節(jié)水節(jié)能設備.doc

節(jié)水節(jié)能設備與技術摘要：在我國日益嚴重的水資源短缺和水環(huán)境污染嚴峻形勢下，進行全面節(jié)水，提高水的重復利用率，是緩解水資源短缺的重要途徑。在此著重分析建筑給排水在建筑設計中的幾種節(jié)水節(jié)能技術措施，探討節(jié)水節(jié)能設備、中水回用技術、熱水系統(tǒng)設計節(jié)水節(jié)能以及其他方面節(jié)水節(jié)能技術措施。關鍵詞：建筑設計；節(jié)水節(jié)能設備；中水回用技術；熱水系統(tǒng)；其他方面節(jié)水節(jié)能技術1.概述在我國日益嚴重的水資源短缺和水環(huán)境污染嚴峻形勢下，進行全面節(jié)水，提高水的重復利用率，是緩解水資源短缺的重要途徑，也是關系到我國實現(xiàn)資源持利用、經(jīng)濟和社會可持續(xù)發(fā)展的一項戰(zhàn)略任務。在當前的各行業(yè)用水中，建筑用水占到了很大的比例。但是，隨著城市建筑業(yè)突飛猛進的發(fā)展，建筑用水占城市總用水量的比例逐年增加，使得建筑給水排水工程的節(jié)水、節(jié)能問題不容忽略。因此，在滿足用水安全、穩(wěn)定性及經(jīng)濟性的前提下，建筑給排水設計還應充分考慮節(jié)水節(jié)能問題，其意義非常重大。2.節(jié)水節(jié)能設備2.1衛(wèi)生器具的發(fā)展衛(wèi)生器具的歷史是人類歷史，從有器具起迄今已有幾千年了。美索不達米亞、愛情海、印度河、埃及等文明記載中詳細地展示了給排水衛(wèi)生設備通史。如這之后的古代記事“丹塗矢傳說”記載，從中國到朝鮮半島、東南亞，在水流過的地方都有水進行沖洗的廁所。隨著人們的生活的定居化、都市化，相應的器具也由此變遷起來。大型化住宅使得居住的人增多，從器具排出的污水也會增多。而污水排入河流會引起污染，是環(huán)境惡化，增加人類消化系統(tǒng)的疾病或感染。這就對污水管的衛(wèi)生性能的需求。由于污水管的發(fā)展、普及，都市生活環(huán)境的提高，衛(wèi)生器具也相應的發(fā)展起來。相對的，隨著衛(wèi)生器具的普及，生活用水量的增加，因而器具的節(jié)水問題也愈加的明顯，從歐美開始，東南亞各國，坐便器沖水量開始為6L，為了節(jié)約用水采用2擋沖洗，大小便分開。衛(wèi)生器具的節(jié)水，不但是緩解水源的短缺，對地球的環(huán)境也有很大的影響，期望及發(fā)展、普及。2.2 節(jié)水節(jié)能衛(wèi)生器具與設備然而水的最終作為使用單元，對于水資源的充分利用和節(jié)約用水成為我們現(xiàn)在關注的重要問題，以前的老式的衛(wèi)生器具和配水器具浪費了大量的水。如老式的高水位蹲式大便器的沖洗水箱，一次沖洗水量競達12 Ls，這造成極大的水資源浪費：特別是在公共衛(wèi)生間沖水系統(tǒng)、市政公共廁所沖水系統(tǒng)的選擇方面，若選擇不當，則造成極大的水資源浪費。衛(wèi)生器具和配水器具的節(jié)水性能直接影響著建筑節(jié)水工作的成效，因此，在追求美觀、功能完善、使用合理的前提下，應盡量選擇節(jié)水節(jié)能型衛(wèi)生器具。