探討綠色建筑節(jié)水節(jié)能技術(shù)在建筑給排水設(shè)計中的應(yīng)用

文／夏勇鋒 長沙有色冶金設(shè)計研究院有限公司 湖南長沙 410000

引言：

隨著我國國民經(jīng)濟建設(shè)速度的不斷加快，對水資源以及其他基礎(chǔ)能源的需求量也在相應(yīng)的增加，進一步加劇了資源匱乏與社會經(jīng)濟發(fā)展之間的矛盾。在此背景下，我國提出了綠色環(huán)保的新時期發(fā)展方針，作為傳統(tǒng)高能耗型的建筑行業(yè)要實現(xiàn)可持續(xù)性發(fā)展，也必須積極向綠色建筑方向升級轉(zhuǎn)型。因此，設(shè)計人員在設(shè)計建筑工程給排水系統(tǒng)時，應(yīng)增強綠色環(huán)保意識，加強對綠色建筑等新設(shè)計理念的學(xué)習(xí)和理解，充分了解節(jié)水節(jié)能技術(shù)的發(fā)展動態(tài)，并結(jié)合建筑工程給排水系統(tǒng)特點，按照綠色建筑相關(guān)設(shè)計規(guī)范要求，對給排水系統(tǒng)設(shè)計方案進行優(yōu)化。在建筑工程的給排水設(shè)計中，應(yīng)積極應(yīng)用節(jié)水型設(shè)備；合理選擇新型管材；科學(xué)確定熱水循環(huán)系統(tǒng)布局結(jié)構(gòu)，加強中水回用系統(tǒng)的設(shè)計，使水資源得到充分的利用。同時，設(shè)計方案中還應(yīng)通過變頻技術(shù)設(shè)備、節(jié)能型技術(shù)設(shè)備以及新能源技術(shù)的綜合應(yīng)用提高給排水系統(tǒng)的節(jié)水節(jié)能效果。

1、概述建筑給排水設(shè)計

建筑工程的給排水系統(tǒng)主要由給水系統(tǒng)和排水系統(tǒng)共同構(gòu)成，其中給水系統(tǒng)使用專業(yè)管網(wǎng)設(shè)施向建筑內(nèi)部提供飲用水、生活用水和消防用水等，以滿足建筑用戶的各項生產(chǎn)生活需求。而排水系統(tǒng)則是對建筑內(nèi)的污水和生活廢水等進行集中的收集，并統(tǒng)一排放至室外污水管網(wǎng)中。由于給排水系統(tǒng)的運行工況較為復(fù)雜，往往會出現(xiàn)腐蝕、滲漏等問題，不僅浪費水資源，而且污染水質(zhì)，增加運行能耗。因此，在建筑工程給排水系統(tǒng)設(shè)計中，應(yīng)根據(jù)實際用水需求以及建筑工程的不同功能、結(jié)構(gòu)特點等對給排水系統(tǒng)進行優(yōu)化設(shè)計，以提高給排水系統(tǒng)的節(jié)能降耗，減少對環(huán)境的污染，從而實現(xiàn)綠色建筑的設(shè)計目的。

2、綠色建筑節(jié)水節(jié)能技術(shù)在建筑給排水設(shè)計中應(yīng)用的重要作用分析

在給排水系統(tǒng)設(shè)計中，積極應(yīng)用節(jié)水，節(jié)能技術(shù)能夠有效提高建筑工程的節(jié)能環(huán)保性能。近年來，隨著綠色環(huán)保理念和低碳節(jié)能發(fā)展方針的提出，傳統(tǒng)的高能耗型建筑行業(yè)也必須向綠色建筑方向升級，才能實現(xiàn)可持續(xù)性發(fā)展目標(biāo)。而要實現(xiàn)綠色建筑目標(biāo)，必須從設(shè)計環(huán)節(jié)入手，增強綠色環(huán)保意識，加強對新型節(jié)水節(jié)能技術(shù)設(shè)備的了解。針對現(xiàn)階段建筑工程給排水系統(tǒng)中存在的漏水以及能耗問題采取有效的改進措施，應(yīng)用節(jié)水、節(jié)能技術(shù)，不斷優(yōu)化設(shè)計方案，以促進建筑行業(yè)向綠色建筑方向的轉(zhuǎn)型。同時，節(jié)水、節(jié)能技術(shù)在建筑給排水設(shè)計中的應(yīng)用還能夠在一定程度上緩解社會經(jīng)濟發(fā)展與資源匱乏之間的矛盾，提高水資源的利用率，降低建筑能耗，全面提高建筑工程的節(jié)水節(jié)能效果。

