建筑给排水节能技术和新能源开发利用分析和研究

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建筑给排水节能技术和新能源开发利用分析和研究

山东茂隆新材料科技有限公司 2020-11-11 1157


改革开放以来,随着建筑业的蓬勃发展,建筑给排水专业亦在迅速发展,建筑给排水已由原来简单的房屋卫生设备设计演变为一个相对完整的专业体系。“‘公用设备注册工作中水、暖专业交叉问题’会议纪要”对建筑给排水涵盖的内容作了详细的描述:从建筑物内来说,水的系统有生活给水系统、直饮水系统、中水给水系统、热水系统、生活污水系统、生活废水系统、雨水排水系统、雨水利用系统、冷却循环水系统、游泳池循环水系统、水景、水上游乐设施水循环系统,人防工程特殊给排水系统等。这些系统中包括了水质处理,水质、水温、水压保证及供水、配水、排水、通气等众多技术内涵。消防系统有消火栓系统、消防水喉系统、湿式、干式、预作用,重复启闭自动喷水灭火系统、水喷雾、细水雾灭火系统、泡沫──水喷淋联用灭火系统、泡沫灭火系统、水炮灭火系统、CO2灭火系统、各种洁净气灭火系统(烟烙烬、七氟丙烷、三氟甲烷、隋性气体„„)等以及手提灭火器的计算及设置。从建筑小区来说,大的建筑小区其建筑面积超过100万m2,数万人居住,其给水、排水、热水、直饮水及消防供水等的工程内容已涵盖了小城镇从水源、取水、输水、给水处理、中水处理、污水处理等全部内容。

随着时间的推移,我们看到,建筑给排水在不断派生出各种新的子系统,新技术、新材料日新月异地涌现,作为第一线的设计者,我们感受到建筑给排水快速跳动的脉搏,据有关资料称,目前国内建筑给排水从业人员约8万左右。建筑给排水已成为我国现代化建设中一支不可忽视的力量。

然而,在建筑给排水专业快速发展的同时也面临种种挑战及困惑:

1, 教育部98年颁布的普通高等学校本科专业目录中,暖通专业涵盖了给排水的内容。国内某著名大学从1998年起将暖通空调专业改为“建筑环境与设备工程”,其教学内容包含供热、给排水、燃气等内容,据说是为了和国际接轨,当时社会上甚至有“高校将取消给排水专业”的传言。

2,暖通空调专业注册考试中有2%的房卫设备考题,其执业范围可包含建筑给排水专业的执业范畴,即可在给排水专业图纸上签字。此事在建筑给排水界引起轩然大波。为应对此事,建筑给排水界的几位资深专家在关键时刻挺身而出,据理力争,在建设部执业资格注册中心化解了此事。

3, 建筑给排水专业的系统越来越多,工作量越来越大,各种管理措施附加在设计人员身上的要求越来越多,可产值却越来越低。建筑给排水专业在社会生活中的地位也难以和其他专业相比。

当生存受到威胁时,“提高建筑给排水专业在社会生活中的地位”这一命题便应运而生了。2004年11月无锡“两委会”换届会,本人以提案的形式提出这一命题,旋即得到业内人士的广泛认同。当大家对一个问题开始重视的时候,事情往往会发生转机。建筑给排水专业在行动。由中国建筑设计研究院牵头,40多个单位的50余名专家联合向中国建筑学会提出关于申请成立“中国建筑学会给排水分会”的报告,并在2005年10月11日获得批准。这是很重要的一步。原来中国建筑学会下其他几个专业学会都有,唯独没有给排水分会。这次获准成立建筑学会给排水分会,不仅填补了中国建筑学会专业分会配置的空白,也给全国建筑给排水专业的发展带来了机遇。

建筑给排水的多元化:

多元化之一:高精尖和平面化。随着城市大体量、多功能、超高层建筑的出现,建筑给排水也配套发展。将出现越来越多的系统及功能要求,建筑给排水界将面临越来越多的问题需要解决。另一方面,平面化,中国的小城镇建设使得建筑给排水活动空间更为广阔、深入、普及。

多元化之二:技术发展的多元化,包括高校相应专业的设置。教育部专业设置考虑和国际接轨,水暖合并,培养的是通才,毕业生适合做房地产技术总监、政府建设部门管理官员等。而市场(比如建筑设计院)需要的是更加专业的人才,国内将会有一部分高校为应对市场需求设置建筑给排水专业或在给排水专业课程中早期将建筑给排水分设。国内给排水研究机构(高校、研究所或研究中心)将向产、学、研一体化发展。建筑给排水专业的研究课题及成果将会越来越多。建筑给排水课程的设置将越来越贴近实际,生产和教学之间的脱节情况将大幅度改善。建筑给排水的教授和工程师之间的差异会越来越小。

多元化之三:设计机构的多元化。国际上通行的是机电事务所,国内某些大院也在并轨,但这不是建筑给排水的唯一方向。目前格局的建筑综合设计院将继续存在(由它存在的理由及空间)。同时,注册工程师的私人事务所及咨询公司也将出现,有些甚至会整合在大的工程公司、房地产公司里面。

