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关键词:建筑;给水;排水;节水
一、建筑给水排水节水的重要性
我国水资源丰富,但由于人口众多,平均到每个人身上,人均水量仅为世界人均水量的四分之一。我国水资源在地域、时间、空间上分布极不均匀,水污染日益严重,供水能力不足等原因,全国有三分之二城市不同程度缺水,这将严重影响城市经济的发展和人民生活水平的提高。随着近年来城市建筑业突飞猛进发展。在城市总用水量中,建筑内部的用水所占的比例逐年增加,为此,建筑给水排水工程设计施工,除了强调使用功能完善、环保卫生等要求外,还应重视节水、节能因素,要统筹考虑,避免水量浪费,降低投资与运行费用,提高能源的利用效率,促进能源的合理开发利用,保障社会经济的可持续发展。所以如何节水、用水已成为当前给水排水工作者需重点考虑的问题。
二、建筑给水排水节水的主要途径
1、采用节水型卫生器具
节水型卫生器具是低流量或超低流量的卫生器具,节水效果明显,用以代替低
用水效率的卫生器具,包括节水型便器、节水型洗涤器具、节水型淋浴器具等。节水型便器:包括双冲洗量坐便器、气动和真空式大便器等节水型便器以及节水延时自闭冲洗阀,禁止使用9升以上用水量的便器,推广使用一次冲水量不超过6升的便器。节水型洗涤器具:包括瓷片式水龙头以及高效节水洗衣机和洗碗机等节水型家电。节水型淋浴器具:包括脚踏开关淋浴器、冷热水混合器具、电磁式淋浴节水装置或节水喷头等。
建筑中水系统应用
水资源的可持续利用,就是要尽可能地减少对新鲜水源的消耗和取用,尽可能地少排放污水、废水,减少对水环境的污染。水资源管理从重视开源、节水上升到重视污水再生利用,加强生活污水的再生利用,将一部分生活污水再生利用回到供水环节,实现一水多用,提高水的重复利用率,减少水的浪费和消耗,改变水的开发和利用的传统模式,全面节约用水,形成用水的良性循环。建筑中水系统是典型的水资源的可持续利用装置,是介于建筑物内上水和下水之间的水处理和供给系统,将建筑物内的污水、废水加以收集、处理,实现生活污水、废水的重复利用,既节省水资源,又保护环境,具有明显的经济效益和社会效益。生活用水中有许多水量消耗均为不与人体直接接触,如:冲洗厕所、冲洗汽车、园林绿化、喷洒道路等。因此,从节水节能的长远利益来考虑,排水系统采用优质生活废水和粪便污水分流体制,将优质生活废水如洗脸水、洗菜水等进行收集、处理,水质达到中等水质标准后,然后送入中水系统。
3、雨水的利用
雨水是非常宝贵的淡水资源,要合理的收集利用。雨水利用是将雨水收集起来,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,处理后的雨水可以用于厕所冲洗、城市绿化、景观用水以及其他适应中水水质标准的用水,减少用水量,减轻污水处理费用。雨水的收集方法有两种,一种是采用有坡度的地面将雨水引入雨水沉淀池;另一种是采用排水管把建筑物屋顶的雨水引入雨水沉淀池。沉淀池可以做成几级,最后一级沉淀池的水流入蓄水池,然后送入中水系统。
4、高层建筑生活给水管道上下分区供水
高层建筑给水系统竖向分区后仍然存在着部分卫生器具配水点水压偏大的问题,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几倍,随之带来了水量浪费、水压过高、漏水量增加的弊病,同时易产生水击、噪声和振动,致使管件损坏、破裂。高层建筑统一供水,通常采用在下面几层给水管上安装减压孔板、压力调节阀或减压阀等减压装置来避免供水点超压,使竖向分区的水压分布更加均匀,但是浪费了能源。所以在竖向分区后,应采用上下分开供水,上面采用水箱供水或水泵加压供水,下面采用城市管网或水泵加压供水。
5、高层建筑消防水池单独设置或与游泳池、水景合用
高层建筑中消防用水量与生活用水量往往相差甚远,消防给水系统设计流量可能是生活给水系统设计流量的几倍。因此,在消防与生活水池合建时,由于消防
贮水量远大于生活贮水量,致使生活用水在水池中停留时间过长而造成水质恶化,为保证水池中的水质符合生活标准,应定期更换水池中的全部存水(包括消防贮水)。所以,当消防与生活贮水量相差较大时,应将消防与生活水池分开设置,可以延长生活水池的换水周期,减少水量的浪费,保证生活饮用水水质符合卫生要求。同时,还应使消防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。
6、集中热水供应系统必须减小或消除管端冷水量的浪费
大多数集中热水供应系统存在严重的浪费现象。主要表现在开启热水装置后,不能及时获得满足要求温度的热水,而是要放掉管端的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由于设计、施工、管理等多方面原因造成的。例如在设计中未考虑热水循环
系统多环路阻力的平衡,循环流量在靠近加热设备的环路中出现短流,使远离加热设备的环路中水温下降;热水管网布置或计算不合理,致使混合配水装置冷热水的进水压力相差悬殊,若冷水的压力比热水大,使用配水装置时往往要出流很多冷水,之后才能将温度调至正常。同一建筑采用各种循环方式的节水效果,其优劣
依次为支管循环、立管循环、干管循环,而按此顺序各回水系统的工程成本却是由高到低。因此,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选用支管循环方式或立管循环方式,尽可能减小乃至消除无效冷水的浪费。
综上所述,随着社会的不断发展,室内给排水工程设计中节水概念不容忽视,我们要不断研究探索新工艺、新材料、新设备,在设计、施工中采取新工艺、新材料、新设备以达到节水的目的,除此之外,我们还要大力宣传节水的意义 ,使每个人都有节水的意识,从思想上节约用水,从生活点滴做起,共同实现节约用水,实现社会的可持续发展!