3、綠色建筑節(jié)水技術(shù)在建筑給排水設(shè)計中的應(yīng)用分析

3.1 合理選擇給排水系統(tǒng)管材

在建筑給排水系統(tǒng)設(shè)計工作中，為實現(xiàn)節(jié)水節(jié)能目標(biāo)，設(shè)計人員應(yīng)積極采用具有較強防銹性能、抗腐蝕性能以及耐久性的管道材料，盡量減少管道銹蝕滲漏造成的水資源浪費和水質(zhì)污染問題。目前，在給排水工程設(shè)計實踐中，新型的PE管材、鋁塑或鋼塑復(fù)合型管材以及不銹鋼管材等與傳統(tǒng)的管材相比，在各項質(zhì)量性能指標(biāo)方面均有明顯的提高，在建筑給排水系統(tǒng)中得到了越來越廣泛的應(yīng)用，設(shè)計人員應(yīng)根據(jù)工程的實際情況合理選擇相應(yīng)的管材。同時，在建筑的給排水設(shè)計中，設(shè)計人員還應(yīng)充分考慮給排水管道所處環(huán)境特點，通常在建筑室內(nèi)環(huán)境下應(yīng)盡量選擇具有較高的柔性、堅固性、耐久性和防腐性能的管道材料，而且室內(nèi)管材還應(yīng)具有一定的降噪功能，這樣既能夠有效節(jié)約水資源，還能夠降低給排水系統(tǒng)運行時所產(chǎn)生的噪聲污染。設(shè)計人員也可以在室內(nèi)給排水系統(tǒng)中采用螺旋消音管，進一步提高設(shè)計方案的環(huán)保性。而在設(shè)計室外部分的給排水系統(tǒng)時則應(yīng)采用聚乙烯塑鋼等強度更高、密封性更好，光滑平整度較高的管材，以減少提高其環(huán)境適應(yīng)性，并減少安全隱患。

3.2 合理控制給水系統(tǒng)壓力

在綠色建筑工程給排水系統(tǒng)設(shè)計中，在保證建筑用戶用水需求以及消防用水要求的基礎(chǔ)上，應(yīng)合理控制供水壓力，以減少超壓出流所造成的水資源浪費問題。在設(shè)計實踐中，設(shè)計人員應(yīng)嚴(yán)格遵守綠色建筑給排水系統(tǒng)設(shè)計規(guī)范要求，將給水的靜水壓力控制在0.35MPa以內(nèi)，且應(yīng)確保入戶管水工作壓力符合給水標(biāo)準(zhǔn)。同時，應(yīng)合理設(shè)置供水分區(qū)，并合理使用減壓設(shè)施，以防止給水水壓超壓現(xiàn)象。設(shè)計人員可以選擇水壓相對較高的位置設(shè)置節(jié)流塞、減壓閥或者減壓孔板等減壓裝置，以達(dá)到對不同樓層水壓進行調(diào)節(jié)的目的。減壓閥是一種具有較好適應(yīng)性的減壓裝置，可以在不同多種工況條件下實現(xiàn)減壓目的，具有減壓效果好等優(yōu)點，在給排水系統(tǒng)設(shè)計中的應(yīng)用較為廣泛。減壓孔板雖然也能夠起到減壓作用，但其減壓效果會受到水質(zhì)以及上游水壓等因素的影響，存在一定的局限性。設(shè)計人員應(yīng)準(zhǔn)確掌握給水水質(zhì)、供水管網(wǎng)水壓等相關(guān)數(shù)據(jù)，合理選擇減壓裝置。