2.2.1節(jié)水型大、小便器在選用衛(wèi)生潔具時，在注重外觀、使用功能前提下，應盡量選擇節(jié)水型衛(wèi)生器具。目前使用的節(jié)水型衛(wèi)生器具主要有：(1)使用6L水箱節(jié)水型大便器，據(jù)報道：采用兩檔沖洗閥，普通住宅可節(jié)水12，賓館、飯店可節(jié)水4，辦公樓呵節(jié)水27。(2)采用腳踏開關淋浴器、節(jié)水延時自閉沖洗閥等，均可以不同程度地起到節(jié)水、節(jié)能的效果。(3)公共衛(wèi)生間大、小便器采用感應沖洗閥，利用紅外線作用，當人離去后自動沖洗大、小便器，沖洗是用最小限度的水來進行，以便達到節(jié)水效果。2.2.2節(jié)水型水龍頭(1)以瓷芯節(jié)水龍頭和充氣水龍頭代替普通水龍頭。在水壓相同的條件下，節(jié)水龍頭比普通水龍頭有著更好的節(jié)水效果，節(jié)水量為350大部分在20%一30之間。且在靜壓越高、普通水龍頭出水鼙越大的地方。節(jié)水龍頭的節(jié)水量也越大。因此。應在建筑中(尤其在水壓超標的配水點)安裝使用節(jié)水龍頭。以減少浪費。(2)采用延時自閉式水龍頭和光電控制式水龍頭的水箱。延時自閉式水龍頭在出水一定時后自動關閉，可避免長流水現(xiàn)象。出水時間町在一定范圍內(nèi)調(diào)節(jié)，但出水時間固定后。不易滿足不同使用對象的要求。比較適用于使用性質(zhì)相對單一的場所，比如車站。碼頭等地方。光電控制式水龍頭可以克服上述缺點且不需要人觸摸操作可用在多種場所但價格較高。目前，光電控制小便器已在一些公共建筑中安裝使用。2.2.3節(jié)水型沐浴器在生活用水中, 淋浴用水約占總用水量的20%-35%。淋浴時因調(diào)節(jié)水溫和不需水擦拭身體時間較長, 若不及調(diào)節(jié)水量會浪費很多水。現(xiàn)在研制使用的節(jié)水型淋浴器包括帶恒溫裝置的冷熱水混合栓式淋浴器, 按設定好的溫度開啟扳手, 既可迅速調(diào)節(jié)溫度, 又可減少調(diào)水時間。帶定量停止水栓的淋浴器, 能自動預先調(diào)好需要的冷熱水量, 如用完已設定好的水量, 即可自動停止, 防止浪費冷水和熱水。改革傳統(tǒng)淋浴噴頭是改革淋浴器的方向之一, 現(xiàn)在已經(jīng)使用的空氣壓水滲氣式噴頭可以節(jié)省一半水量。2.2.4節(jié)水型配水器材對淋浴器采用腳踏控制開關, 大便器采用延時自動沖洗閥沖洗, 給水管道中安裝節(jié)流塞或減壓孔板等, 也能不同程度地起到節(jié)水節(jié)能效果。3.節(jié)水節(jié)能技術3.1節(jié)水新技術3.1.1推廣應用新型節(jié)水設備推廣使用優(yōu)質(zhì)管材、閥門由于鍍鋅鋼管容易生銹，會造成水質(zhì)污染，長時間閑置后再使用時會有銹水放出導致浪費。同時接頭處如果銹蝕也會漏水滲水。如果采用新型管材如鋁塑復合管、鋼塑復合管、不銹鋼管、銅管、PPR管、PE管、PVCU管等就能很好的解決此類浪費問題。閥門也是建筑給排水中最常用的配件之一，其類型和質(zhì)量的好壞也能影響用水的質(zhì)量。一般的，截止閥比閘閥關的嚴，閘閥比蝶閥關得嚴。當同等條件時，我們就應當選用更能夠節(jié)水的閥門。3.1.2推廣使用節(jié)水型衛(wèi)生器具和配水器具一套好的設備能夠對水資源的節(jié)約產(chǎn)生非常大的作用。