参考文献
【关键词】建筑;给水排水;节能技术;途径
引言
建筑节能是我国经济发展中的重要国策。建筑给水排水的节能就是在建筑物的规划、设计、建设、改造和使用过程中,加强建筑物用能系统的运行管理,利用可再生能源,在保证建筑物给排水功能和环境质量的前提下,减少给水排水系统的能耗,提高能源利用效率,有利于节约用水、改善设计系统的效率、保护环境,为能源可持续发展提供强有力的保障。
1 建筑给排水节能现状存在的问题
在我国城市供水中,一些城市供水能力不足,城市水厂发展滞后于住宅和公共建筑发展,加之管道老化、承压能力下降。管理不善,全国多数城市的自来水管网存在跑、冒、滴、漏等现象,致使水的损失率达15%~20%。1据统计,全国600多座城市中有近400多座缺水,100多座严重缺水2。在建筑给排水的工程中,普遍存在对建筑节能的重要性和紧迫性认识不足,对建筑节能新的工作任务落实不及时。设计过程中考虑不细致,布局不科学,选用设备不合理等问题。
2 建筑给水排水节能的主要技术实现途径
2.1 合理设计给排水系统
2.1.1 设计构成中,给水充分考虑合理利用市政管网余压,利用市政管网的压力,直接供水;采用分区供水方式并采用新型供水设施,在建筑生活给水系统中进行竖向划分区域,力争使各用水点水压相等均衡;采用并联给水泵分区,尽量减少减压阀的设置;管径设计上采取分支管减压,降低建筑物内各用水点出水压力以利节能节水;生活水池的位置设置尽可能合理,减少水池设置深度,来降低水泵的扬程和减少提升高度,减少水泵功率;优先考虑水池-水泵-水箱的供水方式。
2.1.2 合理采用变频水泵。目前,我国民用建筑特别是高层建筑多采用二次加压供水,共有两种给水方式: ①变频恒压变流量: 水泵工作压力设置,应尽量与水泵工频运行效率最高时段扬程的下限接近; ②变频变压变流量: 这种方式节能效果要远远好于变频恒压变流量给水方式。采用变频泵供水,可避免传统供水系统中按供水最不利情况计算所引起的水量、电能的浪费问题。工作水泵应选用2台或2台以上合理的不同级配,水泵流量宜以1/2的流量阶梯级变搭配的形式,并设置气压罐,用来实现小流量给水。当市政条件允许时,宜采用叠压供水设备。采用变频调速装置比一般供水设备节电10%~40%。
2.1.3 完善热水供应循环系统。
自然条件具备的地区,建筑物的生活热水供应,尽选择可再生的替代加热能源作为加热源。同时要提高冷却水的循环利用率。合理选择布置冷却塔。在空气湿球温度较低的干燥地区,可通过设计计算来适当提高冷却水进出水温差,以减少循环水量和循环水泵的能耗,缩小循环管道的管径。在一定的条件下,设置合用消防水箱,以减少消防水箱的清洗用水。
在设计中充分考虑热水循环系统多环路阻力的平衡,循环流量在靠近加热设备的环路中出现短流,使远离加热设备的环路中水温下降问题;热水管网布置或计算不合理,致使混合配水装置冷热水的进水压力相差悬殊导致能源浪费的问题。因此,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选用支管循环方式或立管循环方式,尽可能减小乃至消除无效冷水的浪费。
利用太阳能提供生活热水,我国大多数地区位于N40°以南,日照时间较长,太阳能资源充沛,太阳能蓄热储存技术易于推广。太阳能热水工程系统,设计参数要根据建筑所处的纬度、海拔地理位置和建筑物朝向来确定。太阳能热水器应设自动温控装置,把热水温度设定和控制在合理的范围内。太阳能热水系统的热能,应当与节能节水技术充分结合。可以利用太阳能作为预热生活供水,用来节约热水供应的能量消耗,方法就是将太阳能热水器设置在热交换器的前端的管路上起到预热作用。
2.2 选用节能型、节水型等节能高效的产品
在材料、设备方面,应选用既节能又节水产品,禁用淘汰产品.宜推广化学建材,使用建筑节能新工艺、新技术、新设备、新产品、新材料.如:喷射式和压力流冲击式的节水大便器(冲水量≤6 L/次)、免水冲小便器、陶瓷片密封水嘴、红外线感应节水装置、自力式平衡压力恒温混水阀、节能型热交换器、飘水量小省电型冷却塔、太阳能热水器、高效率的水泵等;在多层住宅、公共建筑的生活给水管道设计上,如PE、PP-R等给水管道产品,禁止选用镀锌钢管; 在小区建设室外排水工程中,推广使用高密度( HDPE) 聚乙烯双臂波纹管,用埋地钢管、铸铁管; 新建住宅室内排水系统采用聚氯乙烯( U - PVC) 塑料管,禁止使用砂模铸铁管等。选用理化性能优良的保温材料,并确保有效的绝热层厚度度确保绝热效果。生活热水锅炉房、热交换站的设备应采用高效节能等阀件。
2.3 开发建筑中水回用系统
建筑物使用后的各种排水,如生活排水等经适当处理后,回用于建筑物内,作为杂用水的供水设施。中水回用系统由中水原水的收集、储存、处理和中水供给等工程设施所组成,采用中水回用系统后居住区用水量将节省30~40%同时排放量减少35~50%;商住小区可节水70%;科研事业单位可节水40%左右;对一般居民住宅可节水30%左右。这中水水源一般应根据排水的水质、水量、排水状况和中水回用的水质、水量选定。
2.4 加强自动控制和计量
加强给水用水量计量,是节能重要措施之一。居住建筑节能改造应当安设分栋用热计量和供热系统调控装置。对于公共建筑在设计时,除应考虑集中采用热计量器外,室内也应采用温度调控,对多表采用远程操做、控制、读取等系统。建筑给排水节水,宜对热水供应温度,储水池、储水箱水位设置控制自动阀,实现远程自动报警和监控。变频泵给水运行控制系统,宜采用在管网末端设置反馈信号压力表,控制变频水泵转速。对于锅炉补充水、水景补充水、游泳池补充水、蒸汽锅炉补水等,应分别设置计量水表。其他用水( 如道路绿化浇洒用水、地面清洁冲洗用水等、汽车冲洗用水) 的管道系统,宜设置独立计量水表。各公共场所,企事业单位公共浴室、学生宿舍的公共浴室、集体宿舍淋浴间等,宜采用脚踏开关、红外线自动控制开关或刷卡方式来用水。
3 结语
建筑节能涉及到建筑给水排水系统的各个环节, 必须把建筑给排水节能工作作为一个系统工程来抓,只有这样才能获得最大的节水效益,这一切也都给建筑给排水工程的设计提出了许多新的要求。同时也要大力培养人们的节水意识和人们良好的用水习惯,呼吁全民节水。
注释:
[1]中国21世纪水资源安全对策研究.
[1]曾昭华.中国水资源合理开发利用及其保护的研究[J].中国减灾,2000,(3)
参考文献:
[1]张学英,赵小强.论建筑节能[J].内蒙古科技与经济,2009( 5).
[2]高文满.浅论建筑节能的重要意义[J].现代农村科技,2009(15).
[3]刘杰建.筑给排水节水措施剖析[J].黑龙江水利科技,2004(4).
一、我国建筑给水排水节能的原因与意义
1、原因
在中国众多资源中,水的问题一直困扰着我们国家的经济社会发展。我们国家现在在水资源方面面临的主要问题有两个:一、水资源缺乏;二、有限的水资源也遭到了比较大的污染。我们从统计资料中可以看到我国是一个缺水比较严重的国家。无论是从淡水资源的总量还是从人均的淡水资源量而言我们国家都排在世界许多国家的后面。所以我们也可是这么说中国是个缺水的国家。
2、节水的意义
当今社会,有资料显示工业用水与生活用水占了总用水量的大头。在工业用水中建筑用水又占了不小的比例。所以我们很有必要对建筑给排水进行节能设计。目前我们已经采取了节水降耗的重要手段是开源节流。开源节流促进建筑给水排水的发展,或者在更高层次上来说,对整个社会的可持续发展都具有重要意义。建筑节能是贯彻落实生态文明建设重要方针,也是落实节约资源和保护环境的基本国策的必要措施。
二、利用市政管网压力
当今社会,我们将建筑节水技术广泛使用在各种建筑设计中。如何设计给水排水设施以便最好地最大限度利用水资源,我认为可以从以下几个方面来考虑:
1、合理地利用给水管网的供水压力
不同城市的供水能力都是不一样的。一般情况下,市政供水管网压力为0.2MPa~0.4MPa时,它只能提供能够满足用水压力3-5层建筑的范围之内。但是在当今的现代化城市我们的楼层都远远大于5层,换句话说单靠市政供水管网压力不能满足当今建筑的要求。在这种情况下,我们就要借助于二次增压系统。综述所述,我们能够通过合理的设计解决高层供水。首先我们要合理利用供水管网的水压,再加上节能型的供水设备。我们这就就可以减少二次加压能耗。所以在现在都市中当楼层数低于5层时,我们直接使用市政供水管网来供水。超五层供应水时,我们可以借助于供水设备的无负压变频,它可以充分利用市政管网压力,并且不会让低楼层管网压力过高,造成浪费能源和水资源。
2、合理使用变频泵
当使用变频泵供水,我们可以解决供水最不利的情况下传统的供水系统水量、电能浪费的问题。因此,泵的选择,我们应该优先考虑改变频率的给水方式。其节能效果极佳。如果条件允许,我们应该要使用叠压供水设备为主。变频调速装置节水器比一般供水设备节约电量大约百分之三十。
三、使用清洁可再生能源
1、采用清洁能源
对于有条件的建筑,我们至少应该选择一种可再生能源用于建筑物的水的加热热源。我们可以用使用太阳能,热泵技术以提供热水。太阳能作为一种清洁、取之不尽、用之不竭的能源。它也是一种重要的提供热源方式。中国大部分地区日照时间长,适合推广太阳能热水器。太阳能热水器加热,在春,夏,秋三季基本能满足生活热水温度要求,冬季也可充分利用太阳能,节能效果明显。但当我们使用太阳能,对于大量的用户用水需求,这需要比较大的场地,同时需要其他辅助加热设施在阴雨天。热泵是一种利用可再生能源高效节能工程设备,主要由蒸发器,压缩机,冷凝器和膨胀阀四部分组成,通过连续完成蒸发压缩冷凝节流的的热循环,使在环境中的热量传递到水中。
