建筑給排水系統(tǒng)節(jié)水設(shè)計(jì)探討

許潔

（甘肅建筑職業(yè)技術(shù)學(xué)院，蘭州 730050）

建筑給排水系統(tǒng)節(jié)水設(shè)計(jì)探討

許潔

（甘肅建筑職業(yè)技術(shù)學(xué)院，蘭州 730050）

我國(guó)屬于水資源短缺國(guó)家，人均水資源占有量?jī)H為世界人均水資源占有量的1/4，且分布不均衡[1]。隨著我國(guó)城鎮(zhèn)化建設(shè)速度的加快，城市人口和規(guī)模不斷膨脹，城市面臨的水資源壓力將越來(lái)越大，節(jié)水和水資源再利用迫在眉睫。在分析建筑給排水節(jié)水戰(zhàn)略意義的基礎(chǔ)上，重點(diǎn)從給水排水方式的選擇、管材配件選用、節(jié)水設(shè)備推廣和中水利用等方面，探討了建筑節(jié)水思路及技術(shù)措施。

水資源；建筑給排水；節(jié)水；變頻調(diào)速；疊壓供水

0 引言

當(dāng)前我國(guó)的城鎮(zhèn)化建設(shè)受到水資源狀況的嚴(yán)重制約。保護(hù)好、利用好水資源，增強(qiáng)用戶節(jié)約用水意識(shí)，提高城市節(jié)約用水水平，降低水資源消耗，促進(jìn)城市節(jié)水減排，是建設(shè)環(huán)境友好型城市最核心的任務(wù)[2]。

1 建筑給水排水節(jié)水的戰(zhàn)略意義

水是人類生存不可缺少的重要能源。不僅發(fā)展中國(guó)家和欠發(fā)達(dá)國(guó)家因?yàn)槌鞘谢M(jìn)程過(guò)快和氣候變暖將面臨水資源日益短缺的問(wèn)題，即使在工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家，城市水資源危機(jī)也愈演愈烈。而我國(guó)不僅水資源貧乏且區(qū)域分布、水量分布、季節(jié)分布等不均，多地已顯現(xiàn)水資源危機(jī)。我國(guó)采取的諸如南水北調(diào)等多項(xiàng)長(zhǎng)距離調(diào)水工程，不僅成本過(guò)高，還對(duì)水生態(tài)產(chǎn)生負(fù)面影響。國(guó)外發(fā)達(dá)國(guó)家的經(jīng)驗(yàn)表明，有更經(jīng)濟(jì)且對(duì)生態(tài)環(huán)境影響更小的解決方案可以替代長(zhǎng)距離調(diào)水。例如，紐約市通過(guò)將舊抽水馬桶全部改為節(jié)水馬桶后，在11年期間，僅花費(fèi)長(zhǎng)距離調(diào)水工程5%的費(fèi)用就解決了水危機(jī)問(wèn)題，起到了高成本長(zhǎng)距離調(diào)水工程達(dá)不到的效果[2]。顯而易見(jiàn)，面對(duì)水資源短缺問(wèn)題日益嚴(yán)峻的形勢(shì)，提高水資源的使用率，減少水資源的消耗更為經(jīng)濟(jì)、有效。在我國(guó)水資源構(gòu)成中，雖然城市居民生活用水只占13%，但我國(guó)人口基數(shù)大，隨著城鎮(zhèn)化進(jìn)程的加速，城鎮(zhèn)人口還會(huì)急劇增加，生活用水量將是驚人的。在建筑中大力推廣給排水節(jié)水技術(shù)，回收利用高質(zhì)量的中水，降低新鮮自來(lái)水用量，減少污水排放量，將起到明顯的節(jié)水減排效果。將來(lái)，這些措施將成為大規(guī)模城市可持續(xù)發(fā)展的重要保障，水資源利用效率也將成為評(píng)定綠色建筑的重要標(biāo)準(zhǔn)[3]。

2 建筑給水排水系統(tǒng)節(jié)水設(shè)計(jì)整體思路

居民生活用水用途不同，并不需要全部滿足生活飲用水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)。因此，本著減少用水量、優(yōu)質(zhì)廢水重復(fù)利用、分質(zhì)供水的節(jié)水思路，從建筑給排水工程設(shè)計(jì)入手，通過(guò)節(jié)水設(shè)計(jì)，加大從源頭上節(jié)約用水力度。再通過(guò)增強(qiáng)居民節(jié)水意識(shí)，推廣使用節(jié)水設(shè)備，提高節(jié)水效果。同時(shí)，對(duì)具備條件的小區(qū)來(lái)說(shuō)，建筑中水系統(tǒng)不失為一種理想的節(jié)水途徑。

