試論建筑給排水設(shè)計(jì)中的節(jié)水途徑

曾偉凱

福建省五建建設(shè)集團(tuán)有限公司 福建 泉州 362000

引言

建筑的給水系統(tǒng)指的是將地下水經(jīng)過(guò)專業(yè)設(shè)備引入到自來(lái)水管道，輸送到房屋內(nèi)，以滿足人們的日常生活所需。給水系統(tǒng)所提供的水資源，除了基本的生活用水和飲用水之外，還包括消防用水。排水系統(tǒng)指的是對(duì)生活廢水和污水進(jìn)行集中處理后統(tǒng)一排放到室外。給水與排水系統(tǒng)盡管功能不同，但對(duì)水質(zhì)的質(zhì)量都有要求。特別是在建筑行業(yè)飛速發(fā)展的新時(shí)期下，給排水系統(tǒng)設(shè)計(jì)的合理性、規(guī)范性、環(huán)保性，將直接關(guān)系到人們的生活質(zhì)量與居住體驗(yàn)[1]。給排水系統(tǒng)的設(shè)計(jì)中融入綠色環(huán)保理念，減少水資源的浪費(fèi)與損耗，提高水資源的利用率，既是建筑設(shè)計(jì)的基本要求，也是現(xiàn)代化城市的建設(shè)目標(biāo)。

1 建筑給排水系統(tǒng)設(shè)計(jì)存在的問題

如今，建筑施工中對(duì)節(jié)能、節(jié)水技術(shù)的應(yīng)用越發(fā)重視。先進(jìn)、科學(xué)的技術(shù)為建筑給排水系統(tǒng)帶來(lái)的積極作用也是顯而易見的。但在節(jié)水技術(shù)的應(yīng)用方面，目前尚存在許多不足之處，施工人員應(yīng)該客觀、全面的分析節(jié)水技術(shù)的應(yīng)用情況，在實(shí)踐中不斷積累經(jīng)驗(yàn)，總結(jié)教訓(xùn)，提高技術(shù)應(yīng)用的合理性與科學(xué)性。筆者總結(jié)了建筑給排水設(shè)計(jì)中節(jié)水技術(shù)應(yīng)用的不足。

1.1 管道滲漏嚴(yán)重

一些老舊建筑的給排水管道存在嚴(yán)重的質(zhì)量隱患，管道材料缺乏抗腐蝕性能，隨著使用時(shí)間的延長(zhǎng)，很容易出現(xiàn)管道氧化、管道銹蝕等問題，從而引起管道漏水和滲水，加重水資源的浪費(fèi)。特別是管道銹蝕后，會(huì)嚴(yán)重降低供水質(zhì)量，還可能造成生活用水污染，對(duì)居民的身體健康帶來(lái)不良影響。

1.2 冷熱水供應(yīng)系統(tǒng)的資源浪費(fèi)問題嚴(yán)重

調(diào)查顯示：我國(guó)半數(shù)以上的建筑采用的是冷水與熱水同時(shí)供應(yīng)模式，冷熱水的供應(yīng)系統(tǒng)主要是燃?xì)鉄崴?。這種供水模式有一個(gè)顯著特點(diǎn)：管道中的冷水排出后，管道才能排出熱水。如果水溫太高，要想用冷水降溫，也需要一個(gè)溫度調(diào)節(jié)過(guò)程，所以水資源的浪費(fèi)是不可避免的。如果不從根本上優(yōu)化給排水系統(tǒng)的設(shè)計(jì)模式，也就無(wú)法徹底解決水資源浪費(fèi)問題。

1.3 排水管道、閥門等配件設(shè)計(jì)不合理

水管出現(xiàn)滲漏水問題，主要是管道腐蝕以及閥門質(zhì)量差等因素造成的。部分建筑的排水管道只做了預(yù)埋，沒有再做其他處理，金屬材質(zhì)的水管會(huì)隨著時(shí)間而出現(xiàn)腐蝕問題，繼而形成裂縫，導(dǎo)致滲漏。還有的管道接縫、接口閥門、法蘭部位滲漏水，比如水池、抽水馬桶、水箱的浮球閥損壞，水管中大量用水，造成水資源的嚴(yán)重浪費(fèi)。如果管道和閥門在用水高峰期松動(dòng)，還可能造成水管破裂。

1.4 熱水系統(tǒng)引起的熱能與水資源浪費(fèi)