我们可以清洁的、利用取之不尽、用之不竭太阳能提供热水。太阳能作也提供热量的一个重要途径。我们国家的太阳能资源丰富,这非常有利于太阳能热水器的使用。在一年的前三季太阳能热水器完全能够提供以满足生活热水的温度的热水。在冬天的我们也可以充分利用太阳能提供部分的能源,这很明显我们能够通过这样节约大量的资源。但是,当我们利用太阳能,水的需求进行了大量的用户,这需要一个比较大的空间。当出现阴雨天时我们也需要采用其他的加热装置。
2、优先考虑使用中水
中水指的是各种排水经过处理后,达到规定的水质标准,可在生活、市政、环境等范围内杂用的非饮用水。中水的来源途径有很多,但是在建筑用的中水主要有两种:一是生活废水;二是生产废水。像我们日常生活中的沐浴用水、洗衣水、以及洗瓜果蔬菜的水都属于中水的范围内。在当今的中国毫无疑问水的日益匮乏、水污染一直在增加,所以中水技术已经得到越来越多的关注。开发和利用中水,不仅可以有效地实现水资源高效利用,而且一定是未来的能源供应和排水系统建设的发展方向。我们国家近几年在中水利用技术上发展很快,但是跟世界先进水平还是有一定的差距,因此中国在中水利用这一块大有可为的空间。
四、大力推广节能产品
在建筑材料的选用中,应选用节能型产品。我们应禁用淘汰产品。宜推广化学建材,并执行建设行政主管部门制定的建筑节能新设备、新材料、新产品推广目录,以及限制使用能耗高的设备、材料和产品的目录。
1、选用节水水龙头
我们在水龙头的选择上尽量选用节水水龙头。据相关数据显示,压力在相同条件下,节能水龙头会比普通的自来水龙头有节省约20 %的显著作用。当我们需要的水量比较大,这时节能水龙头的优势就更加明显了。因此,在现在都市的建筑系统的水龙头我们应该多选用节能水龙头。另一方面,我们应尽量选择出水量小的马桶。现在我们普遍使用的的六升水箱马桶是比较不节能的,它浪费了大量的水资源。所以,我们推荐使用水箱小于六升的马桶。现在有些厂家还生产了带两档冲水水箱的马桶,在冲大便时,冲小便时都有不同的水量。在比如学校、餐厅这样的公共建筑,我们采用比较先进的感应的节能水龙头,小便冲洗阀等新型洁具。这些新设备的采用我们都能看到有比较明显的节约能源的作用。我们可以在一定的时间范围来调整水的出水时间。而这些洁具并不需要我们触摸水龙头,这有助于防止细菌的传播。
2、避免使用镀锌钢管
在供水管道的设计,我们避免使用镀锌钢管。在过去,供水管道和消防管道大多数都是使用镀锌钢板。然而,由于镀锌钢管的化学性质决定了它的不足如容易腐蚀,结垢和滋生细菌,这不可避免地造成水质二次污染严重等问题。
五、加强用水计量
水表计量的准确度取决于选型和水表本身的问题。我们都知道,水表测量的精度不高。例如,一些建筑物水表型号过大,当少量的水通过时,水表指针处于基本不移动的状态。据统计,在大约40%的水表不符合的的精度要求。水表漏损控制的评价和采用的对策与水表计量的准确性有直接的关系。为此,有必要让我们采取有效措施提高水表测量的准确性。
1、限制水表的使用寿命
根据国家技术监督局《强制检定的工作计量器具实旋检定的有关规定(试行)》,对生活用水表首次强制检定,限期使用,到期更换的规定。但是,因为大多数地方都没有采取有效措施,落实上述规定,造成许多建筑中的水表无限期使用。由于水表的机械磨损,寿命越长,其准确性越低。因此,为了保证仪器工作的准确性,物业部门要定期检查仪表。
2、加强水计量
在不同的地方和不同的条件,不同的方法应该被我们用来加强用水量计量。分户水表应设在住宅用于水量计量。住宅建筑应安装节能供热系统控制装置。公共建筑必须安装热计量,多表远程复制控制系统,室内气候控制和供热系统调控装置等等。水景补充水、锅炉补充水、冷却水补充水、游泳池补充水应分别设置水表计量。在其他需要独立计量的管道系统(如地面冲洗用水、道路浇洒用水、汽车冲洗用水等),我们宜设水表计量。
六、结束语
【关键词】 给排水;节能;建筑节能
【中图分类号】 TU834.35 【文献标识码】 B 【文章编号】 1727-5123(2013)04-076-02
1 建筑给排水节能设计的重要意义
1.1 建筑给排水节能是经济发展的需要:能源是人类生存与发展的重要基础,经济的发展依赖于能源的发展。当今水源问题已经成为全世界共同关注的问题,水源短缺成为制约经济发展的重要因素。建筑从建材生产、建筑施工直到建筑物的使用,无时不在消耗着水源。因此在建筑给排水中推广节能技术势在必行。
1.2 建筑给排水节能是环境保护的需要:提倡建筑给排水节能,减少污染物的排放也是改善生存环境,提高生活质量的一种有效的方法。
1.3 建筑给排水节能是提高人民生活水平的需要:随着现代化建设的发展和人民生活水平的不断提高,人们追求更加舒适的建筑生活环境。而在当前水源十分紧张的状况下,节约建筑水耗就显得尤为重要了。建筑给排水节能设计是建立在满足合理舒适要求的前提下,通过技术减少水耗,提高水源的使用效率,满足建筑给排水节能的要求。
2 建筑给排水节能的主要途径
2.1 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。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。
我国正在推广使用6L水箱节水型大便器。设计人员应在保证排水系统正常工作的情况下,建议用户使用小容积水箱大便器。也可以参照国外的做法,采用两档冲洗水箱。两档冲洗水箱在冲洗小便时,冲水量为4L(或更少);冲洗大便时,冲水量为9L(或更少)。另外,采用延时自闭式水龙头和光电控制式水龙头的小便器、大便器水箱,也是建筑节水的有效措施。延时自闭式水龙头在出水一定时间后自动关闭,可避免长流水现象。出水时间可在一定范围内调节,但出水时间固定后,不易满足不同使用对象的要求,比较适用于使用性质相对单一的场所,比如车站,码头等地方。光电控制式水龙头可以克服上述缺点,且不需要人触摸操作,可用在多种场所,但价格较高。目前,光电控制小便器已在一些公共建筑中安装使用。
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。
2.2 利用真空技术,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。
2.3 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。如在设计中未考虑热水循环系统多环路阻力的平衡,循环流量在靠近加热设备的环路中出现短流,使远离加热设备的环路中水温下降;热水管网布置或计算不合理,致使混合配水装置冷热水的进水压力相差悬殊,若冷水的压力比热水大,使用配水装置时往往要出流很多冷水,之后才能将温度调至正常。同一建筑采用各种循环方式的节水效果,其优劣依次为支管循环、立管循环、干管循环,而按此顺序各回水系统的工程成本却是由高到低。修订后的《建筑给水排水设计规范》GB 50015-2003第5.2.10条提出了两种循环方式,即立管、干管循环和支管、立管、干管循环,取消了干管循环,强调了循环系统均应保证立管和千管中热水的循环,对节水、节能有着重要的作用。因此,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选用支管循环方式或立管循环方式,尽可能减小乃至消除无效冷水的浪费。
2.4 发展利用中水技术。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。生活废水包括冷却排水、沐浴排水、盟洗排水等杂排水。中水指的是各种排水经过处理后,达到规定的水质标准,可在生活、市政、环境等范围内杂用的非饮用水。我国的建筑排水量中生活废水所占份额住宅为69%,宾馆、饭店为87%,办公楼为40%,如果收集起来经过净化处理成为中水,用作建筑杂用水和城市杂用水,如冲厕所、道路清扫、城市绿化、车辆冲洗、建筑施工、消防等杂用,从而替代出等量的自来水,这样相当于增加了城市的供水量。
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。
2.5 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。
2.6 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300~400kPa,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。
3 总结
建筑业作为我国经济发展的支柱产业,正在飞速发展。随着人民生活质量的提高,人们对建筑节能节水的要求不断提升。建筑给排水节能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。同时实施水的可持续利用和保护,使水资源不受破坏,并能进入良性的水质、水量再生循环,也已经成为政府和广大人民群众关注的焦点。这一切都给建筑给排水工程的设计提出了许多新的要求,在建筑设计中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,还要宣传节能减排的重要性,呼吁全民形成节能减排的良好习惯,保护日益减少的水资源。
