雨水回用系統(tǒng)在綠色體育建筑設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

潘孝輝　方火明

(浙江大學(xué)建筑設(shè)計(jì)研究院有限公司，浙江 杭州　310028)

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雨水回用系統(tǒng)在綠色體育建筑設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

潘孝輝方火明

(浙江大學(xué)建筑設(shè)計(jì)研究院有限公司，浙江 杭州310028)

根據(jù)舟山市體育場項(xiàng)目的用水特點(diǎn)，確定將雨水回用作為綠化用水及廣場、道路澆灑水源，并進(jìn)行了水量平衡計(jì)算分析，闡述了該雨水回用系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方式，指出雨水回用系統(tǒng)具有良好的經(jīng)濟(jì)、生態(tài)環(huán)境及社會(huì)綜合效益。

雨水回用系統(tǒng)，綠色建筑設(shè)計(jì)，水量平衡計(jì)算，經(jīng)濟(jì)效益

我國國土廣袤，水資源總量比較豐富，但人均水資源較貧乏且部分地區(qū)水質(zhì)不盡人意。據(jù)相關(guān)資料統(tǒng)計(jì)，全國幾百個(gè)大中型城市，其中有一半以上缺水，缺水嚴(yán)重的城市竟占到1/6以上[1]。浙江省雖然整體上水資源分布廣泛，水量豐富，但由于水污染等原因，導(dǎo)致可用水資源并不豐裕甚至短缺，屬于水質(zhì)性缺水區(qū)域。目前，缺水問題已經(jīng)對我國生態(tài)、經(jīng)濟(jì)及社會(huì)發(fā)展造成了不利影響。因此，節(jié)約用水和使用替代傳統(tǒng)水源的非傳統(tǒng)水源就顯得很有必要。雨水回用系統(tǒng)就是這種非傳統(tǒng)水源形式之一，它的推廣和應(yīng)用可以一定程度上緩解和解決我國的缺水問題。

目前，中央和各地地方政府比較重視綠色建筑設(shè)計(jì)，而作為綠色建筑設(shè)計(jì)中很重要的一項(xiàng)，雨水回用系統(tǒng)也得到了大力的推廣和應(yīng)用，比如在北上廣深等地，雨水回用系統(tǒng)的應(yīng)用已經(jīng)取得了頗為顯著的效果[2]。

雨水收集回用系統(tǒng)，就是利用雨水管網(wǎng)將雨水收集后，按照不同的需求對收集的雨水進(jìn)行處理后達(dá)到符合設(shè)計(jì)使用標(biāo)準(zhǔn)的系統(tǒng)。多數(shù)雨水收集回用系統(tǒng)由棄流過濾系統(tǒng)、蓄水系統(tǒng)、凈化系統(tǒng)組成?？茖W(xué)、合理、高效地利用雨水資源，不僅可以緩解城市缺水，而且能涵養(yǎng)與保護(hù)水資源、控制城市水土流失，減少水澇，控制城市地下水超采帶來的漏斗效應(yīng)與沉降，減輕水體污染以及改善城市生態(tài)環(huán)境。

1　項(xiàng)目概況

舟山市體育場位于舟山市體育文化區(qū)，用地面積112 724 m2，總建筑面積16 912 m2。

舟山地區(qū)淡水資源缺乏，但降水量充沛。表1為舟山市2007年—2014年內(nèi)各月及年降雨量統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)。

表1　舟山市2007年—2014年各月及年降雨量　mm

對表1數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算分析可知，舟山市年平均降水量約為1 398.6 mm，年降水量豐富，適于采用雨水回用系統(tǒng)作為非傳統(tǒng)水源部分替代傳統(tǒng)水源[3-10]。

2　水量平衡計(jì)算分析

2.1需水量計(jì)算

本項(xiàng)目為體育場建筑，使用人數(shù)極不穩(wěn)定；用于室外綠化灌溉及廣場與道路沖洗的水量較大且對水質(zhì)要求不高，降水收集儲(chǔ)存后經(jīng)一般處理即可滿足使用要求。 另據(jù)《浙江省綠色建筑設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》規(guī)定，綠色建筑綠化灌溉及廣場與道路沖洗等應(yīng)優(yōu)先考慮使用非傳統(tǒng)水源。經(jīng)綜合考慮，本項(xiàng)目將處理后的雨水用于綠化灌溉及廣場與道路沖洗。