多元化之四:标准的多元。国家规范将发展,分化和组合。地方规范也将交相辉映,和国家规范既契合又相对独立。地方规范将越来越强势。

多元化之五:学会、协会组织的多元。行业协会在欧美被称为社会的第三方(第三极、第三方势力等)力量,全球化及政府职能的转变,使协会在中国的发展空间逐渐增大。协会、学会的职能正逐步扩散,它们将填补某些政府退出的职能领域,将对社会有越来越大的影响。另一方面,传统的金字塔组织结构正逐步消解。最近,世界有说法“世界是平的”,任何协会、学会及行业组织,其存在价值和其发挥的作用有关。由于我国现行的学会组织大多是业余的,所以,其职能将大打折扣,很难行使政府般的由上而下的职能,因此造成协会、学会组织的平面化、多元化,这对地方学会、协会是个好消息,建筑给排水也不例外。

总之,建筑给排水的发展令人振奋,有很多事情需要大家共同努力完成。协会和学会组织不是领导机构,是一个办事情的团体。“人皆可以为舜尧”这句古语在建筑给排水领域仍然适用。鲁迅说过,纵令是一洼浅水,也须学学大海,愿中国的青年人摆脱冷气,向上走,有一分热,发一分热,有一分光,发一分光。我想,这话不仅对青年人适用,对我们大家也适用,在此与大家共勉。让我们在建筑给排水这部隆隆前进的战车上加上自己的推力,让它跑得更快些!

建筑节能包含两部分内容,一部分是加强围护结构的保温隔热能力,另一部分就是从供暖、供冷的热源、输送渠道及实现方式来节约能源。建筑给排水的节能就是建筑节能的重要组成部分。 建筑给排水节能的潜能很大,若能合理的设计给排水系统,注重实用功能和外观简洁的结合,利用可回收能源,充分利用太阳能及管网余压,充分使用节水型卫生器具,可节约建筑给排水方面所需能量的50%左右。这是一件利国利民的大事,其节能效果性价比要远大于建筑保温的节能效果性价比。

1、采用新型节水器材和节水型卫生器具一套好的设备能够对水资源的节约产生非常大的作用。例如,通常淋浴喷头每分钟喷水20多升,而节水型喷头则每分钟只需要9L水左右,节约了一半的水量。厨房的洗涤盆、沐浴水嘴和盥洗室的面盆龙头采用瓷芯节水龙头和充气水龙头代替普通水龙头,在水压相同的条件下,节水龙头比普通水龙头有着更好的节水效果,且在静压越高、普通水龙头出水量越大的地方,节水龙头的节水量也越大,可见卫生器具和配水器具的节水性能直接影响着整个建筑节水的效果。所以在选择节水型卫生器具和配水器具时,除了要考虑价格因素和使用对象外,还要考察其节水性能的优劣。大力推广使用节水型卫生器具和配水器材是建筑节水的一个重要方面。

2、真空节水技术为了保证卫生洁具及下水道的冲洗效果,可将真空技术运用于排水工程,用空气代替大部分水,依靠真空负压产生的高速气水混合物,快速将洁具内的污水、污物冲洗干净,达到节约用水、排走污浊空气的效果。一套完整的真空排水系统包括:带真空阀和特制吸水装置的洁具、密封管道、真空收集容器、真空泵、控制设备及管道等。真空泵在排水管道内产生40~50kPa的负压,将污水抽吸到收集容器内,再由污水泵将收集的污水排到市政下水道。据统计,在各类建筑中采用真空技术,平均节水率可超过40%.若在办公楼中使用,节水率则可超过70%,尤其适用。

3、完善热水供应循环系统随着人们生活水平的提高,小区集中热水供应系统的应用也得到了充分的发展,建筑热水循环系统的质量也逐渐变得越来越重要了。大多数集中热水供应系统存在严重的浪费现象,主要体现在开启热水装置后,不能及时获得满足使用温度的热水,而是要放掉部分冷水之后才能正常使用。这部分冷水,未产生应有的使用效益,因此称之为无效冷水。这种水流的浪费现象是设计、施工、管理等多方面原因造成的。新建建筑的集中热水供应系统在选择循环方式时需综合考虑节水效果与工程成本,根据建筑性质、建筑标准、地区经济条件等具体情况,尽可能选用支管循环方式或立管循环方式,减小乃至消除无效冷水的浪费。

4、回收利用中水和雨水中水来源于建筑生活排水,包括人们日常生活中排出的生活污水和生活废水。通常情况下,雨水通过地表径流而白白浪费。雨水利用就是将雨水收集起来,经过一定的设施和药剂处理后,得到符合某种水质指标的水再利用的过程。建筑物收集雨水的一般结构是,由导管把屋顶的雨水引人设在地下的雨水沉沙池,经沉积的雨水流人蓄水池,由水泵送人杂用水蓄水池,经加氯消毒后送人中水管道系统。为解决降尘和酸雨问题,一般将降雨前两分钟的雨水撇除。由于中水工程是影响到整个建筑的系统工程,在已建成建筑中改造比较困难。同时又因为其初期投资较高,所以要想制定成标准规范至少在目前看来是比较难于让开发商接受的。但是从长远看,在水资源越发缺乏的情况下,建设第二水资源——中水势在必行。它是实现污水资源化、节约水资源的有力措施,也是今后节约用水发展的必然方向。

