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住宅給排水設計中節能和節水技術的應用

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  一、前言

  能源是發展國民經濟的重要物質基礎,也是制約國民經濟的一個重要因素,我國和世界上絕大多數國家一樣面臨著能源危機,而在加強能源建設的同時,最大限度地提高能源的利用效率,大力降低能耗也已經越來越得到重視。

  根據<<中華人民共和國節約能源法>>的有關規定,固定資產投資工程項目的設計和建設,應當遵循合理用能標準和節能設計規范,達不到合理用能標準和節能設計規范要求的項目,依法審批的機關不得批準建設;項目建成后,達不到合理用能標準和節能設計規范要求的,不予驗收。住宅建筑為建設部指定要求采用節能技術的建筑物之一。

  二、住宅建筑給排水節能途徑

  根據我國現行供水情況及住宅用水情況,住宅建筑給排水節能主要有以下幾個途徑:

  1. 盡可能利用太陽能用作住宅熱水加熱。

  2. 合理利用市政管網余壓,采用分區給水方式。

  3. 采用節水型衛生器具,減少供水量,同時也減少供水能耗。

  三、利用太陽能用作住宅熱水加熱的節能技術措施

  3.1. 利用太陽能用作住宅熱水加熱的使用范圍及太陽能熱水器的分類。

  3.1.1 太陽能作為清潔能源,取之不盡,用之不竭。是節能的重要途徑,太陽能熱水器是由集熱器、儲水箱、給水箱、循環管、循環泵、配水管等組成。我國大部分地區均處北緯40度以北,日照時間較長,均適合推廣太陽能熱水器。

  3.1.2 根據現在使用的太陽能熱水器技術,按集熱器形式可分為平板型和真空管型。

  a.平板型:在住宅中使用的小型熱水器中,目前多采用自然循環方式,且為單循環,即集熱器內被加熱的水直接進入儲水箱提供使用。結構簡單,成本較低。抗凍能力弱。

  b. 真空管型:全玻璃真空管結構簡單,價格適中,水在玻璃管內直接被加熱,其組成的家用熱水器一般是將真空管直接接入非承壓水箱,采用落水法取熱水。也有采用金屬熱管組合的承壓式及采用U型管組合的分離式,在不同地區都全年使用。具有抗凍、耐壓和耐冷熱沖擊能力。

  熱管型真空管,其管內無水,具有抗凍、耐壓和耐冷熱沖擊能力,可連接承壓水箱,采用雙循環系統,更適用于各種規模的熱水系統,價格較高。

  3.2.安裝方式:

  3.2.1 單幢建筑或多幢建筑合用太陽能熱水器,并設置熱水箱,用作戶內熱水器預熱水源,單戶內設置快速熱水器。

  優點:利用太陽能熱水器作預熱,可充分利用太陽能的能量。春、夏、秋季熱水溫度基本可滿足家庭使用要求,冬季也可充分利用太陽能,節能效果明顯。可廣泛使用于多層及高層住宅,可多人連續使用。

  缺點:由于太陽能熱水器為公用,需設置于有物業管理的小區內;由于屋頂太陽能熱水器僅作預熱,故每戶住宅內需增設熱水器,以便隨時提供熱水,(一般與快速式電熱水器配合最佳,與其他快速式熱水器配合也較好,不宜與容積式熱水器配合使用-節能效果不佳);需設置熱水表用來計量熱水用水量。

  優點:每戶單獨設置,控制方便,戶內可不用增設熱水器。

  缺點:只適用于多層建筑,熱水器安裝高度受用戶水壓限制,使用熱水時需要放掉水量較多,根據屋頂太陽能熱水器水量不適合多人連續使用,電熱器設置于屋頂,維修及管理不便,陰雨天使用時需電加熱較長時間。

  3. 3 使用太陽能熱水器的選擇方式及節能效果:

  3.3.1 具體應用太陽能熱水器應根據工程具體情況及住宅小區物業管理情況確定,在土建施工階段預留熱水器進出水管及管道井,在管理條件許可的情況下,應優先采用第一種供水方式,根據現有太陽能熱水器技術,使用全玻璃真空管比較經濟合理。

  3.3.2 節能效果:用水量按每人次淋浴熱水量100L/人。次考慮,常年冷水平均水溫10度,淋浴熱水溫度40度考慮,平均每人每次淋浴耗能=100L*(40度-10度)*(4.19*103J/kg.度)=12570000 J,按每度電能熱功當量3617000J/KWH計算,考慮熱水器加熱效率0.9,每人次淋浴用電量=12570000/(3617000*0.90)=3.86Kwh.按每人每月淋浴八次,每戶三人,80%使用太陽能熱水器中熱水計算,每戶住宅每年可節電=3人*8次*12月*3.86kwh/人。次*80%=889KWH.節能效果相當明顯。

