探討應(yīng)用裝配式智慧環(huán)保公廁技術(shù)解決公廁建設(shè)項(xiàng)目難點(diǎn)問(wèn)題

梁剛 梁惠達(dá) 吳結(jié)明

深圳市土地投資開發(fā)中心 廣東 深圳 518000

引言

我市建筑工務(wù)署土地投資開發(fā)中心率先在市屬公園“廁所革命”工程的陽(yáng)臺(tái)山公園公廁試點(diǎn)應(yīng)用裝配式智慧環(huán)保公廁技術(shù)，一定程度解決了施工不便的難題，并縮短了施工周期。同時(shí)，利用智慧控制技術(shù)，優(yōu)化公廁后期運(yùn)維管理模式，以實(shí)現(xiàn)管理的智能化、精細(xì)化和高效化。

1 公廁建設(shè)項(xiàng)目面臨規(guī)劃選址難、施工難度大、建設(shè)周期長(zhǎng)、后期運(yùn)維管理難等諸多問(wèn)題

1.1 市政管網(wǎng)設(shè)施成為制約公廁選址的主要因素

《深圳市“廁所革命”三年行動(dòng)計(jì)劃（2017-2019）》旨在全面提升我市公廁建設(shè)水平。截至2020年底，我市共新建公廁356座，改造提升各類公廁2405座。在實(shí)際建設(shè)過(guò)程中，有些項(xiàng)目特別是新建公廁項(xiàng)目常因市政管網(wǎng)前期規(guī)劃不足或地理位置限制，面臨市政設(shè)施缺失問(wèn)題，導(dǎo)致公廁在建設(shè)前需先修筑各類配套市政設(shè)施，不僅導(dǎo)致綜合成本的增加，而且嚴(yán)重影響工程進(jìn)度，因此市政管網(wǎng)設(shè)施已成為制約公廁選址的重要因素之一。

1.2 山體公園公廁施工難度大

根據(jù)《深圳市發(fā)展和改革委員會(huì)關(guān)于市屬公園“廁所革命”工程可行性研究報(bào)告的批復(fù)》（深發(fā)改〔2018〕282號(hào)），對(duì)其中12個(gè)市屬公園中的50座公廁品質(zhì)進(jìn)行整體提升，其中13座為山體公園。但由于地勢(shì)條件限制，山體公園公廁項(xiàng)目面臨著材料設(shè)備及施工機(jī)具運(yùn)輸難、施工現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境復(fù)雜、施工周期長(zhǎng)的問(wèn)題。

1.3 公廁項(xiàng)目建設(shè)周期長(zhǎng)

目前廁所革命項(xiàng)目多采用傳統(tǒng)的現(xiàn)澆土建施工方式，施工周期較長(zhǎng)。以第一期市屬公園“廁所革命”工程的50座公廁為例，傳統(tǒng)的現(xiàn)澆土建施工方式平均施工周期長(zhǎng)達(dá)8個(gè)月，而裝配式施工技術(shù)可將施工周期縮短為2個(gè)月左右[1]。

1.4 公廁項(xiàng)目后期運(yùn)維管理難

首先，公廁人流量大、使用者素質(zhì)不一，公廁的維護(hù)管理工作強(qiáng)度大，長(zhǎng)期運(yùn)維成本高。其次，傳統(tǒng)運(yùn)維管理模式主要依靠人工，管理方式不便捷。最后，傳統(tǒng)運(yùn)維管理模式下，后期管理人員維護(hù)管理不善、保潔人員工作責(zé)任心不強(qiáng)，經(jīng)常出現(xiàn)公廁環(huán)境不佳、異味重等問(wèn)題，甚至將縮短公廁的使用壽命。

2 裝配式智慧環(huán)保公廁技術(shù)簡(jiǎn)介

2.1 設(shè)備集成技術(shù)

