建筑节能技术在给排水设计中的应用

黄伯双，王建森，何永成

（河南省天域园林工程有限公司，河南 潢川 465150）

1 建筑节能的概念

建筑节能，在发达国家最初为减少建筑中能量的散失，现在则普遍称为“提高建筑中的能源利用率”，在保证提高建筑舒适性的条件下，合理使用能源，不断提高能源利用效率。

建筑节能具体指在建筑物的规划、设计、新建（改建、扩建）、改造和使用过程中，执行节能标准，采用节能型的技术、工艺、设备、材料和产品，提高保温隔热性能和采暖供热、空调制冷制热系统效率，加强建筑物用能系统的运行管理，利用可再生能源，在保证室内热环境质量的前提下，减少供热、空调制冷制热、照明、热水供应的能耗。

2 建筑节能的适用范围

建造过程中的能耗，包括建筑材料、建筑构配件、建筑设备的生产和运输以及建筑施工和安装中的能耗。使用过程中的能耗，包括房屋建筑和构筑物使用期内采暖、通风、空调、照明、家用电器、电梯和冷热水供应等的能耗。建筑节能包括范围的能耗 一般占一国总能耗的30%左右。随着我国建筑节能新标准出台，门窗节能产品倍受市场青睐。目前，我国建筑能耗已占全社会总能耗的40%;而门窗能耗又占建筑能耗的45%～50%，据相关专家预测未来门窗节能新技术将成为建筑节能重点。

3 减少能源总需求量的建筑节能技术

（1）建筑规划与设计。在建筑规划和设计时，根据大范围的气候条件影响，针对建筑自身所处的具体环境气候特征，重视利用自然环境(如外界气流、雨水、湖泊和绿化、地形等)创造良好的建筑室内微气候，以尽量减少对建筑设备的依赖。具体措施可归纳为以下三个方面：合理选择建筑的地址、采取合理的外部环境设计(主要方法为：在建筑周围布置树木、植被、水面、假山、围墙);合理设计建筑形体(包括建筑整体体量和建筑朝向的确定)，以改善既有的微气候;合理的建筑形体设计是充分利用建筑室外微环境来改善建筑室内微环境的关键部分，主要通过建筑各部件的结构构造设计和建筑内部空间的合理分隔设计得以实现。同时，可借助相关软件进行优化设计，如运用建筑阴影模拟，辅助设计建筑朝向和居住小区的道路、绿化、室外消闲空间及利用CFD软件，分析室内外空气流动是否通畅。

（2）围护结构。建筑围护结构组成部件的设计对建筑能耗、环境性能、室内空气质量与用户所处的视觉和热舒适环境有根本的影响。一般增大围护结构的费用仅为总投资的3%～6%，而节能却可达20%～40%。通过改善建筑物围护结构的热工性能，在夏季可减少室外热量传入室内，在冬季可减少室内热量的流失，使建筑热环境得以改善，从而减少建筑冷、热消耗。首先，提高围护结构各组成部件的热工性能，一般通过改变其组成材料的热工性能实行。其次，根据当地的气候、建筑的地理位置和朝向，以建筑能耗软件DOE-2.0的计算结果为指导，选择围护结构组合优化设计方法。最后，评估围护结构各部件与组合的技术经济可行性，以确定技术可行、经济合理的围护结构。

（3）提高终端用户用能效率。高能效的采暖、空调系统与上述削减室内冷热负荷的措施并行，才能真正地减少采暖、空调能耗。首先，根据建筑的特点和功能，设计高能效的暖通空调设备系统，例如：热泵系统、蓄能系统和区域供热、供冷系统等。然后，在使用中采用能源管理和监控系统监督和调控室内的舒适度、室内空气品质和能耗情况。如欧洲国家通过传感器测量周边环境的温、湿度和日照强度，然后基于建筑动态模型预测采暖和空调负荷，控制暖通空调系统的运行。在其他的家电产品和办公设备方面，应尽量使用节能认证的产品。如美国一般鼓励采用“能源之星”的产品，而澳大利亚对耗能大的家电产品实施最低能效标准(MEPS)。

（4）提高总的能源利用效率。从一次能源转换到建筑设备系统使用的终端能源的过程中，能源损失很大。因此，应从全过程(包括开采、处理、输送、储存、分配和终端利用)进行评价，才能全面反映能源利用效率和能源对环境的影响。建筑中的能耗设备，如空调、热水器、洗衣机等应选用能源效率高的能源供应。例如，作为燃料，天然气比电能的总能源效率更高。采用第二代能源系统，可充分利用不同品位热能，最大限度地提高能源利用效率，如热电联产(CHP)、冷热电联产(CCHP)。

