首页 > 论文范文 > 工程工业论文 > 建筑工程论文 > 建筑工程学论文 > 高层绿色建筑给排水节能设计方案

高层绿色建筑给排水节能设计方案

2025-05-19 67 上传者：管理员

摘要：为了提升高层绿色建筑的给排水节能效果，通过介绍高层绿色建筑给排水节能设计方案的内容，分析了建筑给水系统水源与用水量的科学设计、基于变频泵的给排水节能设计策略、建筑雨水排水系统的有效开发，以及具体工程项目案例中的建筑雨水利用、小区中水系统开发、太阳能热水系统安装等实施细节。研究结果表明：通过综合考虑水源选择、用水量控制、变频泵技术的应用、雨水排水与利用系统的开发，以及太阳能热水系统的安装，能够显著降低高层绿色建筑的给排水能耗，提高水资源利用效率。该设计方案不仅符合绿色建筑的发展理念，还能为类似工程项目提供有益的参考和借鉴，对于推动建筑行业节能减排和可持续发展具有重要意义。

关键词：
排水系统
给排水
绿色建筑
节能减排
高层建筑
加入收藏

高层建筑给排水系统的复杂性在于其供水距离长､管道多､设备复杂,且需要满足各类用户的用水需求｡传统的给排水系统往往存在超压出流､管道漏水､能耗高等问题,不仅增加了运行成本,也对环境造成了负担｡因此,本次研究不仅是响应国家节能减排政策的需要,也是提升建筑居住舒适度和可持续性的关键[1]｡

绿色建筑作为一种综合性的建筑理念,旨在最大程度地减少建筑物的负面环境影响,提高资源利用效率｡给排水节能设计作为绿色建筑的重要组成部分,其核心在于通过优化系统设计､选用高效设备､应用节水技术等措施,实现水资源的节约和能源的降低[2]｡下文将对此展开设计｡

1、高层绿色建筑给排水节能设计

1.1建筑给水系统水源与用水量设计

用水量设计需根据建筑的功能分区､人员密度和用水标准进行详细计算｡根据建筑内各用水点的用水标准和规模,统计出日用水量､最大时用水量和平均用水量[3]｡例如,办公区域､商业区域､餐饮区域等,每个区域的用水量根据其功能和人员数量进行计算[4]｡根据建筑高度和功能需求,将建筑分为不同的供水区域,每个区域采用不同的供水方式和压力控制,以确保供水的稳定性和节能性｡日用水量Qd,根据各用水点的用水标准和人员数量计算得出:

式中:Qi代表第i个用水点的日用水量;n代表用水点的数量｡最大时用水量Qh考虑用水高峰期的用水量,通常根据日用水量的百分比进行计算:

式中:η代表高峰系数｡峰系数通常取1.5左右,具体数值需根据建筑实际情况确定｡洗涤废水管道计算秒流量qu的表达式为:

式中:Np代表卫生器具当量数;qmax代表最大用水器具的流量,通常取1.0L/s(洗涤废水)或1.5L/s(粪便污水)｡以上公式为高层绿色建筑给排水节能设计方案中水源与用水量设计的基础｡

1.2基于变频泵的给排水节能设计

在高层建筑中,由于楼层高度差异大,通常需要分区供水[5]｡变频泵可以根据不同分区的用水需求,自动调节输出流量和压力,确保各区供水稳定且节能[6]｡通过压力传感器监测系统压力,变频器根据压力变化调整电机转速,使系统压力保持在设定范围内,避免超压或欠压现象｡在变频泵节能设计中,需要明确流量与流速的关系:

式中:Q代表流量;n代表转速;k1代表流量与转速的比例系数｡压力与转速关系为:

式中:H代表压力(扬程);k2代表压力与转速的平方比例系数｡功率与转速关系为:

式中:P代表功率;k3代表功率与转速的立方比例系数｡根据系统最大用水量､最大压力需求以及变频泵的性能曲线,选择合适的变频泵型号和数量｡结合上述内容,针对不同生活分区和雨水回用需要,对其给水､消防主要设备进行合理配置,如表1所示｡

表1给水､消防主要设备配置

1.3建筑雨水排水系统开发

有效的雨水排水系统不仅能够确保建筑内外环境的干燥与整洁,还能通过雨水回收再利用,实现水资源的节约与循环利用[7]｡为满足需求,管道材质应选用耐腐蚀､耐磨损､易维护的材料｡集水池的大小应根据建筑雨水收集量､处理能力及后续利用需求进行确定｡集水池应设置溢流口,以防止雨水过多时溢出造成污染｡雨水收集量可表示为:

