【精彩分享】建筑给水排水系统节能设计要求

国家标准《公共建筑节能设计标准》（GB 50189—2005）全面修订增加了给水排水节能设计要求。节水与节能是密切相关的，为节约能耗、减少水泵输送的能耗，应合理设计给水、热水、排水系统，正确计算用水量及合理选用水泵等设备，通过节约用水达到节能的目的。集中热水系统是给水排水设计的主要能耗系统，在设计时应注意热源的选择、水加热或换热站室布置位置、管道布置和保温等设计，力求减少热损失，从而达到降低能耗的目的。

我国建筑用能约占全国能源消费总量的27.5%，并将随着人民生活水平的提高逐步增加到30%以上。在公共建筑的全年能耗中，供暖系统的能耗约占40%~50%，照明能耗占30%~40%，其他用能设备约占10%~20%。公共建筑在围护结构、供暖空调系统、照明、给水排水以及电气等方面，有较大的节能潜力。

《公共建筑节能设计标准》（GB 50189—2005）全面修订版中增加了给水排水、电气和可再生能源应用的相关内容，提出了节能设计要求。笔者参加了该标准修订编制工作，本文向读者介绍该标准中给水排水系统节能设计的主要内容，在给水排水系统设计满足安全、卫生、适用的前提下，同时应注意满足节水、节能的设计要求。

建筑给水排水专业的节能要点是给水泵的能耗和集中热水系统的能耗。

1 节水与节能

节水与节能是密切相关、存在着内在联系的关系。为节约能耗、减少水泵输送的能耗，应合理设计给水、热水、排水系统，正确计算用水量，合理选用水泵等设备，通过节约用水达到节能的目的。

1.1 合理选用用水定额

合理设计给水、热水、排水系统，正确计算用水量，首先应根据工程项目的功能、使用人数等，合理选用用水定额。国家现行标准《建筑给水排水设计规范》（GB 50015—2003，2009年版）表3.1.10列出了最高日用水定额、小时变化系数等。当使用人数（或单位）较多时应选用较小的用水定额和较大的小时变化系数计算最高日和最大时用水量；当使用人数（或单位）较少时应选用较大的用水定额和较小的小时变化系数计算最高日和最大时用水量。例如，1 500床的三级甲等医院工程项目，属超大型医院，使用人数（或单位）较多，计算最高日用水量、最大时用水量时，应选用最高日用水定额的下限值100 L/（床·d），小时变化系数选用2.5。如果仍选用最高日用水定额的上限值200 L/（床·d）计算最高日用水量就不合理了，最高日用水量翻倍增加，导致给水水箱容积过大、给水泵的流量增加、给水管道管径加大等，且由于给水泵的流量增加，用电功率增加，能耗增加，不符合节能设计要求。所以，设计人员应根据工程项目的功能、使用人数（或单位）等，合理选用用水定额，节约用水，继而减少能耗。

《民用建筑节水设计标准》（GB 50555—2010）表3.1.2列出了平均日生活用水节水用水定额，全年用水量计算、非传统水源利用率计算等应按《民用建筑节水设计标准》(GB 50555—2010)有关规定执行。需要注意建筑功能或给水设备的实际使用时间、使用天数，不能一概按365天计算全年用水量，如办公楼的使用天数应减去休息日，又如冷却塔的使用时间段与空调系统使用时间一致。

1.2 计量要求

《公共建筑节能设计标准》(GB 50189—2005)修订版要求：“应根据不同建筑类型、不同用水部门和管理要求分设计量水表”，“有计量要求的水加热、换热站室，应安装热水表、热量表、蒸汽流量计或热源计量表”。

《民用建筑节水设计标准》(GB 50555—2010)对设置用水计量水表的位置作了明确要求。冷却塔循环冷却水、游泳池和游乐设施、空调冷热水系统等补水管上需要设置用水计量表；公共建筑中的厨房、公共浴室、洗衣房、锅炉房、建筑物引入管等有冷水、热水量计量要求的水管上都需要设置计量水表，控制用水量，达到节水、节能要求。

有集中供应热水系统时，对于热源有计量要求的水加热、换热站室，应安装热水表、热量表、蒸汽流量计或热源计量表。通过对热媒、热源计量以便控制热媒或热源的消耗，落实到节约用能。

当集中供应热水系统热媒采用热媒水，水加热、热交换站室的热媒水仅需要计量用量时，可在热媒管道上安装热水表，计量热媒水的使用量。水加热、热交换站室的热媒水需要计量热媒水耗热量时，在热媒管道上需要安装热量表。热量表是一种适用于测量在热交换环路中，载热液体所吸收或转换热能的仪器，通过测量热媒流量和焓差值来计算出热量损耗。在水加热、换热器的热媒进水管和热媒回水管上安装温度传感器，进行热量消耗计量。热水表仅可以计量热水使用量，但是不能计量热量的消耗量，故热水表不能替代热量表。

集中供应热水系统热媒为蒸汽时，在蒸汽管道上需要安装蒸汽流量计进行计量。当集中供应热水系统水加热的热源为燃气或燃油时，需要设燃气计量表或燃油计量表进行计量。

2 给水系统设计降低能耗

《公共建筑节能设计标准》(GB 50189—2005)修订版要求：“给水系统应充分利用城镇给水管网或小区给水管网的水压直接供水。经批准认可时可采用叠压供水系统。”

