高層節能建筑給水論文

建筑畢業論文 時間:2019-03-25 我要投稿

  1近幾年高層建筑供水設計的常規作法

  分區供水的主要依據仍然按《建筑給水排水設計規范》中的條款執行,但在《民用建筑節水設計標準》4.1.3條,要求‘分區內低層部份應設減壓設施保證各用水點處,供水壓力不大于0.2MPa(動壓)’。此處明確提出了用水點供水點的動壓要求,顯然這一要求具有重要的節能意義,如何在設計中去體現?目前又如何結合前面所講的隱形浪費來一并考慮?據我所知,比較多的同志還未引起注意,認為動壓與靜壓差不多,基本上仍按原有的習慣作法,那么新標準要求各用水點供水壓力(動壓)不大于0.2MPa.有何實際意義?這正是規范和新標準給我們提出新課題。

  2近幾年高層建筑供水系統中存在的不足和問題

  (1)給水設備的水量、水壓要求欠明確,而且高低幅度較大,有關規范和設備要求都不盡相同,加之人們總希望安全性高一些,因此,給水系統出現大馬拉小車的情況是較為普遍的,這也就為潛在的隱性電耗浪費提供了條件。我們以一般的水嘴d15為例,面盆洗滌及廚房水嘴,動壓0.1MPa,流量不小于0。15l/s,但浴盆水嘴動壓0.3MPa,流量不小于0.3l/s。壓力差為3倍、流量差為2倍。《住宅建筑規范》GB50368---20058.2.4分戶用水點給水壓力,不小于0.05MPa,入戶管的給水壓力不應大于0.35MPa,只有壓力要求而無水量要求,從壓力要求也基本上差3倍。而一般住宅浴盆面盆水嘴都有,肯定是以浴盆水嘴選用,低位區流量0.3L/s及動壓都大于0.3MPa以上,只能人為操作減壓控制。

  (2)比較多的高層建筑給水分區偏大,減壓閥使用過多。給水分區偏大特別是一些略大于40m及其倍數的高層建筑,取大的分區,節省部分基建投資,但以多設減壓閥來滿足壓力要求。顯然一邊加壓一邊減壓降是不符合節能原則。當然,合理分區是以經済合理性和技術可行性判定,有一個比較合理的度,決非分區越多越好,也不是分區越少越好。

  (3)建筑物內給水支管一般均采d15,規范上要求水流速度≤1.0m/s,若分區偏大,其分區內的動壓損失較小,也必然造成分區內的低位區動壓增大,會造成使用不便或增加減壓閥。

  (4)各分區的加壓泵站,一般都采用恒壓變流量的變頻泵。它具有恒定壓力隨流量變化而自動變頻運行,具有較好的節能效果。但由于住宅用水量變化很大,最大用水(中午與晚間做飯時)與最小用水量(晚上12時后至晨6時)差近乎零。所以,有的設計仍采用工頻泵‘兩用一備’的方式,用于變頻泵是不恰當的,不但不節能反而增大能耗。正確的作法應按《微機控制變頻調速給水設備》JG/T3009要求的成套設備。

  (5)室內給水管材選擇,大都采用非金屬塑料管(PE管),對多層建筑而言是比較合適的,但對高層建筑的中高區,壓力在1.0MPa或以上,是否仍選用高強塑料管?值得商榷和研討,這里邊存在價格較髙和安全問題。

  (6)室內給水管道水力計算,大都按規范列表中不同管徑的流速選定。但一般設計中用的塑料管,仍用鋼管計算流速,這顯然是不恰當的,n值的不同水頭損失相差較大,管道沿程損失增大很多,造成選泵及動壓計算的虛加,為大馬拉小車提供了依據。

  (7)在建筑給水中,對豎向分區與管材選用的經済比較,以前很少在工程中使用,一則當時高層建筑不多、體量不大;二則對‘隱性能耗’不夠重視。現在高層建筑很多,應該提到日程上了,可參照市政給水的方式,靜態比較:管道投資與20年電費相比,取其小者;動態比較:A=1.4QHS+【(C+i)Ni/(1+i)N-1】C取小者A---管道年成本(元/m.年)。Q---管道流量(m3/d)H---每m管道水頭損失(m/m)S---電費單價(元/KWH)i---投資收益率(%)一般取6%N---計算年限一般取20年C---單位長度管道綜合投資(元/m)

