建筑节水

论文名称：建筑节水的技术对策分析

作者：付婉霞 曾雪华

摘要：根据试验结果和调研分析，从建筑给水系统及热水系统的设计、防止建筑给水系统的二次污染、建筑中水回用、节水器具和计量设备的合理配置等相关环节，研究探讨了建筑节水应采取的技术对策。

关键字：建筑节水 水压 对策分析

近年来我国城市生活用水量呈逐年递增趋势。城市生活用水包括居民用水和公共建筑用水等，其用水过程绝大部分是在建筑中完成的。因此节约城市生活用水必须搞好建筑节水。

建筑节水是一个系统工程，除应制订有关节水的法律法规、加强日常管理和宣传教育、利用价格杠杆促进节水工作外，还应采取有效的技术措施，以保证建筑节水工作全面深入的开展。

1 防止给水系统超压出流造成的隐形水量浪费

超压出流是指给水配件前的静水压大于流出水头，其流量大于额定流量的现象。超出额定流量的那部分流量未产生正常的使用效益，是浪费的水量。由于这种水量浪费不易被人们察觉和认识，因此可称之为隐形水量浪费。

根据我院课题组在11栋不同类型建筑的67个配水点所做的超压出流实测分析结果统计，有 55%的螺旋升降式铸铁水龙头（以下简称普通水龙头）和61%的陶瓷阀芯节水龙头的流量大于各自的额定流量，处于超压出流状态。两种龙头的最大出流量约为额定流量的3倍［1］。由此可见，在我国现有建筑中，给水系统的超压出流现象是普遍存在而且是比较严重的。为改变这一状况，应采取以下措施。

1.1 合理限定配水点的水压

由于超压出流造成的隐形水量浪费并未引起人们的足够重视，因此在我国现行的《建筑给水排水设计规范》和建筑给水排水设计规范 GBJ15-2000征求意见稿（以下简称 征求意见稿）中虽对给水配件和入户支管的最大压力做出了一定的限制性规定［2 ］，但这只是从防止给水配件承压过高会导致损坏的角度考虑的，并未从防止超压出流的角度考虑，因此压力要求过于宽松，对限制超压出流基本没有作用。我们认为，应根据建筑给水系统超压出流的实际情况，对给水系统的压力做出合理限定。

根据我们所做的超压出流实测分析，考虑到各种配水器具的位置标高、家庭和整栋建筑内部管道的水头损失及保证安全供水等多种因素，我们认为家庭入户管（或公共建筑配水横支管）的工作压力限值应为0.15 MPa，静水压力限值应为0.25 MPa［1］。压力大于上述限值时，应采取减压措施。建议将上述要求纳入《建筑给水排水设计规范》，目前缺水城市应制订该规范的地方性补充条款，以便从系统设计这一根本问题上解决超压出流造成的水量浪费。

1.2 采取减压措施

在给水系统中合理配置减压装置是将水压控制在限值要求内、减少超压出流的技术保障。

1.2.1 设置减压阀

本课题组所做的3栋18层住宅楼超压出流对比试验表明，在入户支管上设置了减压阀的那栋住宅楼，各楼层出水量明显较小，且各配水点水压、流量较均匀。在所测9个楼层中，没有一层处于超压出流状态。可见，减压阀具有较好的减压效果，可使出流量大为降低。

1.2.2 设置减压孔板或节流塞

减压孔板相对于减压阀来说，系统比较简单，投资较少，管理方便。一些单位的实践表明，节水效果相当明显，如上海交通大学在学校浴室热水管道中加装孔径为5 mm的孔板后，节水约43%。但减压孔板只能减动压，不能减静压，且下游的压力随上游压力和流量而变，不够稳定。另外，减压孔板容易堵塞。可以在水质较好和供水压力较稳定的情况下采用。