在選擇節(jié)水型衛(wèi)生器具和配水器具時，除了要考慮價格因素和使用對象外，還要考察其節(jié)水性能的優(yōu)劣。大力推廣使用節(jié)水型衛(wèi)生器具和配水器材是建筑節(jié)水的一個重要方面。3.1.3完善熱水供應循環(huán)系統(tǒng)隨著人們生活水平的提高，小區(qū)集中熱水供應系統(tǒng)的應用也得到了充分的發(fā)展，建筑熱水循環(huán)系統(tǒng)的質(zhì)量也逐漸變得越來越重要了。大多數(shù)集中熱水供應系統(tǒng)存在嚴重的浪費現(xiàn)象，主要體現(xiàn)在開啟熱水裝置后，不能及時獲得滿足使用溫度的熱水，而是要放掉部分冷水之后才能正常使用。3.1.4控制超壓出流在我國現(xiàn)行的建筑給水排水設計規(guī)范中，雖對給水配件和入戶支管的最大壓力做出了一定的限制性規(guī)定，但這只是從防止因給水配件承壓過高而導致?lián)p壞的角度來考慮，并未從防止超壓出流的角度考慮，因此壓力要求過于寬松，對限制超壓出流基本沒有起作用。如果設計時沒有考慮這一方面的話會造成極大的水資源浪費。所以應根據(jù)建筑給水系統(tǒng)超壓出流的實際情況，對給水系統(tǒng)的壓力做出合理限定。3.3中水回用技術中水回用在國外早已應用于實踐。美國、以色列、日本等國，廁所沖洗、園林灌溉、道路保潔、城市噴泉等用水，都大量使用中水。尤其是日本，自20世紀60年代起就開始使用中水，至今已有50 多年的歷史，較大的辦公樓或者公寓大廈都有就地廢水處理設施，主要作廁所沖洗。日本東京市和福岡市都有規(guī)定：新建筑面積在30000 m2 以上，或可回用水量在100 m3/d以上，都必須建造中水回用設施。我國是水資源短缺的國家之一。多年來，我國許多嚴重缺水的大城市如北京、天津、深圳、大連、青島、太原等都先后建立了中水工程設施，取得了可觀的經(jīng)濟社會環(huán)境效益。例如，從1984年起，北京市環(huán)境保護研究所和北京市政設計院先后在機關大院和住宅小區(qū)開展了建筑中水回用的設施研究。截止目前為止，北京已有! 多座建筑中水回用設施在運轉。天津市“七五”期間已對城市污水回用的政策、方案、技術、經(jīng)濟等作了大量研究工作，并制定了相應的實施計劃。隨著我國經(jīng)濟的發(fā)展和人們生活水平的提高，水的短缺問題必將越來越凸現(xiàn)，實施中水回用也必將更有廣泛的現(xiàn)實意義。3.2.1中水回用常規(guī)處理工藝中水回用技術包括生物法和物化法。目前，中水回用常規(guī)處理工藝中，常見的生物處理方法有生物接觸氧化法、活性污泥法等；常用的物化處理方法有混凝沉淀、過濾、活性炭吸附、消毒（紫外、氯氣、臭氧或二氧化氯等）等方法。通常，中水回用需將多種污水處理技術合理組合，即各種水處理方法結合起來深度處理污水，這是因為單一的某種水處理方法一般很難達到回用水水質(zhì)的要求。3.2.2中水回用新工藝（1）MBR工藝，膜生物反應器工藝是將生物處理與膜分離技術相結合而成的一種高效污水處理新工藝，近年來已經(jīng)被逐步應用于城市污水和工業(yè)廢水的處理，在中水回用處理中也得到了越來越廣泛的應用。其優(yōu)點是出水水質(zhì)良好，不會產(chǎn)生衛(wèi)生問題，感官性狀佳，同時處理流程簡單、占地少、運行穩(wěn)定、易于管理且適應性強。