参考文献
1 付婉霞.建筑节水技术与中水回用,2004.2,4~6
【关键词】建筑给水排水;节能
引言
建筑给排水的节能就是在建筑物的规划、设计、新建(改建、扩建)、改造和使用过程中,执行建筑节能标准,采用节能型的建筑技术、工艺、设备、材料和产品,提高系统效率和保温隔热性能,加强建筑物用能系统的运行管理,利用可再生能源,在保证建筑物给排水功能和环境质量的前提下,减少给水排水系统的能耗[1]。
建筑给排水专业在建筑能耗中所含的内容主要有:人民生活及从事工艺、生产、游乐、环境卫生、绿化、水景等活动的给水、排水、消防、热水、回用水等需要的能耗[2]。建筑给排水的能耗虽然在建筑能耗中所占的比例不大,但降低其使用能耗、提高能源利用效率,有利于节约用水、改善设计系统的效率、保护环境。因此,重视建筑给水排水节能的途径,对研究建筑节能将有积极的意义。
1 建筑给水排水节能的依据
建筑给排水专业在建筑节能设计中主要所依据的法规、规范、标准有:《中华人民共和国节约能源法》、《中华人民共和国建筑法》、《中华人民共和国可再生能源法》、建设部《民用建筑节能管理规定》、《公共建筑节能设计标准》(GB50189-2005)、《民用建筑节能设计标准》(JGJ26-95)、《住宅建筑规范》(GB50368-2005)、《建筑给水排水设计规范》(GB50015-2003)(2009年版)、《建筑给水排水与采暖工程施工质量验收规程》(GB50242-2002)、《民用建筑太阳能热水系统应用技术规范》(GB50364-2005)、《污水再生利用工程设计规范》(GB50335-2002)、《建筑中水设计规范》(GB50336-2002)、《城市污水回用设计规范》(CECS61-1994)、《建筑与小区雨水利用工程技术规范》(GB50400-2006)、《节水型生活用水器具》(CJ164-2002)、《绿色建筑评价标准》(GB/T50378-2006)等。
2 建筑给水排水节能的主要途径
2.1 给水
合理确定用水量(包括冷水、热水及其它用水等)的定额。严格执行《建筑给水排水设计规范》中的生活用水量定额标准,并非用水量越高越好。
2.1.1 合理设计建筑给水系统。
(1)充分利用市政管网的压力。给水系统必须充分利用市政管网压力作为节能条款已经写入了《住宅建筑规范》,这是具有法律性质的条款,执行此条时须注意如下几点:1)力争掌握准确的市政管网水压、水量等可靠资料。2)要满足使用要求。
(2)分区供水压力。分区供水压力应按“规范”3.3.5条执行,即以配水点处静压P=0.45MPa为界进行分区,且P>0.35MPa时宜加支管减压。但工程设计中,从节能要求而言,宜将水表前支管压力控制为≥0.15MPa。
(3)减压阀的设置。大多数高层、多层建筑中因可用减压阀来取代分区高位水箱进行供水分区,从而既节省了分区高位水箱所占用的建筑面积,又可使供水系统大大简化。但减压阀也不是万能的,在选用中应注意以下几点:1)应选用质量好的产品。2)从节能考虑,分区减压阀不宜串联设置,且减压比应符合《建筑给水减压阀应用设计规程》(CECS 110:2000)或产品的要求。3)应按《建筑给水减压阀应用设计规程》选用减压阀,配套附件不设旁通阀,并应将其设置在便于维护管理的地方。
(4)推荐支管减压作为节能节水的重要措施,减小用水点的出水压力。按照上述“规范”要求,以配水点处静压≥0.45MPa进行给水分区,分区内不再采取其他减压措施,则该区内大部分配水点将处于耗能耗水的状态。
(5)合理设置生活水池的位置,尽量减小设置深度,以减少水泵的提升高度。
(6)优先考虑水池-水泵-水箱的供水方式。
2.1.2 推广普及新型节水设备
(1)推广普及优质给水管材。
(2)推广使用节水型卫生器具和配水器具。。
2.1.3 合理选用变频调速泵组供水。当采用变频泵供水时,应优先采用变频变压变流量的给水方式,其节能效果要优于变频恒压变流量的给水方式;当采用变频恒压变流量时,工作压力的设定应接近水泵工频运行时高效段扬程的下限;工作水泵应选用2台或以上,不同级配工作泵的流量宜以1/2的流量梯变,宜采用大小水泵搭配的形式,并设气压罐调节小流量给水。
2.1.4 太阳能作为清洁能源。太阳能热水器的循环可采用强迫式、自然式循环太阳能热水器和直流式太阳能热水器。太阳能热水器应有温控装置,并应合理设定和控制热水的温度。太阳能热水系统的热能再利用与节水技术还应相互结合。太阳能热水器可作为热水供应的预加热措施,可设在其他热交换器的前端。
2.1.5 热水系统。生活热水供应系统所耗能源占整个建筑能耗的10%~30%,而其中用于制备生活热水的热源又占其系统能耗的85%以上,因此合理选择生活热水的热源对于节能有举足轻重的作用。热水系统宜机械循环以满足用水点的节水要求。合理设计热水供应系统。加强余热的回收和利用(包括工业余热、废热、烟气余热、蒸凝结水、热风能量的回收和梯级利用),有条件的地区可采用城市热网或区域性锅炉房的热水或蒸汽作热源。可采用专用的蒸汽或热水锅炉制备热源,也可采用燃油、燃气热水机组制备热源或直接供应生活热水。当地电力供应较富裕的地区或鼓励夜间使用低谷电的政策时,可采用电能作为热源或直接制备热水。从技术可靠、经济适用的角度出发,应合理配置组合各种不同热源的比例关系。对集中热水系统远距离的少量供热点可采用局部加热方式;对不同场所可采用不同的热源形式。热水供应系统储水温度宜控制在55~60℃。应合理地确定热水用水量定额、耗水量、耗热量、供水水温、水质等热水系统的基本设计参数。热水供应管网宜采用同程回水的给水方式。当采用电作为热源时,宜采用储热式电热水器,以降低耗电功率。热水供应系统宜缩短热水的给水时间,增加机械循环,并合理设置冷热水的水压。对于适合热电联供技术的工程,应优先考虑。
2.2 排水和雨水
排水应尽量采用重力排水的方式。污废水管道的敷设应就近排放,并应避免压力提升。充分考虑中水的利用和空调凝结水、蒸汽凝结水的回收利用,并进行雨水的收集和综合利用。
2.3 冷却水
合理选择冷却塔。在空气湿球温度较低的干燥地区,可通过设计计算来适当提高冷却水进出水温差,以减少循环水量和循环水泵的能耗,缩小循环管道的管径。合理布置冷却塔。保证冷却塔之间的距离,有良好的气流组织条件,避免影响冷却塔的散热效果。针对不同的循环冷却水水质应采取化学(杀菌、灭藻等)、物理(过滤)的水处理方法,具有缓蚀、阻垢的水处理功能,减少管道和机组内的结垢、腐蚀。
2.4 自动控制和计量
建筑中宜设置建筑给排水自动化监控系统(如温度设定与控制,水池、水箱的报警和监控)。变频泵供水方式宜采用管网末端压力表控制水泵转速的运行方式。
针对不同需要场所及使用条件,应加强给水用水量计量。住宅应设分户水表计量用水。居住建筑节能改造应当安设单体用热计量和供热系统调控装置。公共建筑应当安设用热计量、室内温度调控、多表远程抄控系统和供热系统调控装置。冷却水补充水、锅炉补充水、绿化用水、水景补充水、游泳池补充水、蒸汽应分别设置水表计量。其他需要独立计量的管道系统(如道路浇洒用水、汽车冲洗用水、地面冲洗用水等)宜设水表计量。企事业单位、学生宿舍的公共浴室、淋浴间等宜刷卡(或采用红外线、脚踏开关)来用水。
2.5 其他
在绿化用水中,尽量采用非生活饮用水,可采用雨水、中水等杂排水;尽量利用室外管道内水的余压供水;绿化用水宜采用滴灌、喷雾等节水技术。在道路浇洒用水中,尽量采用非生活饮用水,可采用雨水、中水等杂排水,尽量利用室外管道内水余压的供水方式。
在汽车冲洗用水中,尽量采用非生活饮用水,可采用雨水、中水等杂排水;对汽车冲洗的排水宜回收利用。在地面冲洗用水中,尽量采用非生活饮用水,可采用雨水、中水等杂排水;对地面冲洗用水回收利用。在游泳池用水、水景用水中,尽量循环使用,设置水处理装置。
参考文献:
【关键词】同层排水;障碍;设计要点
【Abstract】Development of building technology with the drainage layer of ceramic sanitary drainage development is the trend, which has been advancing in the direction irreversible, but the game resulted in the emergence of a variety of interests with the drainage layer for various types of programs, or become a drainage layer on the path of development obstacles. This paper analyzed the advantages and disadvantages of its basic aspects of classification and various forms of barriers and building construction elements with the drainage layer technologies analyzed in detail.