3.3 積極采用節(jié)水型給排水設(shè)備

用水設(shè)備是建筑工程給排水系統(tǒng)中的重要組成部分，其質(zhì)量性能將對節(jié)水效果產(chǎn)生較大的影響。以最為常見的水龍頭為例，普通型的15mm直徑水龍頭在供水壓力超過0.2MPa時就會產(chǎn)生17L/h的線漏量以及3.6L/h的滴漏量，造成嚴(yán)重的水資源浪費。因此，設(shè)計人員應(yīng)積極采用節(jié)水型的新型水龍頭產(chǎn)品，且其質(zhì)量性能指標(biāo)應(yīng)達(dá)到綠色建筑節(jié)水要求。15mm管徑的節(jié)水水龍頭在0.1MPa水壓條件下的全流量應(yīng)控制在0.15L/s以內(nèi)。設(shè)計人員還可以采用感應(yīng)型自動控制水龍頭等先進的智能化、自動化產(chǎn)品，其自動止水時間不得超過2S，且應(yīng)具備在感應(yīng)到供電電壓存在明顯波動時的自動斷水功能。同時，設(shè)計人員還應(yīng)選擇節(jié)水性能較好的便器設(shè)備，以兼具節(jié)水以及防臭功能的壓力流性便器設(shè)備為例，由于其采用的是直排方式，省略了水箱以及S管部分，且具有自動分檔沖水功能以及較好的密封性能，可以有效的減少了水資源的浪費，其節(jié)水效果較為明顯，在綠色建筑設(shè)計中得到了越來越廣泛的應(yīng)用。

3.4 綠色建筑中雨水收集以及中水回用技術(shù)的應(yīng)用

隨著綠色環(huán)保技術(shù)的不斷發(fā)展，雨水收集以及中水回用技術(shù)等在建筑給排水系統(tǒng)設(shè)計中的應(yīng)用范圍逐漸拓展。設(shè)計人員在給排水系統(tǒng)中應(yīng)用雨水收集和中水回用技術(shù)時，應(yīng)充分了解建筑工程所在地區(qū)的氣候特點、歷史降水?dāng)?shù)據(jù)等各項相關(guān)數(shù)據(jù)信息，以確保工程區(qū)域的降水量以及棄流量等指標(biāo)參數(shù)能夠滿足雨水收集要求。在設(shè)計雨水收集系統(tǒng)時，設(shè)計人員應(yīng)合理選擇雨水收集裝置的容量和設(shè)置位置，以適應(yīng)工程所在地的地形和降雨條件。在設(shè)計中水回用系統(tǒng)時，設(shè)計人員應(yīng)根據(jù)建筑工程特點和用水情況，合理選擇中水水源，根據(jù)水源水質(zhì)選擇相應(yīng)的中水處理工藝，并充分利用凈化處理后的中水用于沖廁、道路清洗和綠化等，以提高水資源的利用率。綠色建筑雨水收集以及中水回用系統(tǒng)設(shè)計可參見圖1所示。

圖1 綠色建筑雨水收集以及中水回用系統(tǒng)設(shè)計

3.5 積極應(yīng)用真空節(jié)水技術(shù)

所謂真空節(jié)水技術(shù)也就是在真空負(fù)壓條件下利用汽水混合物快速清洗潔具污染物的新型節(jié)水技術(shù)。由于該技術(shù)能夠用空氣取代部分清潔用水，因此具有較好的節(jié)水效果，在綠色建筑工程的給排水系統(tǒng)設(shè)計工作中得到了越來越廣泛的推廣應(yīng)用。設(shè)計人員在設(shè)計方案中應(yīng)用真空節(jié)水技術(shù)時，應(yīng)充分了解建筑工程給排水的具體情況，合理選擇吸水裝置、潔具設(shè)備、密封管道以及真空閥等，以確保節(jié)水效果能夠達(dá)到綠色建筑設(shè)計要求。