为了节约能源，并减少生活饮用水水质被污染，除了有特殊供水安全要求的建筑以外，建筑物底部的楼层应充分利用城镇给水管网或小区给水管网的水压直接供水。当城镇给水管网或小区给水管网的水压和（或）水量不足时，应根据卫生安全、经济节能的原则选用贮水调节和（或）加压供水方案。在征得当地供水行政主管部门及供水部门批准认可时，可以采用直接从城镇给水管网吸水的叠压供水系统。

为避免因水压过高引起的用水浪费，给水系统应竖向合理分区，每区供水压力≤0.45 MPa，合理采取减压限流的节水措施，分区内低层部分的用水点处供水压力≤0.20 MPa。

《公共建筑节能设计标准》(GB 50189—2005)修订版要求：“二次加压泵站的数量、规模、位置和泵组供水水压应根据城镇给水条件、小区规模、建筑高度、建筑物的分布、使用标准、安全供水和降低能耗等因素合理确定。”给水加压站位置与能耗也有很大的关系，如果位置设置不合理，会造成浪费能耗。随着建筑行业的发展，建筑小区趋向越来越大，用地红线内的建筑群增多，为降低给水能耗，应合理布置二次加压泵站的位置，宜设于服务范围的中心区域。例如，某6层楼的酒店工程项目，建筑物长400余米，而给水泵房设于建筑物的端头，给水泵的扬程需要满足最远用水点的给水压力，造成了靠近泵房的用水点给水压力超过了用水点处供水压力，必须减压，浪费了能源。如果将给水泵房设计在建筑的中间部位，可以降低给水泵的扬程，降低能耗。所以，给排水设计人员应注意这方面的问题。

《公共建筑节能设计标准》(GB 50189—2005)修订版要求：“变频调速泵组应根据用水量和用水均匀性等因素合理选择搭配水泵及调节设施，宜按供水需求自动控制水泵启动的台数，保证在高效区运行。”变频泵的使用已经有很多年了，但是用了变频泵不一定就是节能的。所以强调“应根据用水量和用水均匀性等因素合理选择搭配水泵及调节设施”，合理选用变频泵，合理选用变频泵组，使变频泵、变频泵组运行在高效区内。建议给水流量>10 m3/h时，变频泵组工作水泵由2台以上水泵组成比较合理，泵组最多不多于5台水泵。设计可以根据公共建筑的用水量，用水的均匀性合理选择大泵、小泵搭配，泵组也可以配置气压罐，供小流量用水，避免水泵频繁启动，以降低能耗。

由悉地国际设计顾问（深圳）有限公司主编的CECS标准《数字集成全变频恒压控制供水设备应用技术规程》（已经通过送审稿审查），将数字集成全变频控制恒压供水设备中的每台水泵均独立配置一个数字集成水泵专用变频控制器，根据系统流量变化自动调节水泵转速，并实现多台工作泵运行情况下的效率均衡，无论系统运行工况如何变化及设备使用场合多么不同，水泵始终在高效区运行，不会出现能耗浪费现象，与普通继电器电路单变频控制恒压供水设备相比，采用数字集成全变频水泵专用控制技术的恒压供水设备具有更理想的节能效果。

3 给水泵节能限定值

《公共建筑节能设计标准》(GB 50189—2005)修订版要求：“给水泵应根据给水管网水力计算结果选型，并应保证设计工况下水泵效率处在高效区。给水泵的效率不应低于国家标准《清水离心泵能效限定值及节能评价值》(GB 19762—2007)规定的泵节能评价值。”

给水系统设计应该根据《建筑给水排水设计规范》(GB 50015—2003,2009年版)、《民用建筑节水设计标准》(GB 50555—2010)的规定，正确计算给水泵的流量、扬程，选用保证设计工况下水泵效率处在高效区的给水泵。给水泵是耗能设备，常年工作，水泵产品的效率对节约能耗起着关键作用，应选择符合现行标准《清水离心泵能效限定值及节能评价值》(GB 19762—2007)规定、通过节能认证的水泵产品，以节约能耗。

现行国家标准《清水离心泵能效限定值及节能评价值》(GB 19762—2007)规定了“泵能效限定值”、“泵目标能效限定值”和“泵节能评价值”。其中“泵能效限定值”、“泵目标能效限定值”是强制性的，“泵节能评价值”是推荐性的，“泵节能评价值”是指在标准规定测试条件下，满足节能认证要求应达到的泵规定点的最低效率。“泵节能评价值”比“泵能效限定值”和“泵目标能效限定值”要求更高，故要求所选用的给水泵效率不应低于国家标准“泵节能评价值”。

《清水离心泵能效限定值及节能评价值》(GB 19762—2007)给出了泵节能评价值的计算方法，水泵比转速按下式计算：

计算得出比转数后，查《清水离心泵能效限定值及节能评价值》(GB 19762—2007)中的图表，即可计算得出“泵规定点效率值”、“能效限定值”和“节能评价值”。

笔者参照《建筑给水排水设计手册》中IS型单级单吸水泵、TSWA型多级单吸水泵和DL型多级单吸水泵的流量、扬程、转速数据，通过计算比转数和查图表，得出给水泵节能评价值，见表1~3（表中列出了节能评价值大于50%的水泵规格），供读者参考。

表1 IS型单级单吸给水泵节能评价值

表2 TSWA型多级单吸离心给水泵节能评价值