  3.3.3 工程造價:按杭州市日照情況設計。太陽能集熱面積計算如下:H.F.η。K1.K2=L.C.ΔT.           H –太陽輻射量,杭州市為20130KJ/M2;F-太陽能熱水器集熱面積;η-熱水器日平均效率,一般為0.5;K1-容積系數,取1.0; K2-系統熱損系數,取0.8;L-產水量(三口之家按300L/天計算);C-工質比熱容,4.19kJ/kg.0C ;ΔT-冷熱水溫差,按夏天淋浴用水量最大時計算,熱水400C ,冷水250C ,溫差150C .每戶需太陽能集熱管面積2.1平方米,工程造價市場價格約在1000元/平方米左右,包括給水管等其他設施,工程造價約2500元/戶(一戶三口計算),按上述節能889KWH計算,市場電能價0.53元/KWH,每年可節約費用471元,考慮部分維修管理費用,6年可收回投資(不計投資利率情況下),節能性價比極高。

  四、合理利用市政管網余壓,采用分區給水方式并采用新型供水設施的節能措施

  在城市供水中,根據城市供水規模大小不同,一般市政給水管網壓力均在0.2~0.4MPa之間,只能滿足三~五層多層建筑供水壓力,現在城市城區土地利用率均較高,城區住宅高層建筑增多,且一般多層住宅樓層均在五層以上,供水壓力要求采用二次加壓。合理利用市政管網壓力,采用分區供水方式并采用新型供水設施,可以減少二次加壓能耗。如市政管網壓力為0.3Mpa,則五層及以下樓層可采用市政管網直接供水,五層以上采用無負壓變頻供水設備供水。這樣即不浪費市政管網余壓又不至于使低樓層管網壓力過高,造成能耗及水量浪費。

  4.1 采用分區供水方式,可節約采用市政直接供水部分樓層的加壓能源。

  4.2 使用無負壓給水設備加壓與傳統二次加壓方式比較(傳統加壓方式為市政管網供水至水池,然后由水泵供應至屋頂水箱)有以下優點:1. 可減少投資;傳統加壓方式需要建水池及屋頂水箱,使用無負壓給水設備可取消水池及水箱。2. 可減少污染;自來水在水池及水箱內增加停留時間,水中余氯余量低,微生物含量高,使用新型設備后水質同自來水。3. 可節省大量能源;傳統二次加壓方式是將自來水直接放入水池或水箱中,使原有壓力全部為零,再從零從新加壓供水;而無負壓變頻設備完全利用原有市政管網壓力供水,與供水管網直接串接,差多少,補多少。4. 可減少水資源浪費,由于傳統方式中,水池、水箱均為混凝土結構,滲水、跑水、漏水、蒸發不可避免,而且水池、水箱需定期清洗,需要大量清洗水。

  4.3 節能效果:每立方米水增壓1m需要做功1000kgf.m=1*104J,水泵效率一般在0.6左右,按每度電能熱功當量3617000J/KWH計算,需電能0.005KWH,按平均日生活用水量100L/人。日計算,如充分利用0.3MPa市政管網壓力,相比傳統水池、水泵二次加壓方式,需二次加壓用戶(三口之家)一年可節約能源3人*365天*0.1立方米/人。日*30m水壓*0.005kwh=16.5KWH,且比傳統加壓方式更能節約投資;相比現行在小區內采用無負壓變頻給水裝置,卻不采用利用市政管網壓力直接供水的供水方式(該方式會造成低層給水用戶給水壓力過高,導致低層用戶能耗及水耗增加),可節約在市政供水管網壓力供水范圍內的用戶給水能耗和水耗,若對小區給水管網進行合理設計,與室外消防栓合用給水管網,可基本不增加管網投資。總之,采用該節能方式節能效果還是比較顯著的,節能性價比極高,故值得大力推廣。

  五、使用節水型衛生器具,減少用水量及加壓能耗

  我國是水資源比較緊缺的國家,現我國大力提倡使用節水型衛生器具,除節水效果外,其節能效果也是比較顯著的。目前使用節水型器具主要有以下幾點;

  5.1 減少馬桶沖洗水量: 目前,我國普遍采用沖水量≥9 L的坐便器,耗水量大。若全部使用沖水量≤6L的馬桶且采用兩擋沖洗閥門,則住宅可節水12%,賓館、飯店可節水4%,辦公樓可節水27%.

  5.2 廚房、沐浴、盥洗的節水

  廚房的洗滌盆、沐浴水嘴和盥洗室的面盆龍頭若采用充氣水嘴,可節水且不減小水柱的直徑,充氣率一般可在15%左右。即節水率在15%左右。

  節能效果:若在住宅中充分使用節水型衛生器具,可節約住宅生活用水量的10%左右,也就是節約用水加壓能源的10%左右,節能效果跟住宅高度成正比,建筑物越高,節能效果更顯著。其節能投資也比較省(節水型衛生器具比普通型衛生器具價格稍貴),考慮既節水又節能,應值得大力推廣。

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