１給水系統的優化

給水系統應能滿足用戶對水質、水量和水壓的需求。除此之外，在整個基建進程和運轉中還需求基建投資省、維護費用低、操作便利。直觀地說，就是每一個用水點都能保證舒適度較高的、足量、水質安全的供水。根據給水系統功能，結合建筑給排水優化設計指標，可以給出給水系統的優化目標：技術先進，經濟合理，管理使用維護方便，達到節能、節水、節材、節地及可持續發展的設計要求［１］。實現給水系統優化目標的方法、手段很多，但最關鍵部分在于給水系統的選擇以及給水方式的確定。

１．１給水方案比較

變頻調速供水是近１０年來發展起來的，是目前工程設計中最常采用的供水方式，疊壓供水則是近幾年發展的新方式。根據目前市售的變頻調速泵節能效果不佳的狀況，以及無負壓供水設備的缺陷而出現了兩種新的供水方式：①市政水源→水池→全流量高效變頻調速給水設備（帶氣壓罐）→用戶。②市政水源→二次供水前置設備→全流量高效變頻調速給水設備（帶氣壓罐）→用戶。從節能方面講，高位水箱供水耗電量最少，因為這種供水方式的加壓泵始終處于高效段工作，且水泵流量按最大時選擇，其值為計算變頻調速泵選用設計秒流量的１～１／３［２］。對于一個供水系統而言，全天２４ｈ的用水量不同，使最不利點自由水頭滿足要求所需的總揚程也不同。傳統的變頻調速供水設備是按設計秒流量及此時所需的揚程選用水泵的。在系統用水量減少時，水泵轉速降低以適應系統工況變化，當頻率降到某一臨界值時，水泵不在高效段工作［３］。由于全天２４ｈ出現設計秒流量的時段不多，故水泵大部分時間處于低效段工作，使系統不能達到節能高效運行。為改變這種現象，通過劃分設計秒流量的不同流量段，計算出各流量段所需的揚程，根據實際需要配置水泵，利用ＰＬＣ編程控制及變頻調速控制，實現各流量供水過程中水泵均在高效工況段工作，以此達到高效節能供水的目的。二次供水前置設備是指單體建筑供水系統中，在二次加壓泵組之前設置的一套設備。該設備取代傳統的儲水水池，其主要作用是利用市政供水管網的余壓，使二次加壓所需的揚程減少，達到節約資源、節省電能的目的。同時，該設備具有儲備適當水量、防止二次污染、保證用水安全可靠的優點。此外，該設備可以根據實際工程需要，設置調節容積，滿足城市調節水量的整體要求，可大面積推廣利用市政水壓的供水設備而不影響市政供水系統正常工作［４］。

氣壓供水設備與高位水箱供水相比，主要是不需設高位水箱，缺點是要提高供水壓力，因此從節能角度看，肯定比高位水箱供水耗能。但高位水箱供水存在的一個突出的問題是存在二次污染的問題，二次污染使得給水系統不能正常工作，造成用戶用水困難；同時，受污染水的排放及供水系統的清洗，也造成了水的浪費。正因為二次污染問題，才漸漸發展出了后面的新型供水方式。但因為設水箱的給水方式，具有供水可靠和水壓穩定等優點，仍具有較好的應用前景。在超高層建筑中，經常出現水箱供水與其他供水方式相結合的供水方案［５］。變頻調速供水與疊壓供水相比前面兩種，則因其取消了部分或全部供水調節儲水設施，因而能夠節地、防止和減少二次污染、簡化系統。而變頻調速泵雖然隨管網流量的變化可調頻變速，比常速泵省功節能，但因其一天中基本不間斷運行，且有部分時間在低流量、低效狀態下工作，因此比高位水箱供水耗能大。全流量變頻調速給水設備，因為各流量供水過程中水泵均在高效工況段工作，解決了變頻泵不節能的問題，以此達到高效節能供水之目的。疊壓供水按理論推測，因其充分利用了市政供水管網的余壓所以節能，但實際應用中，它與市政供水條件、設備參數的選擇是否恰當等有很大關系［６］。疊壓供水現多用于小型、小體量建筑；而有的地方限制采用疊壓供水。二次供水前置設備不僅可以利用市政管網余壓，防止二次污染，而且可以克服疊壓供水的缺點，根據實際工程需要，設置調節容積，滿足城市調節水量的整體要求。疊壓供水與二次前置供水設備供水都有個缺點就是儲水設備因為要能承受市政余壓，造價較高。這種初期投資雖然高，但運行過程中節省的電量遠遠要大于初期設備投資，從建筑的全壽命周期來看，性價比較好。當居住小區設集中供水系統時，應注意如下兩點：①供水泵站宜相對集中、適中布置，防止因供水干管管線過長，加大管道沿程阻力損失，導致水泵揚程偏高，增加能耗，且離泵站較近的用戶存在超壓問題，供水管道還存在噪聲、水壓不穩定等問題。②合理選擇集中泵房位置，因地制宜。泵房位置的選擇，不僅關乎供水管線的敷設，而且還影響著小區單體給水分區問題，進而影響水泵選型。位置設置得好，可以減小水泵揚程，大大節能，而且有利于管網的綜合布線，特別是對于大高差地形。