建筑中的熱水系統(tǒng)由閥門、循環(huán)泵、附加管道等組成，管道出口與存儲(chǔ)熱水的部位相連的這段距離中管道內(nèi)的水溫并不高，無(wú)法很好地滿足生活所需。因此在燒好熱水后，通常需要先放掉一些冷水，熱水和冷水才能相互混合，達(dá)到正常的使用溫度。在放掉冷水的過(guò)程中，也會(huì)浪費(fèi)一部分熱能與水資源。冷熱水的壓力不均衡、循環(huán)回水管道的設(shè)計(jì)不合理，是集中供熱系統(tǒng)的主要問題，因此不能形成有效的熱循環(huán)，還會(huì)給居民的用水帶來(lái)不便[2]。

1.5 水壓過(guò)高導(dǎo)致浪費(fèi)

建筑給排水系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，首先要利用市政壓力，在市政壓力無(wú)法滿足施工需求的情況下，則需要加壓。加壓方式有兩種：一種是變頻供水；另一種是利用高位水箱的重力供水。但無(wú)論哪一種加壓方式，都需要采用減壓閥分區(qū)措施。如果減壓閥的選擇不合理，或者分區(qū)不科學(xué)，特別是減壓閥不節(jié)能、減壓值或減壓比過(guò)大，則很可能造成減壓閥失靈，從而埋下用水安全隱患，而且生活水箱設(shè)置的位置太高，也很容易被污染。在建筑高度超過(guò)100m的情況，如果還采用并聯(lián)供水模式，則會(huì)嚴(yán)重增加輸水管道的承壓，水管有爆裂風(fēng)險(xiǎn)。分區(qū)不合理還可能提高衛(wèi)生器具配水點(diǎn)的水壓，比如分區(qū)后，各個(gè)區(qū)的最底層配水點(diǎn)的靜水壓要高于衛(wèi)生器具的額定流量出水水壓，從而造成衛(wèi)生器具的實(shí)際出水流量過(guò)大，漏水量和水擊的震動(dòng)噪音太大，嚴(yán)重情況下還可能導(dǎo)致管道或者閥門破裂。

1.6 衛(wèi)生器具與配水器具造成的水資源浪費(fèi)

在住宅建筑的生活用水中，衛(wèi)生器具用水占有重要部分，比坐便器、浴缸、淋浴用水幾乎超過(guò)生活用水的70%，其中僅僅是便器沖洗用水就達(dá)到了30%左右。傳統(tǒng)的便池抽水器的給水配件，無(wú)論是密封性還是耐用性都比較差，經(jīng)常存在“跑水、冒水、漏水”等問題，比如低位沖洗水箱通常使用的是直落上導(dǎo)向球型排水閥，由于密封性較差，所以很容易滲漏水。還有的衛(wèi)生器具、配水器具的能耗過(guò)高，存在水資源浪費(fèi)嚴(yán)重等問題。比如蹲式大便器的沖洗水箱位置過(guò)高，一次沖水量便達(dá)到了12L/s。

2 建筑給排水系統(tǒng)的設(shè)計(jì)技術(shù)

2.1 雨水滲透技術(shù)

回收并利用雨水，是建筑給排水設(shè)計(jì)的重要技術(shù)之一。雨水滲透技術(shù)的應(yīng)用原理為：利用專業(yè)設(shè)備收集雨水，并把雨水匯入建筑排水系統(tǒng)中，以作為建筑供水的一部分，一方面可以節(jié)約水資源，另一方面還不會(huì)對(duì)地下水造成污染。雨水滲透技術(shù)主要有兩種應(yīng)用方式：一是滲透地面技術(shù)；另一種是滲溝管溝技術(shù)。滲透技術(shù)通常是根據(jù)建筑范圍來(lái)對(duì)建筑環(huán)境進(jìn)行改良，采用人工滲透技術(shù)鋪設(shè)一層多瀝青路面，并保證良好的透水性能。在不違反綠色建筑施工要求的情況下，盡量增加綠化面積，提高雨水的滲透能力，盡可能地過(guò)濾掉雨水中的污染物，提高生活用水質(zhì)量[3]。滲透管溝技術(shù)主要是在地下鋪設(shè)滲透管溝，采用的是透水性良好的穿透管與無(wú)砂混凝土，并且在管溝周圍填充礫石。滲水管具的優(yōu)勢(shì)是滲透性好、占地面積小、蓄水性能優(yōu)越，缺點(diǎn)是容易堵塞，不易清洗。所以，在雨水匯入給排水系統(tǒng)后，應(yīng)該對(duì)雨水進(jìn)行集中凈化處理，如果只用來(lái)沖廁、洗車，則只需要簡(jiǎn)單處理即可。

2.2 空氣熱泵技術(shù)