指根據(jù)產(chǎn)品的設(shè)計(jì)需求、性能需求及空間需求來(lái)定制與產(chǎn)品高度吻合的設(shè)備設(shè)施，并通過(guò)集成手段在滿足產(chǎn)品性能指標(biāo)的同時(shí)，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品設(shè)備的高度集成化。裝配式智慧環(huán)保公廁運(yùn)用設(shè)備集成技術(shù)，可充分考慮項(xiàng)目特點(diǎn)，通過(guò)功能優(yōu)化，實(shí)現(xiàn)施工便利性、經(jīng)濟(jì)性。

2.2 全裝配式施工技術(shù)

裝配式智慧環(huán)保公廁的建筑部件，包括結(jié)構(gòu)、裝飾、水電風(fēng)設(shè)施、扶手五金等零配件均可在工廠預(yù)制并組裝完成，大幅降低現(xiàn)場(chǎng)施工難度，減少施工周期，可用于公交站臺(tái)、地鐵站廳、會(huì)展中心等臨時(shí)應(yīng)急性工程。

2.3 空氣凈化技術(shù)

傳統(tǒng)公廁通風(fēng)方式多采用無(wú)組織排風(fēng)或上排風(fēng)，導(dǎo)致廁所異味在天花高處形成封閉循環(huán)，體感臭味明顯。裝配式智慧環(huán)保公廁可采用有組織負(fù)壓排風(fēng)系統(tǒng)，氣流組織方式為上送風(fēng)、下排風(fēng)及便器內(nèi)排風(fēng)，實(shí)現(xiàn)臭氣在源頭收集，能有效降低如廁者鼻腔對(duì)異味的感知[2]。

針對(duì)疫情防控，裝配式智慧環(huán)保公廁還可集成如廁空間自動(dòng)消毒技術(shù)及排污管道智能消毒技術(shù)。

2.4 污物就地處理技術(shù)

常規(guī)生物降解通常運(yùn)用于免水沖廁所，其工作原理是將污物收集至設(shè)備箱后進(jìn)行一級(jí)處理，通過(guò)固液分離、沉淀去除污水中的異物、雜質(zhì)等，然后液體進(jìn)入?yún)捬?、好氧的生化系統(tǒng)，并經(jīng)過(guò)過(guò)濾、曝氣、吸附、微濾的過(guò)程，以去除掉水中的色度、氣味和病菌等。經(jīng)處理后的液體用于回沖廁所，而固體則直接降解成固態(tài)有機(jī)肥料。此方法能解決對(duì)于市政管網(wǎng)缺失的問(wèn)題，但因免水常常會(huì)造成污物掛壁及異味問(wèn)題，影響如廁者體驗(yàn)感。

改進(jìn)后污物就地處理技術(shù)在常規(guī)的生物降解技術(shù)上進(jìn)行優(yōu)化，工作原理是通過(guò)真空技術(shù)，使每人次用水量由傳統(tǒng)的6～8L降至1.5～1.8L。后端處理系統(tǒng)再將污物進(jìn)行固液分離，分離后的液體通過(guò)污水處理系統(tǒng)達(dá)到中水排放標(biāo)準(zhǔn)，固體則被分解成有機(jī)肥，定期清掏。該方法能解決常規(guī)生物降解技術(shù)污物掛壁和異味重等問(wèn)題，有效提升公廁環(huán)境和舒適度。

2.5 智慧控制技術(shù)

智慧控制技術(shù)通過(guò)各類傳感器實(shí)現(xiàn)公廁定位、空氣自動(dòng)凈化、自動(dòng)救護(hù)、運(yùn)行狀態(tài)自動(dòng)監(jiān)控及故障自動(dòng)報(bào)警等功能，同時(shí)利用BIM建立公廁全生命周期信息化模型，包括設(shè)計(jì)空間模型、設(shè)備信息、環(huán)境、能耗、人流數(shù)據(jù)、空氣監(jiān)測(cè)、人員使用等信息。通過(guò)“BIM+IoT”模式，搭建智慧公廁大數(shù)據(jù)管理平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)公廁監(jiān)測(cè)可視化、管理精細(xì)化、監(jiān)管智能化、服務(wù)人性化、決策數(shù)據(jù)化，優(yōu)化公廁后期運(yùn)維管理，節(jié)省成本[3]。