3 建筑給水排水系統(tǒng)節(jié)水設(shè)計(jì)

3.1 建筑給水系統(tǒng)節(jié)水設(shè)計(jì)

建筑給水系統(tǒng)在設(shè)計(jì)時(shí)首先要充分考慮市政管網(wǎng)的供水壓力，處于管網(wǎng)前端的多層建筑盡可能直接利用市政管網(wǎng)供水壓力直接供水，對(duì)于更高的建筑或處于管網(wǎng)末端時(shí)，管網(wǎng)壓力不能滿足建筑給水系統(tǒng)要求，此時(shí)則要考慮采用分區(qū)分壓供水方式，高區(qū)通過(guò)加壓系統(tǒng)進(jìn)行供水。目前，我國(guó)普遍采用的管網(wǎng)疊壓供水和變頻調(diào)速供水[4]，可以充分利用市政管網(wǎng)的水壓、降低能耗并減少水質(zhì)二次污染。但采用加壓供水時(shí)，由于供水壓力與用戶用水規(guī)律不可能完全契合，當(dāng)供水壓力超過(guò)配水點(diǎn)所需出水壓力時(shí)，不僅管道系統(tǒng)易損，還導(dǎo)致配水點(diǎn)出水量加大，“跑冒滴漏”現(xiàn)象嚴(yán)重，同時(shí)浪費(fèi)電能。因此在設(shè)計(jì)時(shí)，要合理選擇供水方式，合理分區(qū)，必要時(shí)通過(guò)減壓水箱或減壓閥減小每區(qū)低層管道水壓。

3.2 建筑排水系統(tǒng)節(jié)水設(shè)計(jì)

建筑排水系統(tǒng)排放的污（廢）水按污染種類和污染程度分為生活污水、生活廢水和雨雪水，可以合流排放，也可以分流排放，且各有利弊。單從節(jié)水角度來(lái)說(shuō)，分流排放更有利于優(yōu)質(zhì)廢水的回收重復(fù)使用。在有條件的新建小區(qū)，建議分流排放，洗滌廢水和雨雪水收集起來(lái)，經(jīng)過(guò)中水處理設(shè)備處理后，通過(guò)中水系統(tǒng)輸送到建筑物內(nèi)使用，作為便溺用衛(wèi)生器具的沖洗用水，可以大大節(jié)約新鮮自來(lái)水的消耗，同時(shí)減輕市政排污壓力。

3.3 熱水供應(yīng)系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計(jì)

無(wú)論集中熱水供應(yīng)系統(tǒng)，還是熱水器分戶供熱系統(tǒng)，都存在被迫浪費(fèi)水的現(xiàn)象。究其原因，主要是使用熱水前要排放掉部分冷水才能獲得達(dá)到使用溫度的熱水[5]。如何減少排放的冷水量，需要從設(shè)計(jì)、安裝及使用等多方面考慮，但設(shè)計(jì)人員要把好第一關(guān)，避免設(shè)計(jì)不合理造成的“先天不足”。熱水供應(yīng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)中容易出現(xiàn)的兩個(gè)突出問(wèn)題，一是循環(huán)管路設(shè)計(jì)不合理造成離加熱設(shè)備較遠(yuǎn)的環(huán)路配水點(diǎn)水溫降低，使用時(shí)冷水排放量增大；二是熱水管網(wǎng)設(shè)計(jì)不合理，造成配水點(diǎn)冷熱水的進(jìn)水壓力不平衡，在配水點(diǎn)通過(guò)混合水龍頭調(diào)節(jié)水溫時(shí)不易操作，耗時(shí)長(zhǎng)、排放水量大。因此，在設(shè)計(jì)集中熱水循環(huán)系統(tǒng)時(shí)，應(yīng)兼顧節(jié)水效果與建筑安裝工程成本，優(yōu)化設(shè)計(jì)，合理選擇熱水循環(huán)方式，最大限度地降低冷水排放量。熱水器分戶供應(yīng)熱水時(shí)，應(yīng)盡量縮短熱水器供熱半徑，減少管道熱損失造成的水溫下降。