空氣熱泵是一種熱量提升裝置?？諝庠礋岜脽崴畽C(jī)組由以下幾部分組成：膨脹閥、儲(chǔ)水箱、壓縮機(jī)、過(guò)濾器、蒸發(fā)器、儲(chǔ)液罐、冷凝器等，其工作原理為：收集熱能，利用熱能加熱水資源。當(dāng)熱能與水資源相互接觸后，會(huì)產(chǎn)生氣化作用，利用壓縮機(jī)制熱后會(huì)產(chǎn)生氣體，在制冷劑的作用下，氣體會(huì)持續(xù)循環(huán)，最終起到對(duì)水加熱的效果。制冷劑是熱泵產(chǎn)品的媒介，在-40℃的環(huán)境中，制冷劑會(huì)汽化，因此加熱效果顯著?？諝鉄岜眉夹g(shù)具有較高的應(yīng)用價(jià)值，符合綠色建筑的環(huán)保要求。所以，為了提升建筑給排水系統(tǒng)的節(jié)能效果，應(yīng)深入研究空氣熱泵技術(shù)。

2.3 供水壓力的設(shè)計(jì)

建筑給排水系統(tǒng)供水壓力是否合理，直接決定了建筑的節(jié)水效果。傳統(tǒng)的給排水系統(tǒng)中，經(jīng)常存在因水壓設(shè)置不合理而造成的水資源浪費(fèi)問題，比如日常用水過(guò)程中，水壓太大就會(huì)增加出水量和用水量。針對(duì)這一問題，在設(shè)計(jì)給排水系統(tǒng)時(shí)，應(yīng)該充分考慮水壓與用水需求之間的關(guān)系，在不影響日常用水的情況下盡量降低供水壓力，避免水流量大、水流速度太快而對(duì)水資源造成的浪費(fèi)。供水壓力的設(shè)計(jì)可以從兩方面著手：一是限定配水點(diǎn)的實(shí)際水壓，避免因水壓標(biāo)準(zhǔn)問題而導(dǎo)致的水資源浪費(fèi)。二是采用減壓技術(shù)，在給水系統(tǒng)中安裝減壓孔板、減壓閥、節(jié)流孔等減壓裝置，避免水壓過(guò)高而引起超壓出流現(xiàn)象。與減壓閥相比，減壓孔板的經(jīng)濟(jì)性更好，而且便于維護(hù)。但減壓孔板只能降低動(dòng)壓，不能改變靜壓，所以穩(wěn)定性略差，而且容易堵塞，所以只適用于水質(zhì)良好、供水壓力穩(wěn)定的情況[4]。

2.4 開發(fā)第二水源

第二水源通常指的是生活排水和雨水，提高對(duì)第二水源的利用率能夠節(jié)約大量水資源。建立蓄水池用來(lái)回收雨水，采用凈化技術(shù)處理雨水，讓雨水的水質(zhì)達(dá)到用水標(biāo)準(zhǔn)。在各類建筑的排水量中，占比最高的是賓館與飯店，約87%左右；其次便是住宅建筑，69%左右。根據(jù)污染程度，可將建筑排水分為兩種：一種是生活污水，通常指的是對(duì)環(huán)境污染較為嚴(yán)重的生活排水，比如糞便污水；另一種是生活廢水，比如洗衣、洗菜、沐浴產(chǎn)生的廢水。生活排水中的洗菜、洗衣等廢水都可以用來(lái)沖洗廁所。凈化水質(zhì)較好的生活排水后，使之滿足《生活雜用水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)》，可以將水資源用于環(huán)境、市政、生活等方方面面，第二水源的充分利用，不僅可以減少建筑用水量，而且還能緩解城市用水壓力。

2.5 太陽(yáng)能的利用

太陽(yáng)能是一種取之不盡、用之不竭的清潔能源，具有較高的熱能轉(zhuǎn)化效率，所以提高對(duì)太陽(yáng)能的利用率也是建筑給排水系統(tǒng)節(jié)能的重要措施。把太陽(yáng)光能轉(zhuǎn)化為熱能與電能，可以大幅度降低建筑能耗。近年來(lái)，隨著科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展，太陽(yáng)能在熱水供應(yīng)系統(tǒng)中的應(yīng)用越發(fā)廣泛，設(shè)計(jì)太陽(yáng)能熱水系統(tǒng)時(shí)，需要充分考慮當(dāng)?shù)氐臍夂?、溫度、水流平衡以及集熱器本身的性能特點(diǎn)。但現(xiàn)階段我國(guó)對(duì)太陽(yáng)能的利用率還需要進(jìn)一步提高，在技術(shù)層面上還有很大的進(jìn)步空間。除此之外，還要深入研究集熱器，力爭(zhēng)獲得技術(shù)上的突破，提高對(duì)太陽(yáng)能資源的利用率。