2.6 綠色能源應(yīng)用技術(shù)

該技術(shù)是指利用太陽(yáng)能及風(fēng)能等清潔能源為公廁日常運(yùn)行提供電力支持，同時(shí)運(yùn)用智慧控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)在無(wú)人如廁時(shí)，公廁自動(dòng)關(guān)閉照明、給排風(fēng)等電力設(shè)備；在深夜或使用人流較少時(shí)，系統(tǒng)將會(huì)自動(dòng)輪換式地關(guān)閉部分廁位，從而降低能耗需求。

3 市屬公園“廁所革命”工程裝配式智慧環(huán)保公廁試點(diǎn)應(yīng)用情況

3.1 項(xiàng)目概況

市屬公園“廁所革命”工程陽(yáng)臺(tái)山公園公廁項(xiàng)目選址位于陽(yáng)臺(tái)山山頂，共規(guī)劃有三座公廁。通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)勘查，3座新建公廁均位于公園地勢(shì)較高的人行登山道旁。若采用常規(guī)結(jié)構(gòu)形式，由于地形地勢(shì)限制，施工機(jī)具材料搬運(yùn)困難，需要通過(guò)人力進(jìn)行二次或多次轉(zhuǎn)運(yùn)，施工難度大，施工過(guò)程把控困難，項(xiàng)目周期難以保障。另外，因陽(yáng)臺(tái)山公園山頂無(wú)市政水電及排污設(shè)施，若采用傳統(tǒng)的廁所建造和排污方式，需先修筑各類市政設(shè)施，將造成綜合成本的提升，并影響整體施工進(jìn)度。

3.2 項(xiàng)目實(shí)施方案

經(jīng)項(xiàng)目組實(shí)地考察、多輪討論，加之市工務(wù)署土地投資開發(fā)中心、市公園管理中心及所屬陽(yáng)臺(tái)山公園管理處、華僑城集團(tuán)（代建單位）共同組織專家論證，最終決定采用裝配式智慧環(huán)保公廁建造方案，選用深圳市微空間建筑科技有限公司的智能環(huán)保組合公廁產(chǎn)品。

3.2.1 設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)對(duì)三處公廁的建筑外觀、建筑尺度、廁位單元及糞便處理模塊進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)，并將標(biāo)準(zhǔn)模塊分解成墻、地面、天花六面體及處理設(shè)備柜等4種部品，各個(gè)部品的附屬設(shè)施均被集成在相應(yīng)的部品上，達(dá)到即裝即用的效果。干法作業(yè)下，大大緩解材料運(yùn)輸及施工難度。

3.2.2 在現(xiàn)場(chǎng)施工的同時(shí)，組合公廁模塊同步在工廠加工。所有模塊在工廠完成生產(chǎn)、測(cè)試后，通過(guò)騾馬運(yùn)輸至山頂進(jìn)行裝配。

3.2.3 采用空氣凈化技術(shù)，使用上送風(fēng)、下排風(fēng)及便器內(nèi)排風(fēng)的氣流組織方式，同時(shí)用光觸媒潔凈板材替換常規(guī)的地面材料，并在頂部增設(shè)除臭系統(tǒng)，綜合解決如廁異味問(wèn)題。

3.2.4 采用改進(jìn)后污物就地處理技術(shù)，以達(dá)到省水目的，減輕給水管道的壓力，并能有效解決無(wú)市政排污管道的問(wèn)題。

3.2.5 通過(guò)BIM協(xié)同設(shè)計(jì)，產(chǎn)品的工廠預(yù)制與現(xiàn)場(chǎng)的基礎(chǔ)施工、連接件預(yù)埋作業(yè)同步開展，在節(jié)約施工周期的同時(shí)，保障項(xiàng)目施工質(zhì)量及完成度。本項(xiàng)目還采用智慧物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，利用各類傳感器實(shí)現(xiàn)空氣自動(dòng)凈化、運(yùn)行狀態(tài)自動(dòng)監(jiān)控等功能。