5、有效利用太阳能太阳热水器是太阳能热利用中具有代表性的一种装置,它的用途广泛,形式多样。最常见的一种太阳热水器是架在屋顶的平板热水器,常常是供洗澡用的。其实,在工业生产中以及采暖、干燥、养殖、游泳等许多方面也需要热水,都可利用太阳能。太阳能热水器按结构分为闷晒式、管板式、聚光式、真空管式、热管式等几种。按安装方式分为单户设置太阳能热水器和单幢建筑或多幢建筑合用太阳能热水器。前者每户单独设置,控制方便,但热水器安装高度受用户水压限制,只适用于多层建筑;后者需设置热水箱,广泛使用于多层及高层住宅,可多人连续使用。以家庭为例,用水量按每人次淋浴热水量100L/人。次考虑,常年冷水平均水温10度,淋浴热水温度40度考虑,平均每人每次淋浴耗能=100L*(40度-10度)*(4.19*103J/kg.度)=12570kJ,按每度电能热功当量3617kJ/KWH计算,考虑热水器加热效率0.9,则每人次淋浴用电量=12570/(3617*0.90)=3.86Kwh.按每人每月淋浴八次,每户三人,80%使用太阳能热水器中热水计算,每户家庭每年可节电=3人*8次*12月*3.86kwh/人。次*80%=889Kwh,节能效果相当明显。市场电价0.53元/Kwh,每年可节约费用471元。考虑部分维修管理费用,5-6年即可收回投资,节能性价比极高。

6、消防贮水池的设置高层建筑中消防用水量与生活用水量往往相差甚远,消防给水系统的设计流量可能是生活给水系统设计流量的好多倍。由于消防贮水要求

三维复合排水网是一种新型的排水土工材料。以高密度聚乙烯(HDPE)为原料,经特殊的挤出成型工艺加工而成,具有三层特殊结构。中间筋条刚性大,纵向排列,形成排水通道,上下交叉排列的筋条形成支撑防止土工布嵌入排水通道,即使在很高的荷载下也能保持很高的排水性能。双面粘接渗水土工布复合使用,具有“反滤--排水--透气--保护”综合性能,是目前最理想的排水材料。

满足在火灾延续时段内消防的用水总量,在消防水与生活贮水池合建的情况下,会由于消防贮水量远大于生活贮水量而致使生活供水在贮水池中停留时间过长,余氯量早已耗尽而造成水质的劣化。所以为保证水池中的水质符合卫生标准,应定期更换贮水池中的全部存水,包括消防贮水。因此,当两系统贮水量相差较大时,应将两系统的贮水池分建,这样既可以延长消防贮水他的换水周期,从而减少了水量的浪费,又可以保证生活饮用水的水质符合要求。同时,还应注意使消防贮水池尽可能地与游泳池、水景合用,做到一水多用、重复利用及循环使用。

7、合理利用市政管网余压,注意给水管道的减压节流在城市供水中,根据城市供水规模大小不同,一般市政给水管网压力均在0.2~0.4MPa之间。合理利用市政管网压力,采用分区供水方式,可以减少二次加压能耗。某些工程设计中将管网进水直接引人贮水池中,白白损失掉了H0,尤其是当贮水池位于地下层时,反而把H0全部转化成负压,这样极不合理。因此当市政管网压力能保证0.3Mpa时,五层及以下楼层便可采用市政管网直接供水,五层以上采用无负压变频供水设备供水。这样即不浪费市政管网余压又不至于使低楼层管网压力过高,造成能耗及水量浪费。 即使在分区后,各区最低层配水点的静水压一般仍高达300kPa-400kPa.而在给排水系统设计中,卫生器具的额定流量是在流出水头为20kPa~30kPa的前提条件下所得的。若不采取减压节流措施,卫生器具的实际出水流量将会是额定流量的4-5倍。随之带来了水量浪费、水压过高的弊病,而且易产生水击、噪声和振动,导致加速管件的损坏和破裂。因此,必须注意给水管道的减压节流。减压节流的有效措施是控制给水系统配水点的出水压力,可在配水点前安装节流孔板、减压阀等来避免部分供水点的超压,同时选用合适的水龙头,使竖向分区的水压分布更加均匀。所以在高层建筑给水系统竖向分区后仍应注意给水管道的减压节流的问题。

以上对建筑给排水节能技术和新能源的开发利用方面作了简单的分析和研究,建筑给排水节能和新能源的利用是缓解水源危机、减轻环境污染、改善生活工作条件、促进经济持续发展的一项有效措施。作为建筑设计师,不应该只追求建筑造型上的新颖独特而忽视了水源的浪费,应建立生态建筑思想,尊重自然环境,用科学技术、经济效益和社会效益相统一的方法进行规划和设计,将节能减排意识贯穿于设计的每一个环节,设计出更多具有时代气息、高效低耗的建筑作品,使建筑给排水设计理念上升到新的高度。


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