3.4 推廣應(yīng)用中水工程

3.4.1 中水回用

中水來(lái)源于排水系統(tǒng)，是將生產(chǎn)、生活過(guò)程中產(chǎn)生的生產(chǎn)廢水或生活污（廢）水經(jīng)過(guò)處理，達(dá)到回用水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)后繼續(xù)重復(fù)使用的非飲用水。中水回用既可減少污（廢）水排水量，又能以較低水價(jià)提供水源，其節(jié)水效益有目共睹。但由于中水工程需采用分流制排水系統(tǒng)，還要增加水處理設(shè)施，提高了建筑安裝成本，目前推廣應(yīng)用積極性不高、范圍不廣。如果國(guó)家通過(guò)行政強(qiáng)制措施和鼓勵(lì)政策推行中水回用，用中水取代等量的自來(lái)水，就能節(jié)約大量水資源，是建設(shè)環(huán)境友好型城市的重要方面，社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益均不可小覷。

3.4.2 雨水收集利用

雨水利用是指收集屋面或小區(qū)地面雨水，并根據(jù)雨水水質(zhì)、水量和回用水用途凈化處理達(dá)到水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)后重復(fù)使用的過(guò)程[5]。此舉既可減輕城市雨水排水系統(tǒng)的排水壓力，又能重復(fù)利用水資源。當(dāng)大氣環(huán)境和小區(qū)地面衛(wèi)生狀況較好時(shí)，徑流雨水只受到泥沙等機(jī)械雜質(zhì)的污染，通過(guò)簡(jiǎn)單的處理構(gòu)筑物進(jìn)行物理處理即可達(dá)到回用水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)，處理成本低，中水回應(yīng)效果好?；赜糜晁紫瓤紤]用于綠化、灑掃、車輛沖洗、建筑施工、城市水景等，有時(shí)作為冷卻循環(huán)、沖廁和消防等補(bǔ)充用水，在水資源嚴(yán)重短缺的城市也可進(jìn)行深度處理后作為飲用水水源。

4 節(jié)水設(shè)備的推廣使用

4.1 推廣使用優(yōu)質(zhì)管材、閥門

我國(guó)自來(lái)水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)與發(fā)達(dá)國(guó)家相比差距較大，且由于輸配水過(guò)程防治二次污染措施不到位，自來(lái)水二次污染事件頻發(fā)。而隨著人們生活水平的提高，健康意識(shí)越來(lái)越強(qiáng)烈，對(duì)水質(zhì)的要求越來(lái)越高。為解決這一問(wèn)題，大多住戶采納專家建議，早晨用水前先排放自來(lái)水5 min，造成水資源的極大浪費(fèi)。另外，據(jù)市場(chǎng)調(diào)查，家裝凈水機(jī)每制取1 L純凈水要產(chǎn)生3～4 L廢水，而大多數(shù)用戶卻對(duì)此不甚了解，直接將凈水機(jī)廢水管接入水槽排水管或地漏，不知不覺(jué)中排放大量?jī)?yōu)質(zhì)廢水。因此，欲徹底解決輸配水管道材質(zhì)不理想造成的二次污染和水資源浪費(fèi)，需選用環(huán)保管材，采用鋁塑復(fù)合管、鋼塑復(fù)合管、PP-R管等。同時(shí)，管道“跑、冒、滴、漏”所造成水的浪費(fèi)往往不被人們重視，尤其是公共建筑物內(nèi)，閥門關(guān)閉不嚴(yán)、管道銹蝕漏水、不隨手關(guān)閉水龍頭、沖水閥損壞失修等，都造成極大浪費(fèi)。因此，因地制宜選用合適的管材、閥門等配件，抓好日常管理和檢修，顯得尤為重要。

4.2 選用節(jié)水型衛(wèi)生潔具和配水附件

推廣使用節(jié)水型衛(wèi)生潔具和配水附件是建筑節(jié)水的一項(xiàng)有效措施。隨著城市土地存量減少，土地價(jià)格飆高，建筑物土地成本越來(lái)越大，高層和超高層建筑應(yīng)運(yùn)而生。在高層建筑內(nèi)，建筑給水系統(tǒng)的低層管道承受壓力大，出水速度快、流量大。在配水點(diǎn)水壓相同的前提下，節(jié)水龍頭的節(jié)水效果要明顯優(yōu)于普通水龍頭[4]。因此，建議選用節(jié)水型水箱、節(jié)水龍頭、節(jié)水馬桶等節(jié)水設(shè)備。

