高层建筑给水系统的节能及优化设计

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　　摘 要：高层建筑具有高度大、层数多的特点，对于高层建筑给水系统设计与传统建筑不同，无论在施工要求，还是在设计理念上都存在着很大的差别。同时，高层建筑对水的损耗相比于其他建筑都要高，水系统的节能需求十分迫切，本文以高层建筑给水系统为研究对象，对如何进行水系统的节能优化进行讨论。
　　关键词：高层建筑，给水系统，节能，优化
　　水资源对于人们的生活与工作都是宝贵的，水资源的消耗与浪费一直是个世界难题，我国的水资源消耗与短缺一直困扰着国家的发展，随着国家建设的不断推进，水资源紧张的矛盾将进一步加剧。在当前经济增长与科技进步的推动下，高层建筑的高度、面积、功能在不断的增加，其中需要的能耗与浪费的资源也在进一步的加大。高层建筑的给水系统不同于低层建筑，其层数多、振动源多、用水要求高、排水量大、加压大，因此，对建筑给水排水工程的设计施工材料及管理方面都提出了新的技术要求。必须采取新的技术措施，才能确保给水排水系统的良好工况，满足各类高层建筑的功能要求。
　　一、高层建筑给水系统水量能量损失现状
　　1.超压出流现象
　　高层建筑内部给水系统的压力，必须能将需要的水量输送到建筑物内最不利点的用水设备处，并保证有足够的工作水头。对于卫生器具，给水额定流量是按照卫生器具用途和使用要求而规定的卫生器具给水配件单位时间的出水量。最低工作压力是为基本上满足卫生器具使用要求而规定的给水配件前的工作压力。给水配件前的压力大于最低工作压力，给水配件在单位时间内的出水量超过额定流量的现象，称超压出流现象。量的差值，为超压出流量。为了满足最不利点水头的要求，超压出流现象必然存在。超压出流现象会破坏给水系统中水量的正常分配，因超压出流的水未产生任何效益，即为无效水量。而且当水压过大时，水龙头启闭时易产生水击及管道振动，使得阀门和给水龙头等磨损较快，缩短使用寿命，并可能引起管道连接处松动漏水，加剧了水的浪费。在高层建筑中，高区的供水还必须由水泵提供，而提升这部分无效水量又直接造成了电能的浪费。
　　2.给水管道及附件的损坏导致水量浪费
　　管道的损坏十分常见，管道的老化及生锈，阀门、水表、龙头等的破损导致水量的损耗。给水管道在管子接缝处及法兰、阀门连接处都会有不同程度的漏水现象。尤其埋于地下的管道破裂漏水更不易被发现，造成极大的水资源浪费；其次是给水附件的不合理选择，造成实际出流量远大于需要的用水量，造成水量的浪费。
　　3.加压贮水系统选择不合理造成浪费
　　高层建筑的消防加压系统的压力是由各楼根据自身情况设置，这样做的结果就造成工程建设和设备投资及运转费用过高，并且多座贮水池的大消防贮水及定期换水也造成了严重的浪费。再加上一些设计没有考虑到设备及管道的投资以及后期运转上的资源消耗，比如给水方式选择的不合理，给水分区的不合理，以及选择水泵机组的不合理都造成了不同程度资源的浪费。
　　二、高层建筑给水工程存在的问题
　　随着科技的进步，节水节能技术成为建筑学中一项重点研究的课题，很多高层建筑生活给水、热能利用都做的很好，很大程度上节约了水电能源，但从高层建筑给水系统的设计上看，还有一些问题需要学者继续深入研究。首先，给水系统如何合理利用市政水压，要采用什么样的方式才能更加合理的利用这部分能量，需要根据实际进一步加强研究。第二，高层给水系统要解决给排水的高压出流问题。第三，节水节能的附件升级问题，对于给排水系统的节能，还要从附件与配套设施上多下功夫，做一套完整有效的楼宇节能系统。第四，如何通过科学的监测方式对大楼能源资源进行监测，对于资源的可再利用与节约进行实时监控，是现在科学要达到的高度。
　　三、高层建筑给水系统优化建议
　　1.生活、消防水池分开