由于MBR工藝具備的獨特優(yōu)勢，自20世紀80年代以來在日本等國得到了廣泛應用。目前，日本已有近100處高樓的中水回用系統(tǒng)采用MBR處理工藝。在我國，應用此技術進行廢水資源化的研究始于1993年，目前中水回用的研究領域中取得了階段性研究成果。(2)CASS是在SBR的基礎上發(fā)展起來的，即在SBR的進水端增加了一個生物選擇器，實現(xiàn)了連續(xù)進水，間歇排水。生物選擇器的設置，可以有效地抑制絲狀菌的生長和繁殖，克服污泥膨脹，提高系統(tǒng)的運行穩(wěn)定性。CASS工藝對污染物質(zhì)降解是一個時間上的推流過程，集反應、沉淀、排水與一體，是一個好氧缺氧厭氧交替運行的過程，具有一定的脫氮除磷效果。與傳統(tǒng)的活性污泥法相比，CASS工藝具有建設費用低，運行費用省，有機物去除率高、出水水質(zhì)好，管理簡單、運行可靠，污泥產(chǎn)量低、性質(zhì)穩(wěn)定等優(yōu)點。4.其他節(jié)水節(jié)能設備4.1海水苦咸水利用設備4.1.1膜蒸餾技術隨著膜制備技術的日趨成熟，已逐漸走向工業(yè)化。在能源日益緊張的現(xiàn)代社會，膜蒸餾海水淡化技術無疑具有很大的競爭力。因此膜蒸餾在苦咸水淡化產(chǎn)業(yè)上的得到了廣泛的應用，膜蒸餾與傳統(tǒng)蒸餾相比，有如下優(yōu)點：它不需要復雜的蒸餾系統(tǒng)，且能得到更純凈的餾出液；與一般的蒸發(fā)過程相比，它的單位體積的蒸發(fā)面積大；與反滲透比較，它對設備的要求較低，且過程中溶液濃度變化對海水淡化過程的影響小。因此，膜蒸餾被認為是一種節(jié)能、高效的分離技術，為緩解能源的緊張?zhí)峁┝艘环N簡單有效的技術方法。表(1) 是膜法海水淡化的能耗及費用。在利用太陽能或廢熱的情況下，膜蒸餾所需的能耗僅為反滲透的1/2電滲析的1/5，可從直觀上看到膜蒸餾技術的節(jié)能性。表（1）膜法海水淡化的能耗及費用 膜法海水淡化的能耗（kWh/m3）造水費用(日元/m3)造水規(guī)模(d/m3)反滲透約7約20020000膜蒸餾約12約3（利用太陽能或廢熱）約250300數(shù)百電滲透約15約7約60020004.1.2風能淡化技術風能海水淡化主要有2種途徑：(1)直接利用風力機輸出的機械能進行海水淡化，可利用的技術有MVC和RO；(2)利用風力發(fā)電機組先將風能轉化為電能，然后利用電能進行海水淡化，可行的技術有MVC、RO和ED。直接將風能用于海水淡化，即利用風力機的旋轉動能直接驅動反滲透泵或蒸汽壓縮單元，還存在一些問題，如風力波動則影響到泵的流量或壓縮機的壓縮穩(wěn)定性等，因此這種直接利用風能的應用比較少。大多數(shù)情況下，可以先利用風能發(fā)電，之后用于海水淡化。風能海水淡化脫鹽技術的選擇取決于給水質(zhì)量和產(chǎn)水質(zhì)量要求。膜法(RO和ED)產(chǎn)水中含鹽量通常高于蒸法(MVC)，而且電滲析法海水淡化能耗較高，通常用于低鹽度(5 00010-6)的苦咸水淡化，但RO法綜合能耗遠遠低于蒸法，具有較大優(yōu)勢。但是，風能海水淡化技術，尤其是風能獨立海水淡化技術還不完全成熟，目前已有的工程多為小型的示范工程，相關研究也處在快速發(fā)展階段，還有待完善。