【Key words】With the drainage layer;Barriers;Design elements
1. 引言
随着商品房物权明晰化和生活品质要求的提高,同层排水的发展已经是大势所趋,其推进的方向已经不可逆转。但是由于技术及应用程度等问题造成了各种类型的同层排水方案。有些方案看起来合理但实施起来成本较低,应用问题频现,反而成了同层排水技术发展道路上的障碍。
2. 建筑同层排水的概述
2.1 同层排水的概念。
同层排水系统是建筑室内排水中一种新型的排水方式,它是排水领域中的一次革命,尤其适用于住宅建筑。同层排水是指卫生间内卫生器具排水管(排污横管和水支管)均不穿越楼板进入他户。在同楼层内平面施工敷设,使得污水及废弃物的排放达到或超过同类和其他排水方式,顺利进入排水总管(主排污立管),一旦发生需要疏通清理的情况,在本层套内就能解决该问题,简称同层安装,也叫同层排水[3]。
2.2 同层排水的优点。
同层排水技术即上排水敷设方式,其特点为排水横管安装在本层楼板上方,卫生洁具的排水支立管不穿越楼板,只有排水主立管穿越楼板,管道的检修维护在本层内解决。同层排水与传统的排水方式相比,具有很多优点,主要有以下几点。
2.2.1 住宅商品化的产权清晰,避免了排水管道在需要清通维修时对下层住户的影响和造成楼下住户内的吊顶破坏,一切维修活动均在本层的私人空间内解决,这样户户之间界限分明清晰。
2.2.2 从根本上杜绝由于排水管穿越楼板造成的渗漏。穿越楼板的排水管安装后的封堵施工,在工程实践中,由于施工过程人为因素影响很大,且管材与混凝土之间,热胀冷缩的差异造成的影响以及防水材料的老化,极有可能造成卫生间的渗漏问题,采用同层排水后,排水支管不需穿越楼板,只要对卫生间地坪进行整体防水处理即可,这就从根本上避免了渗漏的产生。
2.2.3 卫生间的布置更具个性化。传统的住宅排水各楼层的卫生间基本是上下对齐排水支管的位置一旦确定,就基本不能移动,而采用同层排水后,卫生器具的平面布局不受排水位置的限制,使得平面布置更加灵活,个性化的要求得到充分体现。
2.2.4 传统的下排水,楼上的用户在使用时的水流噪音直接传至楼下,采用同层排水横管在楼上,使水流噪音得以消除,有效地避免了邻里间的相互干扰,为住户提供了一个安静舒适的居家环境。
3. 建筑同层排水的障碍分析
对于下排式同层排水,水从地面上进入回填层的风险明显比隔层排水的漏水的风险高得多。由于国家的防水质量保证标准是5年,而地面又很难每5年做一次防水。数年之后,随着温度的变化造成地面的热胀冷缩,地面上的水还是有可能沿管壁进入回填层内。当这种情况发生之后,建筑积水有可能出现下述情况:
(1)楼板不能够阻止积水的下渗进入到下一层住户,导致天花板漏水。
(2)积水在回填层内达到一定的高度后,便会进入其它功能的房间,例如卧室和客厅等的地面装饰层下面,然后在墙壁毛细管力的作用下沿墙润湿,造成灾难性的后果。
(3)积水进入回填层后,被二次排水系统排出。由此可见,如果下排式同层排水在回填层内产生了积水,需要进行维修,困难往往是巨大的,问题将是灾难性的。由卫生洁具下排式同层排水的应用而产生的问题,在这几年已经日益突出,不仅给人们生活带来了非常多的困扰,也给同层排水技术带来了负面的影响,成为同层排水发展道路上的障碍[1]。
4. 隐蔽式安装系统同层排水技术设计要点
(1)应采用污废水合流系统。卫生器具应尽量布置在同一侧墙面上,当不能做到时,也应布置在相邻墙面。当卫生器具既不能布置同一侧墙面又不能布置在相邻墙面时,则可分别采用隐蔽式安装系统。隐蔽式安装系统能与任何品牌的卫生器具配套,但大便器应采用挂壁式坐式大便器。其冲洗水箱应采用隐蔽式水箱。按照我国现行政策,坐式大便器应采用节水型,冲洗水箱的冲洗水量应小于等于6L,用两档冲洗。
(2)为减小墙体的厚度,冲洗水箱应采用扁薄形或超薄型隐蔽式水箱。隐蔽式安装系统的隐蔽式支架应为轻钢结构,隐蔽式支架按固定方式不同,可分为与墙体固定、与楼板固定和与地面固定三种,支架可与原墙体连成一体,也可悬空安装。隐蔽式支架应有足够的强度和刚度,当支架受力时,其变形应不损坏饰面材料。卫生器具排水支管宜分别独立接入排水立管,并应尽量减少横管长度,以改善排水管系内水力工况。当污废水合流时,接入排水立管的横管,废水管宜在污水管的上方。
(3)排水横管应充分保证充满度,横管坡度不宜过大,坐式大便器的排出管管径宜为90mm以保证其充满度。排水管材宜采用聚乙烯管,接口采用熔焊处理,以改善水力工况,减少水流噪声和节省空间尺寸。排水管管件应与管材相配套,不同管径连接时应采用有跌落的变径接头,并充分强调存水弯的作用,保证存水弯水封深度。
(4)在冲洗水箱前端应填充泡沫塑料垫片,以有效防止墙面结露。在安装墙面装饰材料前,增垫消音层,大便器和净身盆则增设隔音板。隐蔽式支架与结构体连接部位和管道固定支架均应采取相应措施,以降低噪声和减少噪声的固体传递。施工间歇管道敞口处应加封堵。不设地漏或少设地漏,当必须设置地漏时应采用既符合功能要求而高度较矮的新型地漏。不得将给水管管件用于排水管系。隐蔽式水箱应采用吹塑成型工艺生产。水管系采用正确的计算方法,使设计秒流量符合实际排水情况。
5. 同层排水安装方式探究
同层排水安装方式旨在同层排水的基础上,根据不同的卫生间布局,合理的敷设管道,达到有效的排水排污标准的安装方式。
(1)降板:具体做法是卫生间的结构楼板局部下沉300mm作为管道敷设空间。下沉楼板采用现浇砼并做好防水层,按设计标高和坡度沿楼板敷设给、排水管道,并用水泥焦渣等轻质材料填实作为垫层,垫层上用水泥砂浆找平后再做防水层和层面。01SJ914图集指出,采用这种方式时,应该使用一种叫“多功能专利地漏”的管配件。现有的降板通常是指卫生间的一次防水层面,低于客厅毛坯层面。用数据来区分有:350mm,450mm不等。TTC同层降板为:200mm,同比降板为350mm,450mm等方式净空高度可提高200mm~300mm,少回填200mm~300mm。回填量小、密实度有保证,省工省料,土建综合成本小,堵漏维修方便,卫生间无须吊顶,增加了整体净空高度,更重要的是减少了楼体的承载负荷。
(2)墙排,俗称“管道井”墙体内管道排水。是指卫生间洁具后方砌一堵假墙,形成一定的宽度的布置管道的专用空间,排水支管不穿越楼板在假墙内敷设、安装,在同一楼层内与主管相连接。墙排水方式要求卫生洁具选用悬挂式洗脸盆、后排水式坐便器。该方式达到了卫生、美观、整洁的要求。其不足之处是:卫生器具的选择余地比较小,地漏难以设置,造价高,管道维修比较难。