节流塞的作用及优缺点与减压孔板基本相同。适于在小管径及其配件中安装使用。

1.3 采用节水龙头

本课题组所做67个测点超压出流试验表明，各测点陶瓷阀芯节水龙头和普通水龙头在全开状态下，前者的出流量均小于后者的出流量。即在同一压力下，节水龙头具有较好的节水效果，节水量从3%～50%不等，大部分在20%～30%之间。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。因此，应在建筑中（尤其在水压超标的配水点）安装使用节水龙头，减少水量浪费。

2 减少热水系统的无效冷水量

随着人民生活水平的提高和建筑功能的完善，建筑热水供应已逐渐成为建筑供水不可缺少的组成部分。

据调查，各种热水供应系统，大多存在着严重的水量浪费现象，主要表现在开启热水配水装置后，往往要放掉不少冷水后才能正常使用。这部分流失的冷水，未产生使用效益，可称为无效冷水，也即浪费的水量。无效冷水的产生原因是多方面的，因此应从建筑热水系统的各个环节抓起，减少无效冷水的排放。

2.1 新建建筑应选用支管或立管循环方式

目前我国现行的《建筑给水排水设计规范》中提出了三种热水循环方式：干管循环、立管循环、支管循环；同时，允许热水供应系统较小、使用要求不高的定时供应系统，如公共浴室等可不设循环管。

热水系统的循环方式直接决定了无效冷水是否存在及冷水量的相对大小。我们以北京市某 12层公寓为例，分别计算了该建筑采用支管循环、立管循环、干管循环或无循环方式时，每年的理论无效冷水量、节水量和各种循环方式的回水系统的概算工程成本［3］。经分析后得出：

支管循环方式虽最节水，但其工程成本最高，投资回收期也最长，约为30年。

立管循环方式的节水量虽比支管循环少，但却是干管循环的1.8倍；投资回收期为12.5 年。可见，与干管循环相比，立管循环节水效果较好；与支管循环相比，立管循环具有较明显的经济优势。

干管循环方式虽然回水系统的工程成本较低，但节水效果较差，且工程成本的回收期为12 .7年，比立管循环方式还长，所以无论从节水的角度还是从工程成本回收的角度看，干管循环方式均无优势。

无循环系统产生大量的无效冷水量，不符合节水要求，同时也给人们的使用带来不便，应予淘汰。

综合上述分析并结合我国国情，我们认为新建建筑热水系统不应再采用干管循环和无循环方式，而应根据建筑物的具体情况选用支管循环或立管循环方式。这一要求应编入设计规范或地方性节水法规。

2.2 对现有无循环定时热水供应系统应限期改造

目前我国绝大部分公共浴室采用的是无循环定时热水供应系统，每天洗澡前要排出大量无效冷水。

由于无循环系统管线较简单，故改造工程投资少，收效快，较易施行。如北方交通大学在学生浴室的热水干管上增设回水管，工程总投资约4 000元，年节水量约960 m3，若水价以3.9元/ m3计，每年可节约水费3 774元，13个月即可收回投资，既可收到很好的节水效果，又可得到较好的经济效益。因此对现有无循环定时热水供应系统，应限期进行改造，增设热水回水管。

2.3 减少局部热水供应系统管线的长度并进行管道保温

我国现有住宅大多采用局部热水供应系统，系统中不设回水管。当家用燃气热水器的设置点与卫生间相距较远时，每次洗浴都需放掉管内滞留的大量冷水。又因为热水管几乎都未采取保温措施，管中水流散热较快，因此在洗浴过程中，当关闭淋浴器后再次开启时，可能又要放掉一些低温水。热水管线越长，水量浪费越大。为解决这一问题，提出以下建议： ①在建筑设计中，除考虑建筑功能和建筑布局外，还应考虑节水因素，尽量减少热水管线长度。②在有关规范和施工验收标准中，增设连接家用热水器的热水管均应进行保温 的内容，以规范家用热水管道的安装，保证热水使用过程中的水温。并应组织力量开发与燃气热水器配套的回水装置。