1)綠化灌溉用水量。

據(jù)相關(guān)規(guī)范[11]規(guī)定，綠化澆灌用水按澆灌面積2 L/(m2·d)計(jì)算；年平均灌溉水量按0.28 m3/(m2·年)計(jì)算。本項(xiàng)目綠地面積為11 550 m2。綠化澆灌日用水量Qd=2×11 550/1 000=23.1 m3/d；綠化澆灌年用水量QT=0.28×11 550=3 234 m3/年。

2)道路、廣場澆灑用水量。

據(jù)相關(guān)規(guī)范[11]規(guī)定，道路、廣場澆灑用水按澆灑面積0.2 L/(m2·次)計(jì)算。年澆灑次數(shù)按30 d計(jì)算。本項(xiàng)目道路、廣場面積約28 181 m2。道路、廣場一次沖洗用水量:W=28 181×0.2/1 000=5.64 m3/次。道路、廣場沖洗年用水量:Q道路=5.64×30=169.2 m3/年。

3)總用水量。

總用水量Q總=QT+Q道路=3 234+169.2=3 403.2 m3/年。

2.2可收集降水量計(jì)算

舟山市2007年—2014年平均降雨量為1 398.6 mm。本項(xiàng)目建筑屋頂面積14 533.8 m2，硬質(zhì)路面及廣場面積為28 181 m2。本設(shè)計(jì)收集屋面、硬質(zhì)路面及廣場等部位的雨水用作雨水回用系統(tǒng)水源，據(jù)相關(guān)規(guī)范[12]規(guī)定，雨水設(shè)計(jì)徑流總量公式為：

W=αβψhA。

其中，W為雨水設(shè)計(jì)徑流總量，m3；α為季節(jié)折減系數(shù)，取0.85；β為初期棄流系數(shù)，硬質(zhì)路面及廣場取0.8，屋面取0.9；ψ為雨水徑流系數(shù)：硬質(zhì)路面及廣場、屋面取0.9；h為設(shè)計(jì)降雨厚度，mm；A為匯水面積，ha。

經(jīng)計(jì)算，本項(xiàng)目可收集降水量為3 811 m3/年。

2.3水量平衡分析

經(jīng)計(jì)算，本項(xiàng)目可收集降水總量為3 811 m3/年。

所需用水量(用于綠化澆灌及道路廣場沖洗)為3 403.2 m3/年。

綜上可知，本項(xiàng)目可收集的降水量多于所需水量，因此將收集的雨水經(jīng)處理后替代自來水用于綠化澆灌、道路和廣場沖洗是可行的。

3　雨水回用系統(tǒng)設(shè)計(jì)

本項(xiàng)目雨水回用系統(tǒng)具體工藝流程如圖1所示。

本項(xiàng)目設(shè)計(jì)的雨水回用系統(tǒng)工藝流程為：雨水管網(wǎng)將屋面、硬質(zhì)路面及廣場等部位雨水收集經(jīng)初期棄流后進(jìn)入雨水蓄水池貯存。儲(chǔ)存的雨水經(jīng)提升進(jìn)入地埋式一體化處理裝置，對雨水中的 COD，SS及其他少量污染物做進(jìn)一步處理，處理消毒后，最終進(jìn)入清水水箱儲(chǔ)存?zhèn)溆?。清水水箱?nèi)設(shè)置變頻供水裝置一套，將清水加壓送至用水點(diǎn)使用。

本項(xiàng)目采用地埋式一體化處理設(shè)備，集完整過濾、排污、投藥消毒系統(tǒng)為一體，設(shè)備處理能力為10 m3/h。

蓄水池采用PP成品模塊水池，蓄水池按10 d最大用水量來計(jì)算有效容積。經(jīng)計(jì)算，蓄水池容量為250 m3，清水水箱容量為15 m3。

4　經(jīng)濟(jì)效益分析

4.1運(yùn)營費(fèi)用計(jì)算

1)設(shè)備能耗費(fèi)用:設(shè)備每小時(shí)耗電量為2.6 kW·h，舟山當(dāng)?shù)仉娰M(fèi)0.589元/(kW·h)，設(shè)備處理能力為10 m3/h。故設(shè)備能耗費(fèi)用=2.6×0.589/10=0.153元/t水。