(3)垫层式:指垫高卫生间地面的垫层法,这种方式采用的不多,原因是容易产生“内水外溢”。在老房改选中不得已的情况下偶尔采用。新的工程由于其施工难度大,费工费料,影响美观,增加楼体的承载负荷。现已不再使用了。
6. 结束语
现代人重视饮水健康,各种净水设备层出不穷,但是却很少有人关注排水的重要性,认为这不需要多高的技术。实际上,这种观念是十分错误的。随着商品房市场的成熟以及住宅产业化的快速发展,同层排水作为能够划清户界、真正满足人们生活需求、大幅度改善住宅和建筑排水方式的一项技术,将成为未来建筑领域的必然趋势。
参考文献
[1] 郑元斌.同层排水技术比较与分析[J].甘肃科技,2011(08):117.
[2] 俞红波.浅谈住宅卫生间同层排水设计[J].给水排水,2012(9):74~76.
【关键词】 建筑给排水 发展现状 前景展望
1 建筑给排水所辖的工程范畴
随着建筑业的蓬勃发展,建筑给排水专业亦在迅速发展,建筑给排水也已发展成一个相对完整的专业体系。就其所辖的工程范畴分类,“给水系统”主要包括生活给水系统、生产给水系统、中水系统、消防给水系统以及组合给水系统;“排水系统”主要包括生活排水系统、工业废水排水系统以及屋面雨水排水系统。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、自动喷水灭火系统,其他非水灭火剂的固定灭火系统,如二氧化碳灭火系统,干粉灭火系统,卤代烷灭火系统等[1][2][3][4]。
2 建筑给排水工程(系统)的发展现状
建筑给排水工程(系统),在我国自建国以来先后经历了房屋卫生技术设备阶段、室内给排水阶段(反思阶段)以及建筑给排水发展阶段。其中,建筑给排水是建筑行业重要的组成部分。随着建筑业的发展,建筑给排水专业迅速发展,已成为给水排水中不可缺少而又独具特色的组成部分。
2.1 给水工程(系统)
目前我国常用的增压设施有气压给水设备、变频调速给水设备和水泵等。气压给水设备已形成补气式、隔膜式两大系列,变频调速给水设备和水泵的技术的运用已日趋成熟。多层建筑和高层建筑的给水一般都采用分区进行的。不同的建筑给予不同的给水方式。用于分区给水的减压阀一般都采用比例式减压阀。其结构简单,减压比例稳定,工作平稳,使用可靠。在建筑给排水中,节水重点在于推广节水配件和建筑中水道。目前已有定型产品可供选用。
2.2 排水工程(系统)
卫生器具直接反映人们的生活水平和生活质量。伴随着生活水平提高,其发展更注重舒适、可靠、安静、节能。特制排水系统:特制排水系统可减少立管数量、改善排水系统通气条件、增加排水横管连接数量。排水管材:排水管道材料一般包括塑料管、复合塑料管、钢铁排水管等。塑料建材是化学建材的主力军。复合型塑料管可以减少排水水流噪声。铸铁排水管在不少场合还是首选的排水管材之一。
3 建筑给排水工程(系统)现存的主要问题
3.1 转变全局观及考虑资源环境的发展观念
“以人为中心”这个观念还未在我国建立。如果不能以人为中心,那么在技术发展过程中,就有可能盲目追求产值和利润,就会生产不对路的产品,就会不顾资源的节约和环境的保护,就会不断破坏生态平衡和生存空间。这样,说严重些人类最后会毁灭自己,反之则情况就会有根本的变化。
3.2 提高产品的生产标准
产品标准的制定是指导产品生产的重要技术资料和基础工作。建筑给排水和卫生设备方面的产品标准在建设部起步较晚,而且尚未制定体系表,也远未形成产品标准的完整体系,缺项甚多,还有大量的工作要做。产品标准的另一个问题是标准水平的提高和与国际标准的接轨,以此可提高我国产品的整体水平。
3.3 加强科研机构建设
科研是技术发展的基础,科学史第一生产力,因此科研机构的设置必不可少。科研机构应重视硕士研究生的培养,产品的更新换代、研讨会对课题的深化、工程实践等问题,这些科研工作如果取得一定的成绩,将会给建筑给排水行业带来革命性的发展。
3.4 强化专项人才培养
技术的发展,科研的发展,关键在于人才,人才在于培养。建筑给排水专业的人才培养,主要依托高等院校的专业教学,因此应加大大学高等教育的投资,培养出更多的优秀人才,从而推动建筑业的发展以及人类建筑史的革命性进展。一本合适的建筑给排水教材应有理论、应有特色、应有时代气息,应有工程建设标准化的基本知识。而教师应肩负起历史的使命为国家为社会培养出德智体美劳全面发展的十字形人才。
4 建筑给排水技术发展方向
建筑给排水的主要任务就是为人们提供符合国家水质标准的生活、生产用水,保证消防给水系统正常运行,保证排水通畅。以下从不同角度解析建筑给排水的发展方向。(1)给水设计发展方向。对于学校、酒店、办公楼等公共建筑,均应设置带有延时自闭阀的蹲式大便器。为便于检修给水管道,每个单体建筑都需要设置户外控制阀门。主要目的是为了防止底层住户发现下水管发生堵塞冒水现象时,可及时关闭给水总阀,将排污量降至最低,将事态控制在有效范围内。在安装室外阀门时,要注意安装型式。(2)排水设计。我国通用给排水标准图集中对圆形钟罩式地漏的存水高度做了具体规定,但是其存水量小,水分蒸发会破坏水封。我们可以在楼房承接粪便污水的排水系统地漏部分,设置与排水系统相配套的存水弯,可以有效解决串味现象;(3)建筑节能给排水。我们需要推广国民使用节水型卫生器具与配水管件。虽然这样的节水设备价格较为昂贵,但是一套质优的节水设备可对节约水资源产生巨大的作用。例如我们日常生活中常用的淋浴喷头、节水水箱、自动控水系统等[5]。
5 结语
第十二个五年计划期间, 建筑给排水将担负新的历史重任, 同时也面临新的挑战。作为建筑行业的新生力量,我们有责任肩负起历史赋予我们的使命,充分发挥人类的智慧,将建筑科技与技术推向一个新的巅峰,要相信迪拜高塔不会永远是最高的建筑,没有最高只有更高。建筑给排水要更考虑节约和以人为本。从给水、排水、水资源的保护走全面、均衡、务实、安全以及创新的道路。建筑给排水工程是益民工程。随着知识经济社会的不断发展,GDP 的不断增长,国民生活环境质量与水平越来越高,对建筑给排水技术提出更高的要求。我们作为新生主力军要认真分析当前国民对建筑给排水系统的需求,坚持建筑给排水的健康、稳定、创新可持续发展。
参考文献:
[1]《全国民用建筑工程设计技术措施―给水排水》.2009年版.