１．２給水方式

對于低層建筑，市政壓力滿足的樓層采用市政直供；對于不能直供的，采用加壓供水，供水方式相對簡單。對于高層建筑的分區供水分為：水箱減壓、減壓閥減壓、水泵并聯供水和水泵串聯供水，不同方式其節能效果不同，有的可以節能２０％以上，具體要計算確定［７］。因此必須進行大量的設計計算和分析比較才能達到節能目的。在高層建筑給水排水系統設計中，給水方式選擇應以經濟合理、技術先進、供水安全可靠為原則。當市政管網壓力具有一定資用水頭，其壓力能滿足高層建筑下面幾層，如地下室或裙房用水需要，為節省能源和基建投資與運行管理費用，下面幾層可采用市給水管網直接供水。但是利用市政管網壓力設置給水系統時，應考慮其供水房間的性質和水壓要求。

２排水系統的優化

２．１通氣管的設置

通氣技術的主要目的是提供排水中氣體的散逸，達到透氣的作用，防止排水系統中出現水封的負壓虹吸及正壓噴濺現象，確保空氣的循環，保持排水通暢、安靜。建筑排水系統可根據通氣方式分為伸頂通氣排水系統、雙立管排水系統、環形通氣排水系統和器具通氣排水系統四種。通常情況優先采用雙立管排水系統，即設置專用通氣立管。專用通氣立管有效增加立管的排水能力，平衡立管內的正負氣壓，減少氣塞現象，從而降低噪聲。設置何種通氣管，具體怎么設置，《建筑給水排水設計規范》中有作為單獨的一節進行說明，可見通氣立管的設置正確與否直接影響到整個排水系統能否正常使用［８］。

２．２排水管材

近年來，塑料管以其價格低、重量輕、安裝方便、水流阻力小等優點在室內排水工程中得到廣泛應用，已逐漸取代了傳統排水鑄鐵管，但塑料管水流噪聲大（比排水鑄鐵管高約１０ｄＢ）［９］，易老化。在環境要求較高、對噪聲有嚴格限制的場所，則應采用柔性接口離心鑄造的排水鑄鐵管，或者選用噪聲小的塑料管，如Ｕ－ＰＶＣ螺旋管，它根據內壁分為普通型和加強型兩種。普通型內螺旋管、旋流器是指螺旋管內壁有６根凸狀螺旋筋，螺距約２ｍ，旋流器無擴容；加強型內螺旋管螺旋肋數量是普通型的１．０～１．５倍，螺距縮小１／２以上，旋流器有擴容且有導流葉片。當然不同管材價格會有差異，可以根據建筑物功能以及檔次、對噪音的限制程度等來綜合確定［１０］。從上面的分析看出，雙立管排水效果好，鑄鐵排水管降噪效果好。但是目前的商品房開發商設計中基本上都不會采用上述方式。原因在于雙立管排水系統最大的問題就是占用空間，因為多了一個立管從而給房間裝修等帶來后續的一些麻煩。而鑄鐵排水管成本高、易滲漏，抗震性能差。考慮上述原因，目前的住宅樓的排水立管基本上都采用了Ｕ－ＰＶＣ螺旋管。《建筑給水排水設計規范》中提供了普通型和加強型兩種螺旋管，具體根據排水能力選用［１１］。選用Ｕ－ＰＶＣ內螺旋排水管從技術、經濟等角度綜合分析，都是適合的。但筆者通過幾個不同小區的施工發現，一些設計人員在設計中將建筑內部的排水立管和橫支管均采用了Ｕ－ＰＶＣ螺旋管。事實上，橫支管采用Ｕ－ＰＶＣ內螺旋管不但不能提高排水效果，反而易造成管道堵塞，也增加了造價。因此在建筑排水設計中橫支管不宜采用Ｕ－ＰＶＣ內螺旋管。

３結束語

建筑給水排水系統必須根據用戶用水需求結合工程實際情況綜合考慮，同時還要考慮噪聲、造價及施工難易度等方面的因素，才能確保實現節水、節能安全可靠的給水排水系統。

作者：許建福 單位：福建省泉州福興建筑工程有限責任公司