4、綠色建筑節(jié)能技術(shù)在建筑給排水設(shè)計中的應(yīng)用

4.1 采用分區(qū)供水方式降低建筑給排水系統(tǒng)運行能耗

在建筑工程的給排水系統(tǒng)設(shè)計中，設(shè)計人員應(yīng)準(zhǔn)確掌握建筑工程所在區(qū)域市政管網(wǎng)的實際供水壓力。目前我國大部分地區(qū)的市政供水壓力一般在0.2MPa到0.4MPa左右，一般可以滿足4層以及4層以下建筑工程的供水需求。因此，在設(shè)計高層建筑的給排水系統(tǒng)時，設(shè)計人員可以采取分區(qū)供水的方式，充分利用市政供水管網(wǎng)的壓力，較低樓層采用市政管網(wǎng)直接供水，在市政供水管網(wǎng)無法有效供水的樓層則采用二次加壓方式。目前在建筑工程給排水系統(tǒng)設(shè)計中比較常用的供水方式一般包括集中加壓供水、共用低壓供水以及分散加壓供水等方式，設(shè)計人員應(yīng)結(jié)合建筑工程的實際情況選擇相應(yīng)的供水方式，以降低給排水系統(tǒng)運行能耗，避免建筑較低樓層由于二次加壓供水而產(chǎn)生的超壓出流問題，可以在一定程度上減少水資源浪費。

4.2 采用節(jié)能加壓技術(shù)設(shè)備降低建筑給排水系統(tǒng)運行能耗

在綠色建筑的給排水系統(tǒng)設(shè)計中，設(shè)計人員可以根據(jù)建筑工程的高度等實際情況采用相應(yīng)的節(jié)能節(jié)水加壓設(shè)備。例如在高層建筑的給水系統(tǒng)中可以首先利用儲水設(shè)施對市政給水管網(wǎng)的供水進行收集，再采用變頻加壓供水設(shè)備進行二次加壓，以滿足為建筑工程的高層供水需求。同時，在具備條件時，設(shè)計人員還可以采用無負(fù)壓等新型節(jié)能供水設(shè)備，與供水管網(wǎng)直接連接，充分利用市政供水壓力并減少了水箱等設(shè)施，不僅能夠有效降低能耗，而且可以降低建設(shè)成本，簡化供水環(huán)節(jié)，避免在水箱中產(chǎn)生二次污染，提高了高層建筑給水的可靠性和穩(wěn)定性。

4.3 采用變頻調(diào)控技術(shù)設(shè)備降低建筑給排水系統(tǒng)運行能耗

在綠色建筑工程的給排水系統(tǒng)中，設(shè)計人員應(yīng)積極應(yīng)用變頻技術(shù)降低能源消耗。設(shè)計人員應(yīng)充分了解建筑工程所在地區(qū)的氣候特點、季節(jié)和溫度變化以及建筑工程的用途和主要功能等，并對各項數(shù)據(jù)信息進行綜合分析，以便對給排水系統(tǒng)設(shè)計方案進行優(yōu)化。例如，普通民用建筑工程的用水量呈現(xiàn)夏季明顯高于冬季的特點，而住宅類建筑工程的用水量則呈現(xiàn)早晚高于日間的特點。因此變頻供水設(shè)備應(yīng)根據(jù)建筑工程用水規(guī)律進行相應(yīng)的調(diào)節(jié)，以提高水資源利用的合理性和科學(xué)性，從而達(dá)到節(jié)水節(jié)能的設(shè)計目標(biāo)。與采用統(tǒng)一固定的給排水系統(tǒng)供水設(shè)計方式相比，在應(yīng)用了變頻調(diào)控技術(shù)后能夠降低20%左右的能耗，該技術(shù)在綠色建筑給排水設(shè)計中的應(yīng)用能夠取得較好的節(jié)水節(jié)能效果。