[2]《建筑设计防火规范》GB50015-2006.
[3]《建筑给水排水工程》(第6版).
[关键词]煤矿井下泵房;自动化监控系统
中图分类号:TD442.5 文献标识码:A 文章编号:1009-914X(2016)17-0001-01
1 引言
煤矿井下主排水系统是每个矿不可缺少,有些深度开采矿井还设有多个水平,此时排水也要跟随采取分段式集中排水。现许多矿井主排水系统,仍采用继电器控制,水泵开停与选择切换,人工完成,不能实现根据水位或其它参数自动开停水泵,仅能就地操作,更无实时数据的监测与管理。系统运行状态及故障处理,实现不了统一调配与处理。一个排水泵房需要4-5人看管、操作,生产效率低下,遇到紧急状况时还无法应对。为保证安全排水,实现节省人员、节电,主排水系统有必要实行集中控制与管理,即自动化改造,实现无人值守。
2 井下泵房自动化监控系统设计基本原理
1)整体自动化监控方案。煤矿主排水泵房,一般都设置4台以上的排水泵,工作一半,备用一半。在传统泵房上改造,可以保留泵房内原水泵的控制系统,新增一套PLC控制系统与原控制系统并联。通过安装PLC控制柜及真空、射流电磁阀,安装水位传感器、真空度传感器及管路流量传感器,更换水泵电动阀门,可以这些排水泵、附属抽真空系统、管道电动阀门等装置实施PLC自动控制,并对运行参数自动检测,将数据传送到地面监控室,实时进行监测与报警显示等。
2)水泵监控装置的主要技术指标设计。①系统监控装置供电电压:AC380V±15%,50Hz;②控制回路电压:AC220V,AC127V,DC24V;③控制对象:电动闸阀、电磁阀、电动机;④防护等级:IP54。
3)监控系统设备结构。主排水泵房监控装置主要为PLC柜、就地控制箱和传感器以及上位计算机等(系统组成,见如图1所示)。其中的主要设备:①PLC柜:主要由可编程控制器、中间继电器、接触器、指示灯、按钮、触摸屏等组成,可采用日本三菱可编程控制器,系统供电电压:AC380V±15%,50Hz;控制回路电压:AC220V。AC127V,DC24V;控制对象:12个电动闸阀、8个电磁阀、4个电动机;主要完成对信号的变换、放大,并由PLC运算、判断发出各种控制信号,并模拟显示水泵的运行工况。②就地控制箱:主要由按钮、指示灯、现场采集模块,主要用于就地操作。③传感器:包括501型一体化超声波物位仪、SCL-6数字超声流量仪、闸门位置行程开关、闸门过转矩行程开关、电机电流、真空度表、液位开关等组成。④上位计算机:它为配置齐全的HP计算机,使用调制解调器,通过矿内部电话线路与PLC柜里面的触摸屏进行通讯。实现对水泵系统的信息和数据进行采集;计算机安装网络版MCGS组态软件,通过组态软件可将采集到的数据显示出来,以便于直接观察。
3 泵房监控系统完成的主要控制功能
主排水泵自动化控制系统,可根据水仓水位的高低、水泵的状态和用电峰谷等因素,合理的进行调度水度,自动准确发出启、停水泵的命令及控制管路上的电动闸门,控制这几台泵的运行状态。1)系统的监视功能。①控制箱上的指示:在各水泵系统就地控制箱上,其指示灯信号为:高压柜合闸与短接电抗器、电动阀门开、关到位、电动阀过转矩、真空度已到。②PLC柜:由PLC柜上的触摸屏和上位计算机组成的网络监控系统,其触摸屏安装的是嵌入版的MCGS组态软件,上位计算机安装的是网络版的MCGS组态软件,两种组态软件的监视画面基本相同。在组态软件的监视画面上,详细地显示了PLC控制系统各种工作状态和运行数据,这样工作人员可以很方便地了解整个中央水泵系统的工作状态。2)系统的保护功能。①流量保护:水泵启动后或进入正常运行时,假如流量达不到正常值,那么通过流量保护装置,可使这台水泵自动停车,自动转换启动另一台备用水泵。②电动机故障保护:可以利用PLC及触摸屏监视水泵电机过电流、漏电、低电压、故障,并参与控制。③电动闸阀保护:可以利用电动机综保监视闸阀电机的过载、短路、漏电、断相故障,并与水泵联锁控制;同时环行管路调节门还具有自动关闭,人工开启功能,当出口闸门(立门)不能关闭时,环行管路调节门自动关闭。
4 泵房监控系统的主要特点
1)工作方式。控制装置设计具有三种工作方式:①就地方式:故障检修和手动试车时使用,通过就地控制箱来实现对水泵的操作;②半自动工作方式:由操作人员选择某台或几台泵组投入工作,PLC自动完成已选泵组的启停和监控工作;③自动方式:由PLC检测水位及有关信号,自动完成各泵组运行,不需要人工参与;假如某台水泵及其附属设备发生故障时,该泵将自动退出运行,不影响其它泵组的正常运行。在各水泵运行的状态下,也可以根据实际需要,将水泵的控制方式自由的在三种工作方式之间进行相互切换,不影响已经运行的水泵,实现了真正意义上的无缝衔接功能。2)电源控制。系统在控制电源断开重新上电时,根据高压柜和电动阀的状态以及方式开关的位置,自动将掉电所清除的数据、状态恢复,并保持水泵的正常运行状态。3)程序控制模式。PLC控制程序采用了模块化结构,系统可按程序模块分段调试,分段运行。本程序结构具有清晰、简捷、易懂,便于模拟调试,运行速度快等诸多特点;它还可利用PLC控制柜上的触摸屏,实现界面切换、系统巡查、故障复位、控制方式转换等功能的完成。4)水位控制。水泵房水位信号是水泵自动化一个非常重要的参数,而自动化控制系统则设置了两套水位传感器,模拟量的超声波水位仪和开关量浮球式液位开关,两套传感器均设于水仓的配水井内,采取并联工作,从而保证了系统的可靠运行。5)避峰控制。程序PLC可根据水仓水位的高度,以及用电避峰填谷的原则,尽量利用夜间谷时开启水泵进行排水,以达到节电的目的。6)信号传输。系统利用电话线传输信号,可实现地面微机监控及微机远控,矿局域网内其他计算机可通过IE浏览器输入本计算机的IP地址,查询中央水泵系统运行的详细信息与数据。7)工作与备用的调节。系统使用“轮换工作制”防止备用水泵因电机受潮或其他故障。当发生紧急情况需要投入而不能投入时,则会影响矿井安全生产,这时系统根据水泵的开启次数自动按一定的顺序轮换开启水泵,当其中一台或所属阀门故障或检修时,该泵自动退出轮换,其余各台还能仍按轮换工作制运行。8)兼容特性。该系统具有新旧控制系统兼容的特点,即当PLC控制系统故障时,可恢复人工控制系统工作。9)自动化可靠程度。泵房监控系统具有运行可靠、自动化程度高、节约电耗等特点。
5 结束语
煤矿中央泵房,安装自动化监控系统,可以通过水仓水位和其它参数的检测,实现控制水泵轮流工作与适时启动备用泵的目的,并能合理调度几台水泵的运行。系统通过触摸屏以图形、图像、数据、文字等方式,直观、形象、实时地反映系统工作状态以及水仓水位、电机工作电流、几趟排水管流量等参数,并通过通讯模块与综合监测监控主机实现数据交换,调度台可实时监视泵房水泵的运行状态。
