建筑節水的技術對策分析
付婉霞 曾雪華
摘要:根據試驗結果和調研分析,從建筑給水系統及熱水系統的設計、防止建筑給水系統的二次污染、建筑中水回用、節水器具和計量設備的合理配置等相關環節,研究探討了建筑節水應采取的技術對策。
關鍵詞:建筑節水 水壓 對策分析
近年來我國城市生活用水量呈逐年遞增趨勢。城市生活用水包括居民用水和公共建筑用水等,其用水過程絕大部分是在建筑中完成的。因此節約城市生活用水必須搞好建筑節水。 建筑節水是一個系統工程,除應制訂有關節水的法律法規、加強日常管理和宣傳教育、利用價格杠桿促進節水工作外,還應采取有效的技術措施,以保證建筑節水工作全面深入的開展。 1防止給水系統超壓出流造成的隱形水量浪費 超壓出流是指給水配件前的靜水壓大于流出水頭,其流量大于額定流量的現象。超出額定流量的那部分流量未產生正常的使用效益,是浪費的水量。由于這種水量浪費不易被人們察覺和認識,因此可稱之為隱形水量浪費。 根據我院課題組在11棟不同類型建筑的67個配水點所做的超壓出流實測分析結果統計,有 55%的螺旋升降式鑄鐵水龍頭(以下簡稱普通水龍頭)和61%的陶瓷閥芯節水龍頭的流量大于各自的額定流量,處于超壓出流狀態。兩種龍頭的最大出流量約為額定流量的3倍[1]。由此可見,在我國現有建筑中,給水系統的超壓出流現象是普遍存在而且是比較嚴重的。為改變這一狀況,應采取以下措施。 1.1合理限定配水點的水壓 由于超壓出流造成的隱形水量浪費并未引起人們的足夠重視,因此在我國現行的《建筑給水排水設計規范》和建筑給水排水設計規范 GBJ15-2000征求意見稿(以下簡稱 征求意見稿)中雖對給水配件和入戶支管的最大壓力做出了一定的限制性規定[2 ],但這只是從防止給水配件承壓過高會導致損壞的角度考慮的,并未從防止超壓出流的角度考慮,因此壓力要求過于寬松,對限制超壓出流基本沒有作用。我們認為,應根據建筑給水系統超壓出流的實際情況,對給水系統的壓力做出合理限定。 根據我們所做的超壓出流實測分析,考慮到各種配水器具的位置標高、家庭和整棟建筑內部管道的水頭損失及保證安全供水等多種因素,我們認為家庭入戶管(或公共建筑配水橫支管)的工作壓力限值應為0.15 MPa,靜水壓力限值應為0.25 MPa[1]。壓力大于上述限值時,應采取減壓措施。建議將上述要求納入《建筑給水排水設計規范》,目前缺水城市應制訂該規范的地方性補充條款,以便從系統設計這一根本問題上解決超壓出流造成的水量浪費。 1.2采取減壓措施 在給水系統中合理配置減壓裝置是將水壓控制在限值要求內、減少超壓出流的技術保障。 1.2.1設置減壓閥 本課題組所做的3棟18層住宅樓超壓出流對比試驗表明,在入戶支管上設置了減壓閥的那棟住宅樓,各樓層出水量明顯較小,且各配水點水壓、流量較均勻。在所測9個樓層中,沒有一層處于超壓出流狀態。可見,減壓閥具有較好的減壓效果,可使出流量大為降低。 1.2.2設置減壓孔板或節流塞 減壓孔板相對于減壓閥來說,系統比較簡單,投資較少,管理方便。一些單位的實踐表明,節水效果相當明顯,如上海交通大學在學校浴室熱水管道中加裝孔徑為5 mm的孔板后,節水約43%。但減壓孔板只能減動壓,不能減靜壓,且下游的壓力隨上游壓力和流量而變,不夠穩定。另外,減壓孔板容易堵塞。可以在水質較好和供水壓力較穩定的情況下采用。 節流塞的作用及優缺點與減壓孔板基本相同。適于在小管徑及其配件中安裝使用。 1.3采用節水龍頭 本課題組所做67個測點超壓出流試驗表明,各測點陶瓷閥芯節水龍頭和普通水龍頭在全開狀態下,前者的出流量均小于后者的出流量。即在同一壓力下,節水龍頭具有較好的節水效果,節水量從3%~50%不等,大部分在20%~30%之間。且在靜壓越高,普通水龍頭出水量越大的地方,節水龍頭的節水量也越大。因此,應在建筑中(尤其在水壓超標的配水點)安裝使用節水龍頭,減少水量浪費。 2減少熱水系統的無效冷水量 隨著人民生活水平的提高和建筑功能的完善,建筑熱水供應已逐漸成為建筑供水不可缺少的組成部分。 