试论建筑给排水的节能减排设计

发表时间:2019/3/7   来源:《建筑学研究前沿》2018年第33期   作者:梁祺颖
[导读] 应积极对室内给排水、消防给排水系统进行优化,积极应用节水设备,重新布置管道,全面提高给排水系统的设计水平。

广东天元建筑设计有限公司大良名汇分公司  广东省佛山市  528200
  摘要:建筑日均给排水量大,加强节能减排设计,是满足可持续发展理念的要求的主要途径。基于此,本文主要以某高层建筑为例,对建筑给排水的节能减排设计方案进行了总结。通过对设计效果的观察,证实了室内给水、室内排水、消防给排水设计方案的应用价值。
  关键词:建筑给排水系统;节能减排设计;消防
  
  
  前言
  近年来,随着城市建筑及人口数量的不断增多,水资源浪费的问题显著加剧。长此以往,居民的生活及经济的发展,均会受到一定的影响。为迎合“绿色建筑”的发展趋势,改善建筑给排水系统的性能,以节能减排为目的,对给排水系统进行设计较为关键。
  1 工程概况
  本工程为高层建筑给排水设计工程,建筑共计15层,包括地下1层,地上14层,总面积12020.1m2。本建筑中,1~3层给水系统的供水方式,以分区供水为主。4层及以上区域的供水方式,以水箱供水为主。因本建筑为民用建筑,每日所产生的生活废水量较大,且需水量多,给排水系统的压力较大。为解决上述问题,达到节能减排的目的,工程决定采用污水、废水分流的方式,对排水系统进行设计。在此基础上,借助化粪池等设备,对污水进行净化,以提高建筑给排水系统的设计水平。
  2 建筑给排水的节能减排设计方案
  2.1 室内给水节能减排设计
  2.1.1 管道布置
  本工程中,给水管道均采用暗装敷设的方式进行布置。为避免管道对建筑墙体造成影响,应将两者之间的距离控制在150mm以上,管道与建筑梁、柱的距离应>50mm[1]。给水管道与排水管道之间,应保证存在0.15m以上的距离。立管安装的过程中,需设置阀门。工程中常用的阀门,包括闸阀与截止阀两种,视管径进行选择即可。本工程所用给水管道,直径>50mm,故采用闸阀进行了阀门设计。除此之外,对给水管道进行布置的过程中,设计人员同样应对贮水池进行重点设计。为避免水质污染,避免渗漏,应于贮水池底部做好防水处理,并于水池内部设计导流墙,改善设计效果。
  2.1.2 给水计算
  水泵为给水系统的主要组成部分,决定着给水系统的运行效率。本工程所用水泵,流量为30m3/h,扬程96m,转速1450r/min,功率为12.66kw,能够在节约能源的基础上,实现对建筑1~3层的供水。秒流量对给水系统节能减排效果的影响同样较大,本工程采用以下公式,对该参数进行了计算(1~3层计算图见图1):
  Q=0.2a(Ng)1/2+KNg
 