5 結(jié)語(yǔ)

建筑節(jié)水是一項(xiàng)系統(tǒng)工程，需要社會(huì)各界共同努力，而專業(yè)工作者更是責(zé)無(wú)旁貸。在設(shè)計(jì)給排水系統(tǒng)時(shí)，應(yīng)首先考慮如何控制配水點(diǎn)超壓出流，減少熱水系統(tǒng)的冷水排放量，并通過(guò)盡可能使用優(yōu)質(zhì)管材、推廣使用節(jié)水器具、加大中水回用率等措施，達(dá)到節(jié)水減排效果，從真正意義上實(shí)現(xiàn)建筑節(jié)水。

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表2 高層建筑抗風(fēng)設(shè)防三層標(biāo)準(zhǔn)

5.2 外包鋼加固方法

分為干式外包鋼加固法和濕式外包鋼加固法兩種。在保證不減小原構(gòu)件截面面積的同時(shí)提高結(jié)構(gòu)件的延性、剛度和承載力。但是此方法用鋼量會(huì)很大、產(chǎn)生較高的維修費(fèi)用。

5.3 預(yù)應(yīng)力加固法

對(duì)建筑結(jié)構(gòu)進(jìn)行預(yù)應(yīng)力鋼筋的使用。此方法可以節(jié)約空間并提高構(gòu)件的承載能力。被廣泛應(yīng)用有混凝土柱和受彎構(gòu)件等。這種方法加固效果極佳而且經(jīng)濟(jì)實(shí)用，缺點(diǎn)是增加了施加預(yù)應(yīng)力的工作。

5.4 改變受力體系加固法

增加受力支點(diǎn)等方法來(lái)改變受力體系。該方法可以大大提高承載能力，結(jié)構(gòu)撓度變形與裂縫寬度。多用于大跨度的建筑結(jié)構(gòu)。

5.5 外部黏鋼加固法

方法是用膠黏劑將鋼板黏在構(gòu)件外部。優(yōu)點(diǎn)是施工周期短，加固之后構(gòu)件的外形幾乎不發(fā)生改變。但是對(duì)施工的工藝要求非常高，必須由專業(yè)人員施工。

6 高層建筑結(jié)構(gòu)中抗風(fēng)設(shè)計(jì)存在的問(wèn)題

6.1 確定設(shè)計(jì)風(fēng)壓等級(jí)

目前還沒(méi)有準(zhǔn)確給出結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)風(fēng)壓等級(jí)，具體的劃分依據(jù)還需要進(jìn)一步的研究和探討。

6.2 確定風(fēng)振系數(shù)

目前確定風(fēng)振系數(shù)的方法是依據(jù)經(jīng)驗(yàn)或者利用過(guò)去實(shí)測(cè)的阻尼比獲得，但是抗風(fēng)設(shè)計(jì)的風(fēng)載荷取的是30～100年的重現(xiàn)期，所以導(dǎo)致目前所用的風(fēng)振系數(shù)偏大。

6.3 層間位移的限值

要根據(jù)業(yè)主的要求來(lái)決定層間位移的取值，層間變形取值法由業(yè)主和設(shè)計(jì)方共同確定。但是，即時(shí)層間位移滿足要求，也有可能發(fā)生個(gè)別構(gòu)件出現(xiàn)大塑性變形甚至局部破壞的情況，多以需要對(duì)關(guān)鍵受力構(gòu)件進(jìn)行局部變形能力驗(yàn)算。

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作者簡(jiǎn)介：陳敏文（1971），男，高級(jí)工程師，畢業(yè)于北京農(nóng)業(yè)工程大學(xué)工民建專業(yè)，研究方向：工程加固。

TU82

A

1673-1093（2015）02-0079-03

許潔（1969），女，副教授，畢業(yè)于長(zhǎng)安大學(xué)給水排水專業(yè)，就職于甘肅建筑職業(yè)技術(shù)學(xué)院，研究方向：建筑給排水。

10.3969/j.issn.1673-1093.2015.02.020

2014-11-10；

2014-11-18