2.4 严格执行有关设计、施工规范，建立健全管理制度

循环方式确定后，热水管网的设计和施工质量及管理水平直接影响无效冷水量的大小。如设计时，循环管道应采取同程布置的方式；在高层建筑中，冷、热水系统的分区应一致，各区水加热器、贮水罐的进水均应由同区的给水系统专管供应，以保证冷、热水压力相同等。

2.5 减少调温造成的水量浪费

为减少调温造成的水量浪费，公共浴室应采用单管热水系统，温控装置是控制其水温的关键部件。据反映，现有温控装置不够灵敏，洗浴水忽冷忽热。因此应积极开发性能稳定、灵敏的单管水温控制设备。

目前我国建筑双管热水系统冷热水的混合方式大多采用混合龙头式和双阀门调节式，每次开启配水装置时，为获得适宜温度的水，都需反复调节。因此应逐步采用带恒温装置的冷热水混合龙头，以使用户能够快速得到符合温度要求的热水，减少由于调温时间过长造成的水量浪费。

3 防止二次污染造成的水量浪费

二次污染事故的发生，使得建筑给水系统不能正常工作，造成用户用水困难。同时，受到污染的水将会被排放；对供水系统的清洗处理，也需耗费大量的自来水，这些都造成了水的严重浪费。因而防止建筑给水系统二次污染，对节约用水有着十分重要的意义。

3.1 在高层建筑给水中采用变频调速泵供水

水池、水泵、高位水箱加压供水方式是目前高层建筑中使用最广泛的供水方式。有研究表明，这种供水系统的水质指标合格率有所下降，其原因约有一半是水在加压输送和贮存过程中造成的［4］。

变频调速泵供水直接用泵将贮水池内的水送至用户，取消了水箱，减少了发生二次污染的几率。我国有的地区已明令在特定情况下使用这种供水方式。如上海住宅设计标准中规定，住宅设计规模在400户以上时，采用变频调速水泵集中供水。在其它城市，变频调速泵也得到了一定程度的应用。

3.2 新建建筑的生活与消防水池分开设置

目前绝大部分高层建筑的生活与消防贮水池合建，水池容积过大，生活用水储量一般不足总储量的20%，生活用水贮存时间过长，有时长达2～3天。有研究表明，夏季水温较高时，水箱中的水在贮存12小时后，余氯即为零，细菌快速繁殖［5］。合建水池在每月的消防试水时还会造成消防试水的排放浪费。

北京市于1998年对生活饮用水与消防用水水池分开设置做出了规定［6］，在 征求意见稿中对此也做了要求。两种水池分开设置可在很大程度上减轻生活用水的细菌性污染。消防试水可排放到消防贮水池中，不必外排。此外，分建水池的总容积基本没有增加，不会过多增加造价，并且还可优化地下室设计、有效利用地下室面积。因此从现在起，新建建筑的生活与消防水池应分开设置。

3.3 严格执行设计规范中有关防止水质污染的规定

采用水池、水泵、水箱二次供水方式，虽然存在着二次污染问题，但也具有供水水量和水压较稳定可靠等优点。因而，完全淘汰这种供水方式是不可能的，应严格执行设计规范中有关水池（箱）材质选用、配管和构造设计及防止管道系统回流污染等规定，杜绝由于选材或设计、施工不当引起的水质污染。

3.4 水池、水箱应定期清洗

1997年北京市规定，供水设施要定期清洗消毒［7］，目前水箱每年清洗一次。为保证水箱良好的卫生条件，卫生防疫部门应加强对水箱水质和水箱清洗的监管力度，并应适当增加水箱的清洗次数。

3.5 强化二次消毒措施

3.5.1 在二次加压系统中设置消毒装置

在征求意见稿中规定，生活饮用水池（箱）内的贮水，在最高日用水情况下，12 h内不能得到更新时，宜设置消毒处理装置。这一规定较以前有了很大进步，但还不够严格，应将宜设置改为应设置。 在这方面，北京市已率先做出了规定［7］。目前北京市的水池、水泵、水箱二次供水系统中，一般均在水箱出口设置二次消毒装置，实践证明这对防止高层建筑的水质污染起到了很好的作用。