  图1  建筑1~3层给水管道计算图
  上述公式中,Q代表秒流量,a与K为系数,Ng代表给水总量。采用上述公式计算后发现,本工程1~3层秒流量为7.78m3/h,4层及以上秒流量为25.24m3/h。采用流量为30m3/h的水泵供水,能够满足居民用水需求,且不会产生资源浪费。
  2.2 室内排水节能减排设计
  2.2.1 管道布置
  为实现节能减排,本工程采用污水、废水分流的方式,对排水管道进行了油画布置。立管排水量大,应布置于水中杂质量大的区域。排水的过程可产生噪声,因此,立管不得接近卧室等区域。本工程中,立管检查口的间距为9.5m,距地1m,可满足工程规范[2]。排水管应避免布置于烟道与风道附近,且需与墙面保持距离。立管与排出管的端口部位,应采用45°弯头连接。为确保排水管道气流与大气压力接近,可采用环形通气管进行通气。本工程消火栓立管直径为125mm,水枪直径19mm,水龙长度为28m。为避免排水管道腐蚀,可采用UPVC管对其进行设计,采用粘接的方式对管道进行连接。检查井可采用砖砌的方式布置,直径应控制在1.0m。
  2.2.2 排水计算
  洗涤污水、粪便污水为排水管道所排出的主要污水。为实现高效、节能排水,对管道秒流量进行计算是关键。洗涤污水排水管道秒流量的计算公式如下:
  Q=0.12(Np)1/2+qmax
  该公式中,Q代表秒流量,Np代表排水总量,qmax代表最大排水量,粪便污水排水秒流量的计算公式,与洗涤污水一致。本工程通气管的管径为75mm,可有效满足排水系统的运行要求。化粪池容积决定着排水系统的承载力,需采用以下公式,对其进行计算:
  V=[aNT(100-b)K×1.2]/[(1-C)×1000]
  该公式中,a为系数,T代表清理周期,C代表化粪池周长。按照计算所得结果,对化粪池进行设计,可避免浪费化粪池建造材料,避免导致空间浪费或空间不足,达到节能减排的目的。
  2.3 消防给排水节能减排设计
  2.3.1 设备布置
  本工程中,消防系统由消火栓、自动喷水灭火系统等设备构成。以消火栓为例,本工程的消火栓系统,以临时高压制为主。自1层至15层,管网均需呈竖向环状布置。为确保火灾发生时,能够及时利用消火栓灭火,其内部的贮水量应≥18m3。本建筑每层所设消火栓的数量为3个,设备间距为28m,供水流量均为30L/s。火灾发生时,消火栓应能够同时供应6股水柱。火灾初期,消火栓灭火用水可自行供应。内部水量不足者,可由楼顶水箱供应。供水时间超过10min后,建筑地下室水泵将随之供应用水,确保消火栓能够持续运行。
  2.3.2 消防计算
  为确保消防系统供水连续、充足,且无资源浪费,应采用以下公式,对水柱的水压进行计算:
  H=αHm/(1-φαHm)
  该公式中,H代表消防系统水柱的水压,Hm代表水柱的高度,α与φ均为系数,分别为1.24及0.009。明确水压后,需继续计算水枪的喷射流量。经计算后发现,将工程水柱水压控制在188KPa左右较为合理,喷射力量应为5.5L/s,如此方可在节约资源的前提下,保证消火栓能够正常使用。考虑到立管流量以及水柱数量等问题,工程决定采用DN125钢管,对立管进行设计,一方面避免立管腐蚀,另一方面确保其供水畅通。
  2.4 节能减排设计效果
  为判断本工程所设计的节能减排方案的应用价值,设计完成后,工程对建筑的给排水情况进行了观察与计算。通过对总水头损失的计算发现,该数值为6%。与建筑平均总水头损失相比,损失相对较小。由此可见,本设计方案能够达到节能减排的目的。通过对建筑每户日均用水量、排水量的观察发现,与建筑平均给排水量相比,经节能减排设计后,本建筑居民的日均用水量显著减小,排数量同样有所降低。建筑使用1年内,未见排水或给水管道发生渗漏、腐蚀、溢流等问题。该观察结果表明,本方案的实施,对建筑给排水系统节能减排效果的改善,具有重要价值。
  结论
  综上所述,本工程将节能减排设计方案应用到了建筑给排水设计中,不仅节约了水资源消耗量,且减少了管道腐蚀、溢流等隐患,有效改善了建筑性能。未来,我国建筑及给排水领域,应积极对室内给排水、消防给排水系统进行优化,积极应用节水设备,重新布置管道,全面提高给排水系统的设计水平。
  参考文献
  [1]郝向阳.建筑给排水设计中节能减排设计常见问题及处理措施管窥[J].居业,2018,19(10):63+66.
  [2]谢欢.基于低碳理念下建筑给排水工程中节能减排策略的应用[J].四川水泥,2018,10(09):112-113.

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