不等。然而用水高峰时间不稳定，时长也不确定，当实际用水高峰超出设计时长的时候，水泵可能停机无法供水。此外，当市政管网因为某些原因中断供水时，无负压给水系统会因为没有贮备水量而水泵停机。因此，无负压给水系统缺点近些年来也逐渐暴露，其对市政管网给水的直接抽吸以及大范围使用，降低了城市供水的调节容量和可靠度，一般在容易出现断水情况或是存在较长用水高峰期或是重要建筑内，不易使用无负压给水，如北、上、广等城市基于此对无负压给水技术使用提出了限制使用条例。且即使无负压给水系统另外设置增压水箱，或是采用局部时间水箱供水或是部分时间叠压供水方式，但为了保证水源质量，仍不可避免浪费管网余压产生能耗。近年来，有学者提出了小流量给水的节能技术，以期解决上述问题，

2.2 管网叠压供水技术

管网叠压供水技术，即利用市政供水管网余压降低建筑给水加压设备能耗。这一技术相比传统给水的优点是，保证了给水的质量、安全、节能减排效果明显，且占地面积小，按照、运行管理方便省力；问题是可调节流量偏小，不适用于流量较大的建筑，且可能因设备设计、安装、使用不当或是瞬时流量大增加市政管网压力，缓冲罐容积不足导致产生负压等造成水泵运行效率不高，连续供水可靠性低的问题。现有学者提出增设储水箱、优化工作压力点、设置双重安全措施、二次给水前置设备等，也有学者提出，常速泵组 + 高位水箱叠压供水是最为节能、节水的供水方式。

2.3 水泵变频调速给水技术

变频调速给水技术仅需设地下水池和变频调速设备，不再需要设置屋顶水箱。变频设备包括一个水泵机组和变频控制柜。一般情况下，水泵机组中只有一台水泵变频调速，其余处于停机或是工频状态。变频调速水泵，根据流量大小调节电机旋转，保证供水系统压力恒定。变频调速给水系统占地面积小，自动化程度高，相对节约了管理费用，也避免了屋顶水箱引起的水质二次污染。随着城镇化进程加快，高层建筑愈来愈多，居民对水质、水压有了较高要求，而变频调速给水技术的发展让这一技术被广泛应用于高层住宅和消防供水系统，特别是用水量较大，零流量出现较小的建筑。

该技术在给水系统中具有较大的发展前景，目前已有较为丰富的理论和实践研究。但变频在实践操作中是否具有较好的节能效果仍存有一定误区，包括（ 1 ）变频调速给水一定比普通给水节能； （ 2 ）变频给水可以不设气压罐和小流量水泵； （ 3 ）选择水泵富余值越大越好。近几年的工程经验显示，当变频泵配置不合理，给水流量发生在调速范围之外时，变频泵不但不能节能，还会加速耗能，变频成本也相对变高。因此，水泵变频调速给水技术的应用也应具体问题具体分析，选择合适水泵、泵组变频模式、小流量泵及气压罐等。近些年来，有学者提出了水泵高效变频下限值概念，提出了全流量高效变频调速给水方法，以期解决上述问题。

结语

在建筑给水中，合理的供水方式能够有效防止水量浪费，节约电能。因此，在建筑供水中应具体问题具体分析，充分考虑建筑物的类型、用途、层高，以及市政管网压力状况等多方面因素，将叠压供水技术、变频技术、无负压供水技术等给水方式等与传统的高位水箱供水方式优化联合，不断完善技术和规范，进而取得最优的供水节能效果。 ■

参考文献

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