4.4 積極應(yīng)用新能源技術(shù)

在綠色建筑工程的給排水系統(tǒng)設(shè)計中，設(shè)計人員應(yīng)積極應(yīng)用新能源技術(shù)，以降低給排水系統(tǒng)運行過程中對傳統(tǒng)能源的消耗。目前，在建筑給排水設(shè)計實踐中，太陽能技術(shù)是應(yīng)用較為廣泛的新能源技術(shù)。與不可再生性的傳統(tǒng)化石能源相比，太陽能不僅具有可再生性，而且在進行轉(zhuǎn)化時不會有污染物產(chǎn)生，是一種應(yīng)用價值較高的清潔能源，通過對太陽能的轉(zhuǎn)換能夠產(chǎn)生熱能以及電能，以滿足建筑給排水工程熱水循環(huán)系統(tǒng)以及給排系統(tǒng)運行中對能源的需求，以代替部分傳統(tǒng)能源。現(xiàn)階段太陽能主要是作為建筑工程熱水系統(tǒng)的熱能來源之一，設(shè)計人員可以根據(jù)建筑工程的實際情況采用熱管或者真空管作為熱能傳輸通道。同時，在設(shè)計方案中，設(shè)計人員應(yīng)充分考慮水流平衡因素，并通過綜合串聯(lián)以及并聯(lián)方式使集熱效果得到進一步提高。設(shè)計人員還應(yīng)按照相關(guān)設(shè)計規(guī)范的要求合理選擇集熱器的型號、規(guī)格，以確保集熱器的承載能量、抗凍能力以及集熱效果等各項質(zhì)量性能指標(biāo)參數(shù)均符合設(shè)計規(guī)范，并能夠滿足建筑工程熱水循環(huán)系統(tǒng)的運行要求。此外，如果建筑工程位于冬季嚴(yán)寒地區(qū)時，設(shè)計人員在設(shè)計方案中采用太陽能設(shè)備時應(yīng)配置相應(yīng)防凍設(shè)施，防止設(shè)備受凍發(fā)生故障，影響設(shè)備的使用年限以及加熱效果。綠色建筑給排水系統(tǒng)太陽能設(shè)備設(shè)計結(jié)構(gòu)可參見圖2所示。

圖2 綠色建筑給排水設(shè)計中的太陽能技術(shù)應(yīng)用

5、綠色建筑節(jié)水節(jié)能技術(shù)在建筑給排水設(shè)計中的應(yīng)用實踐分析

5.1 某建筑工程概況

某建筑工程為高層商業(yè)辦公建筑，建筑工程包括地上22層以及地下三層。該建筑工程要求給排水系統(tǒng)設(shè)計應(yīng)達(dá)到一星A級綠色建筑標(biāo)準(zhǔn)，因此設(shè)計人員應(yīng)積極應(yīng)用先進的節(jié)水節(jié)能技術(shù)，提高建筑工程給排水系統(tǒng)的節(jié)水以及節(jié)能效果。