关键字:建筑给排水 管材 塑料管 金属管 复合管
中图分类号:TL353+.2 文献标识码:A 文章编号:
给水管材:给水管材的选用有几点注意事项。一是安全可靠性,这是建筑给水管道最重要的一条原则,它直接关系到人们的生命财产安全。二是经济性,在满足使用安全供水前提下,花最少的钱选用管材。在比较管材价格时同时还要比较管件的价格,而且还要比较施工安装费用。三是卫生性,建筑给水管必须满足国家相应的规范,标准。四是节能。五是可持续发展。
1.塑料管 塑料管是合成树脂加添加剂经熔融成型加工而成的制品。添加剂有增塑剂,稳定剂,填充剂,剂,着色剂,紫外线吸收剂,改性剂等。
常用塑料管有:硬聚氯乙烯管(PVC-U),高密度聚乙烯管(HDPE), 交联聚乙烯管(PE-X),聚丁烯管(PB), 聚丙烯管(PP-R),工程塑料丙烯晴-丁二烯-苯乙烯(ABS)等。
塑料管的原料组成决定了塑料管的特性。塑料管的主要优点:
(1).化学稳定性好,不受环境因素和管道内介质组分的影响,耐腐蚀性好。
(2).导热系数小,热传导率低,绝热保温,节能效果好。
(3).水力性能好,管道内壁光滑,阻力系数小,不易积垢,管内流通面积不随时间发生变化,管道阻塞机率小。 (4).相对于金属管材,密度小,材质轻,运输,安装方便,灵活,简捷,维修容易。
(5).可自然弯曲或具有冷弯性能,可采用盘管供货方式,减少管接头数量。其主要缺点:
(1).力学性能差,抗冲击性不佳,刚性差,平直性也差,因而管卡及吊架设置密度高。
(2).阻燃性差,大多数塑料制品可燃,且燃烧时热分解,会释放出有毒气体和烟雾。
(3).热膨胀系数大,伸缩补偿必须十分强调。 所以,在推广塑料管的同时,还需要发展技术克服其缺点。
1. 硬聚氯乙烯(PVC-U):抗腐蚀力强,易于粘合,价廉,质地坚硬有UPVC单体和添加剂渗出,不适用于热水输送;接头粘合技术要求高,固化时间较长。连接方式:粘合、螺纹。
2. 高密度聚乙烯管(HDPE):韧性好,较好的疲劳强度,耐温度性能较好;质轻,可挠性和抗冲性能好,接需要电力;机械连接,连接件大。连接方式:挤压夹紧、热熔合、电熔合。
3. 交联聚乙烯(PEX):耐温性能好,抗蠕变性能好,只能用金属件连接;不能回收重复利用。连接方式:挤压夹紧
4. 聚丁烯(PB):耐温性能好,良好的抗拉、压强度,耐冲击,低蠕变,高柔韧性,国内还没有PB 树脂原料,依赖进口,价高。连接方式:挤压夹紧、热熔合、电熔合。
5. 聚丙烯(PP-R):耐温性好,在同等压力和介质温度的条件下,管壁最厚,连接方式:热熔合。
6. 丙烯晴-丁二烯一苯乙烯(ABS):强度大,耐冲击,耐紫外线差,粘接固化时间较长,连接方式:粘合、螺纹、电熔合。
二、给水金属管
1 镀锌钢管 镀锌钢管是我们国家应用最早的管材之一,也是用户最为熟悉的管材之一。长期以来,此种管材以其价格低廉、性能优越,防火性能好、刚度强而被广为使用,其连接方式为是丝扣连接或是卡箍连接,严禁焊接,因其内壁易生锈、结垢、滋生细菌和微生物等有害杂质,使自来水在管道输送中造成“二次污染”,因而对身体产生危害。另外,镀锌管还存在保温性差、锈蚀后易爆裂等缺点。而且从建筑物的使用寿命来看,也是有弊端的。因此禁止使用冷镀锌钢管及各种复合铸铁供水管材(含球墨铸铁),限制使用热镀锌管,也在逐渐淘汰镀锌钢管。镀锌钢管的被取代既不意味金属管被取代,也不意味镀锌钢管在整个建筑给水领域被取代 镀锌钢管由于价格低廉、性能优越,防火性能好,使用寿命长等优点,还将在消防给水系统,尤其是自动喷水灭火系统中应用.而塑料管(承压小)则不应在消防给水系统和生活-消防,生产-消防共有系统中应用。
2 铜管 金属管中最具优势的是铜管,铜管应用较久,优点较多,管材和管件齐全,接口方式多样,较多的应用在热水管路中,目前存在的主要问题在于铜的折出量容易超标。
3.球墨给水铸铁管:给水铸铁管与钢管相比有不易腐蚀、造价低、耐久性好等优点,适合于埋地敷设。缺点是质脆、重量大、长度小等。连接方式一般采用承插连接。
卡箍式铸铁排水管是一种新型的建筑用排水管材,60年代开始进入国际市场,经过几十年的推广和应用,这种管材已得到国际上的普遍认可。这种管材与传统的承插式铸铁排水管道相比有许多优点,是一种更新换代产品,但由于这种管材及配件价格相对较贵,所以在国内一直未能得到普及推广。
4 其它: 不锈钢管也受到工程技术人员的青睐,有关方面正从减少壁厚,降低价格方面着手,以利于推广。 铝合金管是铝厂向给排水行业推出的新品种。 镀镍钢管是和镀锌钢管性质最近,而耐腐蚀性能远远超过镀锌钢管的新颖管材,在解决了降低镀层费用和管材断口处施工现场上镍工艺后,有望在一定范围内得到采用。 涂塑钢管则是在金属管材中前景看好的一种管材,且管道布置和敷设、接口方式和施工安装均与镀锌钢管相同,是这种管材最容易被接受。由于其涂层薄、价格低,也最容易被推广。
三、给水复合管:
给水复合管包括钢塑复合管, 不锈钢-塑复合管,塑覆不锈钢管, 塑覆铜管, 铝塑复合管,交联铝塑复合管衬塑铝合金管。合管材是管径≥300mm以上给排水管道最理想的管材。它兼有金属管材强度大,刚性好和非金属管材耐腐蚀的优点。
根据金属的材料可分为: (1).钢塑复合管 (2).不锈钢-塑复合管,塑覆不锈钢管 (3).塑覆铜管 (4).铝塑复合管,交联铝塑复合 (5)衬塑铝合金管 应该说复合管材是管径≥300mm以上给排水管道最理想的管材。它兼有金属管材强度大,刚性好和非金属管材耐腐蚀的优点。但它又是目前发展较缓慢的一种管材。这是因为:(1).两种管材组合在一起比单一管材价格偏高。(2).两种材质热膨胀系数相差较大,如粘合不牢固而环境温度和介质温度变化又较剧烈,容易脱开,而导致质量下降。 复合管的连接宜采用冷加工方式,热加工方式容易造成内衬塑料的伸缩、变形乃至熔化。一般有螺纹、卡套、卡箍等连接方式。
排水管材:
排水管材分两种:
一种是排水铸铁管。分为卡箍式和承插式两种。
一种是塑料管,包括UPVC硬聚乙烯管,PSP芯层发泡复合管,硬聚氯乙烯消音管。
塑料管存在一些问题,热膨胀系数大,需设置伸缩补偿装置来解决;刚度小,平直性差,需加密管卡、支架、吊架来解决;热性差,软化温度低,需限制排水温度,限制使用场所和控制与热源的距离来解决;阻燃性差,在穿越楼板、上人屋面的屋面板、防火墙、管道井井壁处需设置阻火圈和防火套管来解决;隔声性差,塑料管的噪声大于铸铁管,管道明装且管道位置靠近卧室时,问题尤为突出。水管(卡箍式,承插式)。
排水塑料管已可在建筑高度为100m以下的建筑物内使用,当建筑高度大于、等于100m的高层建筑和不适宜采用排水塑料管的场合,可采用柔性抗震排水铸铁管。
参考文献