2)藥劑費(fèi)用。按每處理1 t水0.02元計(jì)。

3)運(yùn)行成本總費(fèi)用計(jì)算:設(shè)備能耗費(fèi)+藥劑費(fèi)=0.153+0.02=0.173元/t水。

4.2經(jīng)濟(jì)效益計(jì)算分析

本項(xiàng)目雨水收集回用系統(tǒng)土建及設(shè)備安裝一次性固定投資30萬元。

1)設(shè)備年運(yùn)行費(fèi)用:據(jù)計(jì)算，本項(xiàng)目設(shè)計(jì)擬用雨水回用系統(tǒng)供水的總需水量為3 403.2 m3/年，按照設(shè)備能耗費(fèi)用0.173元/t水計(jì)算，一年運(yùn)行的總費(fèi)用為：3 403.2×0.173=588.8元。

2)市政供水費(fèi)用:若用水全部采用市政供水，按舟山地區(qū)市政供水3.6元/t水計(jì)算，得出節(jié)約的水費(fèi)為3 403.2×3.6=12 251.5元/年。

3)該系統(tǒng)在投產(chǎn)使用后每年能夠省下的費(fèi)用:年節(jié)省費(fèi)用=12 251.5-588.8=11 662.7元/年。

4)投資回收年限。投資回收年限=300 000/11 662.7=25.7年。

5　結(jié)語

舟山市體育場項(xiàng)目采用雨水回用系統(tǒng)作為綠化用水及廣場、道路澆灑水源，對該系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)效益進(jìn)行分析，結(jié)果表明：該雨水回用系統(tǒng)每年可節(jié)約自來水量約3 403 m3，約25.7年內(nèi)可以回收成本，具有良好的經(jīng)濟(jì)、生態(tài)環(huán)境及社會(huì)綜合效益。

[1]錢茜，王玉秋.我國中水回用現(xiàn)狀及對策[J].再生資源研究,2003(1):27-30.

[2]劉金生.中水回用系統(tǒng)在校園內(nèi)的應(yīng)用探討——以浙江建設(shè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院為例[J].科技通報(bào),2011(11)：895-898.

[3]浙江省統(tǒng)計(jì)局.2008浙江統(tǒng)計(jì)年鑒[M].北京：中國統(tǒng)計(jì)出版社,2008.

[4]浙江省統(tǒng)計(jì)局.2009浙江統(tǒng)計(jì)年鑒[M].北京：中國統(tǒng)計(jì)出版社,2009.

[5]浙江省統(tǒng)計(jì)局.2010浙江統(tǒng)計(jì)年鑒[M].北京：中國統(tǒng)計(jì)出版社,2010.

[6]浙江省統(tǒng)計(jì)局.2011浙江統(tǒng)計(jì)年鑒[M].北京：中國統(tǒng)計(jì)出版社,2011.

[7]浙江省統(tǒng)計(jì)局.2012浙江統(tǒng)計(jì)年鑒[M].北京：中國統(tǒng)計(jì)出版社,2012.

[8]浙江省統(tǒng)計(jì)局.2013浙江統(tǒng)計(jì)年鑒[M].北京：中國統(tǒng)計(jì)出版社,2013.

[9]浙江省統(tǒng)計(jì)局.2014浙江統(tǒng)計(jì)年鑒[M].北京：中國統(tǒng)計(jì)出版社,2014.

[10]浙江省統(tǒng)計(jì)局.2015浙江統(tǒng)計(jì)年鑒[M].北京：中國統(tǒng)計(jì)出版社,2015.

[11]GB 50555—2010，民用建筑節(jié)水設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)[S].

[12]GB 50400—2006，建筑與小區(qū)雨水利用工程技術(shù)規(guī)范[S].

Application of rainwater collection and reuse system in green sports building design

Pan XiaohuiFang Huoming

(Zhejiang University Building Design Academy Co., Ltd, Hangzhou 310028, China)

According to Zhoushan gym project water usage features, the paper determines to treat rainwater collection as greening water and square and road watering sources, carries out water balance calculation analysis, describes the design of rainwater collecting system, which has good economic, ecological and social benefits.

rainwater collecting system, green building design, water balance calculation, economic benefits

1009-6825(2016)25-0178-03

2016-06-22

潘孝輝(1983- )，男，工程師；方火明(1983- )，男，工程師

TU991.64

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