3.2.6 在公廁頂部架設(shè)太陽(yáng)能板，利用太陽(yáng)能提供電力，結(jié)合運(yùn)行狀態(tài)自動(dòng)監(jiān)控功能，實(shí)現(xiàn)無(wú)人如廁時(shí)自動(dòng)關(guān)閉照明等功能，降低電力消耗。

3.3 應(yīng)用效果分析

智能環(huán)保組合公廁產(chǎn)品在陽(yáng)臺(tái)山公園的應(yīng)用，是在市屬公園“廁所革命”工程的一次創(chuàng)新嘗試，為公廁建設(shè)項(xiàng)目提供了一種全新的建造模式。

3.3.1 綜合造價(jià)降低。項(xiàng)目造價(jià)約為200萬(wàn)元/座，傳統(tǒng)土建預(yù)算約為240萬(wàn)元/座，綜合造價(jià)方面智能環(huán)保組合公廁具有明顯優(yōu)勢(shì)。

3.3.2 施工難度降低。組合公廁通過(guò)裝配式施工方式，有效降低了施工難度，緩解項(xiàng)目材料設(shè)備運(yùn)輸難、施工組織難的問(wèn)題。同時(shí)，通過(guò)污物就地處理技術(shù)，利用中水處理系統(tǒng)及糞便資源化技術(shù)，解決了市政排污管網(wǎng)缺失的問(wèn)題。

3.3.3 實(shí)現(xiàn)節(jié)能環(huán)保。與傳統(tǒng)公廁相比，智能環(huán)保組合公廁節(jié)水率預(yù)計(jì)高達(dá)75%以上，裝配率高達(dá)80%以上。充分運(yùn)用可再生能源，同時(shí)結(jié)構(gòu)主要采用金屬、玻璃、木材等材料，使得整體材料的回收率可達(dá)80%以上[4]。

3.3.4 提高運(yùn)維管理效率。本項(xiàng)目采用智慧物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，通過(guò)各類傳感器實(shí)現(xiàn)空氣自動(dòng)凈化、運(yùn)行狀態(tài)自動(dòng)監(jiān)控及故障自動(dòng)報(bào)警等功能，能有效提高公廁項(xiàng)目后期運(yùn)維管理效率[5]。

圖1 -1 施工后現(xiàn)場(chǎng)照片

圖1 -2 施工后現(xiàn)場(chǎng)照片

4 裝配式智慧環(huán)保公廁技術(shù)的推廣應(yīng)用建議

4.1 適用場(chǎng)景

適用于公園、綠道、地/高鐵站廳等缺乏市政管網(wǎng)設(shè)施的公廁工程；重大活動(dòng)現(xiàn)場(chǎng)、節(jié)假日高速公路等臨時(shí)性需求場(chǎng)所；場(chǎng)地條件復(fù)雜、傳統(tǒng)施工不便的工程項(xiàng)目。

4.2 場(chǎng)地條件

僅需平整場(chǎng)地及簡(jiǎn)單的基礎(chǔ)施工，無(wú)濕作業(yè)，對(duì)施工現(xiàn)場(chǎng)污染少，噪音低，適應(yīng)場(chǎng)景廣。

4.3 運(yùn)輸及裝配條件

貨車直達(dá)處可直接運(yùn)輸裝配，貨車無(wú)法直達(dá)處可經(jīng)騾馬或人力運(yùn)輸裝配。

4.4 實(shí)施方式

依據(jù)項(xiàng)目實(shí)際情況和業(yè)主要求整體策劃，充分運(yùn)用設(shè)備集成技術(shù)，合理選擇空氣凈化技術(shù)、污物就地處理技術(shù)、智慧控制技術(shù)、綠色能源應(yīng)用技術(shù)等進(jìn)行集成。