4.2農(nóng)業(yè)用水器具設備變頻控制設備由于實現(xiàn)了自動控制.避免了人工操作.同時也避免了電機的頻繁啟動.節(jié)省了啟動電量.延長了系統(tǒng)的使用壽命.提高了系統(tǒng)運行的穩(wěn)定性，變頻技術現(xiàn)已廣泛用于工業(yè)生產(chǎn)和控制工程中.但用于節(jié)水灌溉上還不多見.本文就變頻技術在節(jié)水灌溉的供水系統(tǒng)中恒壓變流的應用作了一些有益的工作.取得了良好的效果/事實上.采用變頻器不但可實現(xiàn)恒壓變流.還可以實現(xiàn)恒流變壓.甚至變流變壓的供水方式通過軟件編程實現(xiàn).以滿足不同用戶的要求。4.3 熱水系統(tǒng)設計節(jié)水節(jié)能設備4.3.1用太陽能熱水器作為熱水加熱的節(jié)能技術太陽能作為清潔能源是節(jié)能的重要途徑，利用太陽能制備生活熱水，既節(jié)約能源又保護環(huán)境。我國大部分地區(qū)均適合推廣使用太陽能熱水器。太陽能熱水器由集熱器、儲水箱、給水箱、循環(huán)管、循環(huán)泵、配水管等組成，由70年代發(fā)展至今已經(jīng)經(jīng)歷了三個發(fā)展階段：第一階段是箱式集熱器，技術原始、效率低；第二階段是管板式太陽能集熱器，利用傳統(tǒng)集熱技術并加以改進，效率可達40，價格便宜、壽命較長，但熱損失大，冬季和陰天不能使用，易損壞；第三階段是真空管式集熱器，又分玻璃套金屬管式和全玻璃式，基本做到?jīng)]有熱損失，效率提高、受季節(jié)和天氣的影響程度小、壽命更長，但價格相對較高。太陽能熱水器的安裝方式不同，節(jié)能效果也有所區(qū)別。對于多層建筑，太陽能宜分散設置，在樓梯間公共部位設管道井，各戶的太陽能進出水管均設在管井中，每戶的太陽能集熱板、熱水箱設置在屋面。對于高層建筑，除上部幾層可設置分散的太陽能熱水器外，其它層應采用集中供熱的太陽能熱水系統(tǒng)。高層建筑太陽能的利用有直接利用和間接利用。直接利用是把整個屋面均布置成幾組串連集熱的太陽能聚熱板，在樓梯間頂部設水箱間，熱水箱內(nèi)設電輔助加熱設備，熱水采用上供下回，循環(huán)泵設置在水箱間；間接利用是太陽能板集中設置在屋面或與景觀相結合，設置在小區(qū)內(nèi)的道路架空間上面，換熱器熱水箱設在地下室設備間內(nèi)，制備好的熱水再用變頻泵送到各用戶。4.3.2熱泵技術地源熱泵是一種利用淺層和深層的大地能量。包括土壤、地下水、地表水等天然能源作為冬季熱源和夏季冷源，然后再由熱泵機組向建筑物供冷供熱的系統(tǒng)，地源熱泵技術充分利用可再生能源，是一項值得大面積推廣的建筑節(jié)能技術。目前，地源熱泵技術主要用于中央空調(diào)系統(tǒng)，而在給排水設計主要用于熱水供應。地源熱泵熱水系統(tǒng)由低溫熱源、水源熱泵儲(換)熱設備、熱水管網(wǎng)、輔助熱源(有時需要)組成。地源熱泵熱水系統(tǒng)主要有：(1)按是否由熱泵機組直接供給可分為：直接供水、間接供水：(2)按熱泵機組用途可分為：獨立熱水系統(tǒng)熱水與空調(diào)聯(lián)合系統(tǒng)。地源熱泵熱水系統(tǒng)節(jié)能表現(xiàn)在以下三方面：(1)熱泵的輸出功率大于輸入功率；(2)利用低溫(品位)