　　很多高层建筑工程因受地形、场地、投资等条件影响，生活用水水池与消防水池往往是建在一起，但经调查统计，生活水池与消防水池合建弊端也较大，例如合建贮水池因为容积大，对于高层建筑地下合建贮水池，消防用水需要长期贮存，按照此标准，如果共用一个贮水池，则贮水池中的生活用水更新水的时间就会较长，使水中细菌及藻类得以加速繁殖。为保证水质，必须二次加氯，直接使费用增加。此外，由于消防泵需要定期检查，合建贮水池也要通过消防检查的试水运行，在实际操作工程中，都会带来几个小时的高层用水中断，造成使用不便。合建贮水池由于消防与生活用水管道不同，其对于维护也较为困难，容易造成水质污染。
　　解决这个问题，主要是在设计的时候，就做分建水池设计，尤其是要利用好地下室的空间，便于水池在地下室中的布置，使两水箱在设计的过程中具有更大的灵活性。很多设计者认为生活用水与消防用水分别设置贮水池会使工程造价增加，并且消防用水变质长期不用容易变臭。在当今建筑设计发展迅速的今天，分建贮水池的设计可以将上述问题化解。总的贮水容积数并没有因为分建水池而使施工面积增加。许多工程还可以根据地下的实际情况利用闲置空间设计水池。而生活、消防合建贮水池需要更大的容积，容积大池底、池壁、池顶的标准会更高，且要均达到生活用水贮水池标准，难度也较大。分建水池可以利用好地下室的底板、侧壁、顶板作为消防水池的围护结构，虽然其中管线布置相对复杂，但综合经济成本会大大降低。
　　2.无负压给水方式的合理利用
　　无负压给水设备是以传统变频调速给水设备为基础的一种改良，主要利用稳流补偿器、水泵、真空控制器、控制仪、管道等设备组成。无负压给水设备是利用变频调速技术、稳流补偿器技术、真空抑制、全密闭自平衡技术和数控技术，实现水泵与自来水管网间不产生负压情况的供水，并有较好的自动性、连续性和稳定性，可以达到用户用水要求。其中，稳流补偿器、真空抑制器的存在可以实现无负压、全密闭、稳流补偿调节并确保自来水管网压力始终维持在其最低服务压力之上，实现对用水系统所需设定压力的差额补偿，实现了节能效果。引入数控技术，能够更好的检测无负压的状态，以达到对压力控制的智能化，达到更好的节能效果。
　　3. 变频调速恒压给水系统
　　变频调速是通过给水系统管网上的压力传感器对管网的水压进行采样，将压力信号转换为电信号，并将其送至微机控制器，微机控制器与用户设置的压力值进行比较和运算，将结果转换为频率调节信号送至变频器。当管网压力低于设定压力时，微机控制器向变频调速器发出提高电源频率的信号，变频调速器将电机转速提高后，水泵的转速也相应提高，出水量增大，管道压力也随之升高。当管网压力高于设定压力时微机控制发出降低电源频率的信号，水泵的转速相应下降。因此系统供水压力基本上维持在设定压力即最不利工况压力范围内供水，也就是基本保持恒压供水，大大节约了能源。
　　此外，太阳能资源的利用也是生活用水系统中的重要一环。太阳能对于高层建筑来说，作为生活加热水的一项重要能源，可谓取之不尽，用之不竭，是节能的重要的途径。对于高层建筑物设计，很多设计者已经将太阳能的利用变成了一项基础建设设计到房屋建设中去，而不只是使其成为一项业主自身意愿的行为。
　　综上，对于高层建筑的给水系统的节能升级是对资源合理利用的一项重要工作，而在有限的投资与周围环境的限制下，怎样去实现节能，具有现实意义。很多开发商不重视建筑使用中的节能优化，使得高层建筑在使用中，资源浪费严重，在未来，如何对已有的高层建筑进行节能改造，是人们要共同努力的又一方向。
　　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[J]. 中华民居（下旬刊）. 2013（02）
　　[2] 何英. 浅谈高层建筑给水系统的节能设计[J]. 科技与企业. 2012（11）
　　[3] 王珏，朱志锋. 高层建筑给水系统的节能与优化[J]. 科技信息. 2011（10）
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