據調查,各種熱水供應系統,大多存在著嚴重的水量浪費現象,主要表現在開啟熱水配水裝置后,往往要放掉不少冷水后才能正常使用。這部分流失的冷水,未產生使用效益,可稱為無效冷水,也即浪費的水量。無效冷水的產生原因是多方面的,因此應從建筑熱水系統的各個環節抓起,減少無效冷水的排放。 2.1新建建筑應選用支管或立管循環方式 目前我國現行的《建筑給水排水設計規范》中提出了三種熱水循環方式:干管循環、立管循環、支管循環;同時,允許熱水供應系統較小、使用要求不高的定時供應系統,如公共浴室等可不設循環管。 熱水系統的循環方式直接決定了無效冷水是否存在及冷水量的相對大小。我們以北京市某 12層公寓為例,分別計算了該建筑采用支管循環、立管循環、干管循環或無循環方式時,每年的理論無效冷水量、節水量和各種循環方式的回水系統的概算工程成本[3]。經分析后得出: 支管循環方式雖最節水,但其工程成本最高,投資回收期也最長,約為30年。 立管循環方式的節水量雖比支管循環少,但卻是干管循環的1.8倍;投資回收期為12.5 年。可見,與干管循環相比,立管循環節水效果較好;與支管循環相比,立管循環具有較明顯的經濟優勢。 干管循環方式雖然回水系統的工程成本較低,但節水效果較差,且工程成本的回收期為12 .7年,比立管循環方式還長,所以無論從節水的角度還是從工程成本回收的角度看,干管循環方式均無優勢。 無循環系統產生大量的無效冷水量,不符合節水要求,同時也給人們的使用帶來不便,應予淘汰。 綜合上述分析并結合我國國情,我們認為新建建筑熱水系統不應再采用干管循環和無循環方式,而應根據建筑物的具體情況選用支管循環或立管循環方式。這一要求應編入設計規范或地方性節水法規。 2.2對現有無循環定時熱水供應系統應限期改造 目前我國絕大部分公共浴室采用的是無循環定時熱水供應系統,每天洗澡前要排出大量無效冷水。 由于無循環系統管線較簡單,故改造工程投資少,收效快,較易施行。如北方交通大學在學生浴室的熱水干管上增設回水管,工程總投資約4 000元,年節水量約960 m3,若水價以3.9元/ m3計,每年可節約水費3 774元,13個月即可收回投資,既可收到很好的節水效果,又可得到較好的經濟效益。因此對現有無循環定時熱水供應系統,應限期進行改造,增設熱水回水管。 2.3減少局部熱水供應系統管線的長度并進行管道保溫 我國現有住宅大多采用局部熱水供應系統,系統中不設回水管。當家用燃氣熱水器的設置點與衛生間相距較遠時,每次洗浴都需放掉管內滯留的大量冷水。又因為熱水管幾乎都未采取保溫措施,管中水流散熱較快,因此在洗浴過程中,當關閉淋浴器后再次開啟時,可能又要放掉一些低溫水。熱水管線越長,水量浪費越大。為解決這一問題,提出以下建議: ①在建筑設計中,除考慮建筑功能和建筑布局外,還應考慮節水因素,盡量減少熱水管線長度。②在有關規范和施工驗收標準中,增設連接家用熱水器的熱水管均應進行保溫 的內容,以規范家用熱水管道的安裝,保證熱水使用過程中的水溫。并應組織力量開發與燃氣熱水器配套的回水裝置。 2.4嚴格執行有關設計、施工規范,建立健全管理制度 循環方式確定后,熱水管網的設計和施工質量及管理水平直接影響無效冷水量的大小。如設計時,循環管道應采取同程布置的方式;在高層建筑中,冷、熱水系統的分區應一致,各區水加熱器、貯水罐的進水均應由同區的給水系統專管供應,以保證冷、熱水壓力相同等。 2.5減少調溫造成的水量浪費 為減少調溫造成的水量浪費,公共浴室應采用單管熱水系統,溫控裝置是控制其水溫的關鍵部件。據反映,現有溫控裝置不夠靈敏,洗浴水忽冷忽熱。因此應積極開發性能穩定、靈敏的單管水溫控制設備。 目前我國建筑雙管熱水系統冷熱水的混合方式大多采用混合龍頭式和雙閥門調節式,每次開啟配水裝置時,為獲得適宜溫度的水,都需反復調節。因此應逐步采用帶恒溫裝置的冷熱水混合龍頭,以使用戶能夠快速得到符合溫度要求的熱水,減少由于調溫時間過長造成的水量浪費。