3 建筑給排水系統(tǒng)的節(jié)水措施

3.1 合理設(shè)計(jì)給排水系統(tǒng)

建筑給排水系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，需要合理規(guī)劃、充分利用室外管網(wǎng)，并安裝加壓裝置。為了避免因水壓太大而造成的水資源浪費(fèi)，施工時(shí)應(yīng)綜合了解建筑特點(diǎn)，合理規(guī)劃各個(gè)區(qū)域的用水量，采用豎向分區(qū)方式。在排水管道中的靜水壓超過(guò)0.35MPa時(shí)，必須提高警惕，采取調(diào)節(jié)靜水壓以及減壓措施。設(shè)計(jì)洗浴間的給排水系統(tǒng)時(shí)，管道的靜水壓力應(yīng)低于0.45MPa。高層建筑的用水時(shí)間不夠集中，用水量并不均勻，所以可采用水箱與水泵聯(lián)合供水的方式來(lái)處理這些問題?？茖W(xué)使用變頻泵組為建筑提供供水壓力，如果是大型商業(yè)建筑，設(shè)計(jì)人員還需要為給排水系統(tǒng)配備輔助水泵、變頻泵組、輔助氣壓罐等設(shè)備，并保證各類設(shè)備能夠彼此配合，充分發(fā)揮其節(jié)水功能，保證建筑供水的穩(wěn)定性、安全性與可靠性。

3.2 利用市政供水壓力實(shí)現(xiàn)分區(qū)供水

城市建筑的給排水系統(tǒng)，其網(wǎng)管末端的壓力為0.3～0.4MPa，在設(shè)計(jì)中應(yīng)該充分利用這一壓力，以實(shí)現(xiàn)低層、多層建筑供水系統(tǒng)的節(jié)能功效。對(duì)于建筑中較低的樓層，為了提高節(jié)水效果，應(yīng)充分利用市政管網(wǎng)的余壓進(jìn)行供水。對(duì)供水系統(tǒng)進(jìn)行科學(xué)分區(qū)，是建筑節(jié)水節(jié)能的重要措施。設(shè)計(jì)人員可以對(duì)給水壓力設(shè)備分區(qū)，同一個(gè)分區(qū)設(shè)置同一套壓力設(shè)備。盡管從理論上而言，分區(qū)越多，節(jié)水效果就越好，然而，實(shí)踐中卻很難在泵房?jī)?nèi)保持足夠的供水壓力，而且投入的管道、設(shè)備越多，維護(hù)與管理成本就會(huì)越高[5]。供水壓力設(shè)備是建筑能耗最大的設(shè)備之一，應(yīng)用最多的設(shè)備是水泵，如何選擇水泵將直接決定節(jié)水效果。變頻泵可以根據(jù)水量自動(dòng)調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速，從而很好地改變水流量、揚(yáng)程以及功率。所以，在給水設(shè)備的選擇中，應(yīng)優(yōu)先選擇變頻設(shè)備，尤其是可以充分利用市政水壓的無(wú)負(fù)壓變頻給水設(shè)備。

3.3 合理利用自然能源

在建筑給排水系統(tǒng)的設(shè)計(jì)中，最常用到的自然能源有雨水、太陽(yáng)能等。尤其是太陽(yáng)能技術(shù)，在光照充足的地區(qū)應(yīng)用已經(jīng)十分廣泛，利用太陽(yáng)能，可直接對(duì)冷水加熱。收集雨水后，需要用專業(yè)設(shè)備和化學(xué)藥劑進(jìn)行處理，使之可用于綠化灌溉中。雨水收集需要注意兩點(diǎn)：①連接屋頂和地面的雨水引導(dǎo)導(dǎo)管，把雨水引入地面的沉砂池內(nèi)，經(jīng)沉淀后去除雨水中的雜質(zhì)。②消毒雨水，保證雨水的安全性。

4 結(jié)束語(yǔ)

總之，科學(xué)的設(shè)計(jì)建筑給排水系統(tǒng)，能夠節(jié)約大量水資源，對(duì)于全面落實(shí)綠色施工理念、推動(dòng)文明城市建設(shè)具有重要意義。因此，應(yīng)深入研究、持續(xù)優(yōu)化節(jié)水技術(shù)，合理選擇節(jié)水設(shè)備，提高水資源與自然資源的利用率，以推動(dòng)綠色建筑的可持續(xù)發(fā)展。