4 建筑节能技术在给排水设计中的应用

根据我国目前建筑供水、用水的特点给排水节能设计的要点主要集中在三个方面：一是利用清洁、环保型能源(如太阳能等)作为建筑热水供应设备；二是合理利用市政管网的余压，采用分区供水方式并使用节能效果显著的供水设备设施；三是节能、节水型的卫生器具，节水型的卫生器具能够有效地减少水的消耗量，而且对降低供水能耗也有着重要的意义。

（1）合理利用市政供水管网余压。尽管城市市政供水管网压力可能不同，但普遍在0.2～0.4MPa之间，五层以内的建筑的供水压力基本上是可以满足的。但随着我国经济的快速发展，土地资源越来越趋于紧张，为了提高土地的利用效率，城市建筑出现了越来越多的小高层、高层，甚至超高层建筑，这些建筑的楼层远远多于五层，因此，为了满足正常供水，必须采用二次加压技术来实现对建筑的正常供水。此时，合理利用市政管网压力，采用分区的供水方式可以非常有效地减少二次加压的能量消耗。这样设计还避免了低楼层管网压力过高带来的生活不便及其水资源的浪费。

（2）采用无负压变频供水设备。储水池、加压水泵、高位水箱等是二次加压供水的主要设备，但二次加压供水一直都没能解决二次污染的问题，而且能源消耗相比其它方式也偏大，在新型建筑给排水设计中已经不是最佳方案，而采用环保性更好、能源消耗更少的无负压变频供水设备成为首选。原因主要以下几个方面：一是可以有效地降低成本。采用无负压变频供水设备不需要二次加压供水方式中的储水池和水箱，降低了建造成本；二是对环境的污染更小。二次加压供水是需要将水输送到储水池或水箱，水在储水池或水箱存放过程中，可能会有大量的微生物生长，导致水的污染。无负压变频供水设备供水时，水不需要储存，减少了污染；同时节能效果突出。传统二次供水方式首先加压将水输送到储水池，然后再一次加压进行供水，这样造成了能源的浪费。而采用无负压变频供水设备进行二次供水，设备的水泵是跟市政管网是直接连接的，可以有效地利用原有市政管网压力供水；节水效果突出。常规的二次供水方式的储水池或水箱都是混凝土结构，抗渗防漏性能一般，不可避免地存在着跑冒滴漏现象，虽然量不是很大，但日积月累，造成的浪费也是非常惊人的。而且为了防止水的污染，需要定期清理储水池或水箱，无负压变频供水设备供水方式基本上不会出现上述的这种情况。

（3）充分利用清洁、环保型能源。采用清洁、环保型能源对减少传统能源的消耗具有重要的意义，如地热、风能以及目前应用最广，技术最成熟的太阳能。在此针对太阳能在给排水节能中的应用进行详解。我国大部分地区位于北纬40°以北的地理位置，日照时间比较充足，太阳能资源比较丰富，为太阳能的广泛应用提供了良好的基础条件。而且随着太阳能技术的逐渐成熟，其技术成本也得到了相应的下降。基于以上两个原因，目前太阳能在我国的应用越来越多，应用范围也越来越广。但在给排水节能设计方面主要是利用太阳能制备生活热水，减少了大量的传统能源的消耗，从而减少了对环境的污染。目前太阳能热水器按集热器形式分为两类：平板型和真空管型。这两类都具有集热效率高、保温性能好、操作简单维修方便等系列优点，且热水系统可安装在屋顶、墙壁及阳台等位置，十分方便建筑设计。

（4）采用节水型管材、卫生器具及配水器具。给排水节能设计需要全方位综合考虑各种因素，在水的输送过程中，也可以采取一定的措施进行节能节水，如采用优质管材、阀门。由于镀锌钢管容易生锈，这样必然会影响水质，而且经过一段时间闲置后，再次使用时会有锈水流出，如果流入到干净的水中，可能导致整个容器里的水的水质不合格，造成水资源的浪费。此外，接头处经常锈蚀，随着时间的推移，会不同程度地出现漏水渗水现象，但如果采用新型管材如铝塑复合管、钢塑复合管、PP-R管、PE管、pvc-u管不锈钢管、铜管等，就能够很大程度上杜绝漏水、渗水等资源浪费问题。

（5）其他节能措施。建筑给排水设计在节能方面的应用的措施非常多，如采用自动控制计量、发展建筑中水系统、雨水回收利用、在热水管道设计中应尽量采用塑料管材以代替原来的金属管材等。

[1]蔡宇仕.建筑给排水设计节水措施的探讨[J].山西建筑，2005，（11）.

[2]刘振印.建筑给排水节能节水技术探讨[J].给水排水，2007，（S2）.

[3]林玲.建筑给排水节水技术研究[J].重庆建筑，2004，（5）.