5.2 建筑工程給排水系統(tǒng)設(shè)計分析

5.2.1 節(jié)水技術(shù)在綠色建筑給水系統(tǒng)設(shè)計實踐中的應(yīng)用

在該建筑工程的給水系統(tǒng)設(shè)計中，設(shè)計人員應(yīng)充分了解建筑各需水點位置、用水規(guī)模和標(biāo)準(zhǔn)以及用水量的變化規(guī)律，以便在此基礎(chǔ)上采用相應(yīng)的節(jié)水技術(shù)。該建筑的辦公和商業(yè)用水由市政給水管網(wǎng)提供。在給水系統(tǒng)設(shè)計中，為提高節(jié)水節(jié)能效果，設(shè)計人員采用了分區(qū)供水方式，將室內(nèi)給水系統(tǒng)劃分為三個區(qū)，市政給水管網(wǎng)直供區(qū)、建筑中低層的變頻供水低區(qū)以及高層部分的變頻供水高區(qū)，并應(yīng)通過計算合理確定水泵流量以及揚程等設(shè)計參數(shù)。同時，在該建筑工程中還采用了雨水回用系統(tǒng)，在一層以及地下三層設(shè)置中水用水點，作為洗車用水、地下車庫用水以及路面沖刷用水等，以提高節(jié)水效果。在中水回用系統(tǒng)設(shè)計中，應(yīng)在建筑室外設(shè)置儲水池以及變頻泵等設(shè)施，以提高水資源利用率以及節(jié)水效果，滿足實際用水需求。在中水供水點還設(shè)置了明顯的非飲用水標(biāo)識，以保證用水安全。給水系統(tǒng)設(shè)計采用上給下行的供水方式，并配置了不銹鋼水池等供水設(shè)備。在該建筑的各層設(shè)置了水表等計量監(jiān)測設(shè)備，以便將支流水流速控制在1.2m/s以內(nèi)，防止給水配件壓力超過0.35MPa。

5.2.2 節(jié)水技術(shù)在綠色建筑排水系統(tǒng)設(shè)計實踐中的應(yīng)用

在該建筑工程的排水系統(tǒng)設(shè)計中，采用了雨污分流排水方式，以實現(xiàn)對污水以及廢水的分別處理排放。在設(shè)計方案中采用了專用通氣立管和伸頂通氣的通氣方式。建筑內(nèi)的生活污水主要利用室內(nèi)排水管進行集中收集并向室外檢查井和污水管道排放，確保污水均在經(jīng)過處理后才能進入市政管網(wǎng)。同時，餐飲廢水集中收集，經(jīng)隔油處理設(shè)施處理后排放。室內(nèi)排水系統(tǒng)主要采用了U-PVC管材，污水管等腐蝕性較強的部分則采用了加強型的雙壁消音U-PVC管。為了確保承插連接有效可靠，還選擇了專用粘結(jié)膠，以避免出現(xiàn)漏水等問題。在建筑工程的室外排水系統(tǒng)中，設(shè)計人員則采用了雙壁波紋U-PVC塑料管以及HDPE管等材料，且在承載連接處設(shè)置了橡膠圈，進一步提高排水管路的密封性，以減少滲漏造成的水資源浪費。

5.2.3 節(jié)能技術(shù)在綠色建筑給排水系統(tǒng)設(shè)計實踐中的應(yīng)用

在該建筑工程的節(jié)能設(shè)計中，設(shè)計人員采用了太陽能熱水器等新能源設(shè)備，并設(shè)置了自動感應(yīng)式水龍頭、節(jié)水節(jié)能型的潔具以及變頻控制設(shè)備等，以提高建筑工程的節(jié)水節(jié)能效果。

結(jié)語：

節(jié)水節(jié)能技術(shù)在建筑工程給排水系統(tǒng)設(shè)計中的應(yīng)用是建筑工程實現(xiàn)綠色建筑發(fā)展目標(biāo)的重要途徑之一。設(shè)計人員應(yīng)增強綠色環(huán)保意識，加強對綠色建筑設(shè)計理念的學(xué)習(xí)和理解，結(jié)合建筑工程的實際情況合理選擇應(yīng)用新型節(jié)水節(jié)能設(shè)備，并積極應(yīng)用新能源技術(shù)。同時，設(shè)計人員應(yīng)不斷總結(jié)綠色建筑節(jié)水節(jié)能設(shè)計實踐經(jīng)驗以及國內(nèi)外成功的設(shè)計案例，以促進建筑工程給排水系統(tǒng)設(shè)計水平和設(shè)計質(zhì)量的全面提升，從而推動建筑行業(yè)加快升級轉(zhuǎn)型進程，實現(xiàn)建筑行業(yè)綠色、可持續(xù)性發(fā)展目標(biāo)。