式中:Qy代表雨水收集量;A代表收集面面积;Ph代表平均降雨强度;tj代表降雨历时｡集水池容量可依据下述公式设计:

式中:Vj代表集水池容积;Qmax代表设计最大雨水流量;Td代表设计雨水滞留时间;Vs代表安全容积｡

雨水进入处理系统前,需经过过滤､除杂等预处理步骤,以去除雨水中的大颗粒杂质､树叶等｡预处理后的雨水需经过深度处理,如混凝､沉淀､过滤､消毒等步骤,以确保水质达到再利用标准｡处理过程中应设置水质监测点,实时监测水质变化,确保处理效果[8]｡

2、高层建筑工程项目概况与实施

2.1概况

本工程包含两幢主要地面建筑物｡A-1幢与SY-1及A-3共同构成商务办公区域,其中SY-1与A-3以裙房形式相连｡A-1幢建筑共21层,高达81.7m

另一幢为A-2幢,此建筑为一栋28层的办公大楼,总高度达到99.5m｡其首层为地下空间入口及商店,二层及以上均为写字楼｡其中A-2幢的首层层高达5.0m,其余楼层则为3.50m｡

本工程的地下部分设有3层,主要用作地下车库和设备用房,地下结构深度达到13.80m｡

2.2建筑雨水利用设计方案

本设计方案旨在高效､安全地利用建筑雨水资源,通过科学规划与合理选择,实现雨水资源的最大化利用与环境保护的双重目标｡设计方案如图1所示｡

图1建筑雨水利用设计方案

2.3建筑小区中水系统开发

在住宅小区内,给水系统主要负责为多幢住宅楼或小范围社区提供服务｡该系统不仅收集､处理各类生活污水,还通过消毒工序,确保水质达标后,再输送至中水管网进行再利用｡此给水系统具备显著优势:规模较大,能有效应对复杂水质与管线布局的挑战;同时,得益于规模化处理,其成本相对低廉,尤为适合大型公共设施,如住宅区､学校､宾馆及政府机关等｡图2直观展示了该住宅小区中水系统的构成与运作,凸显了其在资源循环利用方面的重要作用｡

图2建筑小区中水系统

2.4太阳能热水系统安装

太阳能热水系统核心由集热器､隔热储水箱､管路､控制系统及固定装置构成｡集热板是关键部件,负责转换太阳能为热能,常固定于平或倾斜屋面｡储水罐用于存储热水,并可根据需求增设辅助热源｡该系统广泛应用于住宅及公共建筑,依据工作模式分为季节､全年及辅助热源全天热水系统;按原理结构则分为平板式､真空管式及集中式储热式｡图3展示了太阳能热水系统的实际应用示例｡

图3太阳能热水系统在建筑中的应用效果

为满足节能需求,在设计中,采用集中集热-集中供水系统,该系统通过集中设置高效集热器阵列,最大化捕捉太阳能并转化为热能｡在此基础上,热能被输送到一个中央储热水箱中,实现热水的集中储存｡此安装方式不仅简化了每户的热水供应设备,还提高了系统的整体能效与可靠性｡中央控制系统智能调配热水供应,确保稳定供给,满足建筑群内各用户的热水需求,展现了太阳能利用的高效与便捷｡图4为太阳能热水器的集中供热与供水安装方式｡

图4建筑太阳能热水器的集中供热-供水方式

3、节能效果分析

按照设计的方案,进行建筑给排水工程的节能设计,对设计方案应用前､后的综合效果进行分析,其结果如表2所示｡

表2节能效果综合分析

4、结论

根据上述结果,得到实验结论:

(1)通过本文设计的节能技术在建筑给排水工程中的应用,年用水量实现了显著下降,降幅高达29%｡同时,泵站能耗也大幅降低31%,表明节能技术有效降低了系统的整体能耗｡

(2)节能技术的应用不仅带来了显著的经济效益,还产生了重要的环境效益｡通过提高热水供应效率､引入雨水回收与中水回用系统,本文设计的节能方案有效减少了CO2等温室气体的排放,年减排量估算可达120t｡不仅有助于减轻全球气候变化的影响,还彰显了建筑行业在推动可持续发展方面的重要作用｡

参考文献:

[1]翁振.建筑雨水收集与利用系统在给排水中的应用[J].城市建设理论研究(电子版),2024(35):55-57.

[2]张磊.虹吸式雨水排水技术在建筑给排水施工中的应用研究[J].城市建设理论研究(电子版),2024(35):110-112.

[3]李帅.建筑给排水施工中虹吸式雨水排水技术的应用[J].四川建材,2024,50(12):238-240.