  3水嘴、坐便器國家標準的踐行意義

  2011年7月日實施的水嘴、坐便器國家標準GB25501、02----2010,并有兩條強制性條文,這樣的國家標準還是第一次。以水嘴為例,流量均勻性△F應不大于0.1L/s,用水效率限定值為3級(0.15L/s),動壓(0.10±0.01)MPa。這就明確了設備選用統一要求,為設備的節能提供了基本要求,設計就有了可靠依據。隨著各種設備國家標準的頒布,使用廣泛的常用設備,將會大大減少隱形浪費,節省大量隱形能耗,經済效益十分巨大。在《民用建筑節水設計標準》GB50555---20104.1.3條文說明中,就配水點供水壓力(動壓)不大于0.2MPa,與以前設計的普通水嘴作過實測比較:普通水嘴半開和全開,Q=0.42、0.72L/s,實測動壓P=0.24、0.5MPa,靜壓均為0.37MPa;節水水嘴半開和全開Q=0.29、0.46L/s,實測動壓P=0.17、0.22MPa,靜壓均為0.3MPa。兩相比較,(雖然此節水水嘴與國家標準水嘴還有差距)但與國家標準水嘴額定流量q=0.15L/s都大很多,說明安全性過髙,浪費能耗巨大的實證。

  4梳理現狀、分析原因、采取措施,將‘隱性浪費’變成節能效益

  前面就高層建的給水分區、規范要求、常規設計、設備選型、存在問題,進行了簡單的梳理和分析,在此基礎上結合新標準的要求,提出以下改進措施和建議,力求在減少隱形浪費上作點努力,為節能增加點效益。

  (1)人人都應提髙節能認識。設計單位、建設單位和管理單位,都要把節能意念落實到具體工作中,不能僅滿足于供水不出事故,能自動供上水的表面安全,要從安全運行中分析各種工況能耗,減少隱性浪費,提髙節能效益。

  (2)合理分區與動壓要求。前面已經提到,高層豎向分區供水,基本按規范規定靜壓40m左右設計,沒有涉及動壓要求。但在《民用建筑節水設計標準》4.1.3條要求各用水點供水壓力(動壓)不大于0.2MPa。這就是說按規范靜壓40m左右分區,分區內最高(低位區)動壓至少在50--60m以上,扣除管道損失,又比較多的低位區動壓肯定都在0.2MPa以上,都需設減壓閥。分區內減壓閥過多不但耗費能耗,而且設備投資必然增大、建筑空間減小(減壓閥占用空間、設備費較高)。將問題反過來思考,靜壓40m左右的分區范圍是否偏大?這是值得商榷和探討。我認為給水豎向分區從靜壓40m左右減至30---35m是可行的。對具體工程而言,分區增加的投資與五年節省電費比較后確定。

  (3)國家盡快頒布各種常用衛生設備標準,統一明確設備的動壓與流量要求,避免標準不一,各行各素,減小能量消耗。

  (4)分區內各用戶支管不宜都按d15設計,宜根據分區高位、低位不同,采用不同的管徑。高位區動壓小,管徑可大點;低位區動壓大,管徑可小一點,加大阻力損夫,降低動壓,減少減壓閥數量和節省投資。對具體工程而言,可視分區部位,進行管段和出水點動壓計算后確定管徑。

  (5)分區給水的加壓設備,目前大都還是采用地下式恒壓變流量的變頻泵供水(正在研制中的變壓、變流量變頻泵,如能投入使用,那肯定是對給水節能的重大貢獻)。推行一段時間的減少二次污染和利用管網余壓的疊壓給水,由于需主管部門和供水部門審批和管網條件要求,工程上采用漸少。恒壓變流量變頻泵的選用和設計,應符合《微機控制變頻調速給水設備》要求,不能簡單地照搬工頻泵的模式,但采用髙位水箱供水方式供水,無需用變頻泵而采用一般工頻泵。

  (6)中高區給水管材選用應有水力計算,不宜都一律使用PE管,供水壓力大于1.0MPa或以上,管壁厚度增加很多,約為0.6MPa壁厚一倍,價格很髙,宜進行管材比選,如采用復合鋼塑管。

  (7)采用塑料管不應再按鋼管計算沿程失,當管內徑與流量一定,則不同的n值水頭損失相差很多。如塑料管n=0.009、鋼管n=0.013,理論上講,鋼管水頭損失髙于塑料管50%左右。

  5后語

  問題的廣度與難度前面就髙層建筑給水節能技術,從規范要求、設計一般作法、設備選型、一般的運行管理,進行了技術分析,提出了一些改進和建議。本人才疏學淺,難免有不當之處,拋磚引玉,請專家同行批評指正。高層建筑給水節能技術涉及面較廣,要作到技術可行性、經濟合理性,達到安全可靠、節能減耗的供水系統,其本身并無高科技難度,但踐行中確非易事,既有廣度更有難度。其廣度在于涉及部門較多,行政、設計、施工、規范標準、制設備制造、管理運行;難度在于對節能減耗的認識和重視,克服‘習以為常’的傳統觀念,只求‘安全運行’而犧牲大量能耗為代價,是不可取的。而無能耗量化顯示與警報,成了‘隱形耗能’的推手,為靜悄悄地大量耗能提供了‘合理合法’的條件,因此要實現髙層建筑給水節能,還有很長的路要走。千里之行,始于足下,讓我們共同邁步前進。

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