節(jié)水節(jié)能技術(shù)在高層建筑給排水設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

張蕊

（建設(shè)綜合勘察研究設(shè)計(jì)院有限公司，北京100007）

1 引言

經(jīng)過數(shù)十年的發(fā)展，雖然建筑工程行業(yè)為我國經(jīng)濟(jì)建設(shè)做出了突出的貢獻(xiàn)，但是粗放式的管理模式嚴(yán)重影響了自然生態(tài)環(huán)境?，F(xiàn)階段，節(jié)能環(huán)保理念已經(jīng)成為行業(yè)發(fā)展的主要方向之一，在建筑給排水設(shè)計(jì)過程中，必須積極引入先進(jìn)經(jīng)驗(yàn)、吸取相關(guān)教訓(xùn)，結(jié)合自然條件、建筑特點(diǎn)、氣候環(huán)境、生態(tài)系統(tǒng)等多種因素，充分運(yùn)用綠色建造技術(shù)，提高設(shè)計(jì)方案的科學(xué)性、合理性、可行性，力求實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)效益、環(huán)保效益、社會(huì)效益的和諧統(tǒng)一。

2 工程簡介

本項(xiàng)目位于北京市經(jīng)濟(jì)技術(shù)開發(fā)區(qū)，項(xiàng)目用地接近方形，南北向長度約為180 m，東西向最長處約為188 m，本項(xiàng)目規(guī)劃總用地規(guī)模為35 768.73 m2，總建筑面積為117 459.86 m2，其中，地上建筑面積71 512.66 m2，地下建筑面積45 947.2m2，結(jié)構(gòu)類型為鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)，建筑群主要由研發(fā)測(cè)試樓、生產(chǎn)樓、生產(chǎn)實(shí)驗(yàn)樓、綜合樓、地下用房及附屬設(shè)施組成。5 棟地上建筑圍合而建，形成中心庭院，地下車庫含人防部分，人防設(shè)置在地下2 層，研發(fā)測(cè)試樓地上共13 層，建筑高度為60 m。本文將針對(duì)本項(xiàng)目高層建筑給排水設(shè)計(jì)中的節(jié)水節(jié)能技術(shù)應(yīng)用展開探討，為以后的項(xiàng)目建設(shè)積累經(jīng)驗(yàn)、提供參考。

3 節(jié)水技術(shù)在高層建筑給排水設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

在高層建筑給排水設(shè)計(jì)中，節(jié)水技術(shù)應(yīng)用的關(guān)鍵在于減少用水總量、增加供水來源。在日常生活中，人們的節(jié)水意識(shí)不強(qiáng)，經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)水資源浪費(fèi)問題，所以，必須從設(shè)計(jì)方面著手，這樣能夠獲得全面的節(jié)水效果。

3.1 解決超壓出流問題

在相關(guān)給排水設(shè)計(jì)規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)中，對(duì)最大使用水壓做了明確的規(guī)定，只要不超過規(guī)范限值即可，所以，在實(shí)際設(shè)計(jì)中往往會(huì)出現(xiàn)超壓出流的現(xiàn)象。用水時(shí)，由于水壓太大，會(huì)造成水花四濺、嚴(yán)重浪費(fèi)的問題。在水龍頭開啟和關(guān)閉時(shí)，會(huì)存在管道振動(dòng)和水擊現(xiàn)象，不利于管道、配件的正常使用，經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)管道損壞、配件磨損等問題，既造成了水資源的浪費(fèi)，縮短了給水管網(wǎng)的使用壽命，又增加了后期的使用成本。面對(duì)超壓出流問題，在給水系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，需要合理限定配水點(diǎn)的水壓，根據(jù)相關(guān)研究表明，住宅入戶管適宜的工作壓力應(yīng)該控制在0.15～0.2 5 MPa 以內(nèi)，根據(jù)GB/T 50378—2019《綠色建筑評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)》中的相關(guān)規(guī)定，入戶管表前壓力不要超過0.2 MPa，如果水壓較大，要注意采取一定的減壓措施，比如，設(shè)置減壓閥、減壓孔板、節(jié)流塞等，另外，使用節(jié)水龍頭也能夠有效減少出水流量，達(dá)到控制超壓出流、減少用水浪費(fèi)的效果。本工程給水系統(tǒng)設(shè)計(jì)了3 個(gè)分區(qū)，低壓區(qū)供水由市政給水管網(wǎng)直接提供，主要包括研發(fā)測(cè)試樓-2～1 層、生產(chǎn)樓-2～1 層、生產(chǎn)實(shí)驗(yàn)樓-2～1 層、綜合樓-2～2 層、附屬設(shè)施-2～1 層，中區(qū)及高區(qū)供水主要由水箱和二次供水設(shè)備提供，園區(qū)內(nèi)各用水點(diǎn)供水壓力值不超過0.2 MPa，且不小于用水器具要求的最低工作壓力，如果超過0.2 MPa，則需要設(shè)置減壓閥[1]。

3.2 應(yīng)用中水利用系統(tǒng)

建筑中水主要指的是將生活雜排水經(jīng)收集、處理達(dá)到使用標(biāo)準(zhǔn)后用于建筑工程的雜用水。水質(zhì)比不上飲用水，但是優(yōu)于城市污水，主要用于綠地灌溉、道路清洗、景觀用水、沖洗廁所、消防用水等，不與人體直接接觸。經(jīng)過數(shù)十年的發(fā)展，建筑中水的應(yīng)用已經(jīng)成為建筑節(jié)水的重要手段。中水水源不能包括廁所排水和廚房排水。主要的處理方法有生物處理和膜分離工藝，生物處理工藝主要利用了生物的過濾、吸附、降解作用，能夠?qū)崿F(xiàn)自然凈化的效果，而膜分離工藝則充分利用了膜處理作用，可以有效降低懸浮顆粒固體含量。如果回用水的用途不同，那么對(duì)水質(zhì)的要求也不一樣，必須保證用水安全，滿足相關(guān)檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)。本項(xiàng)目在給排水設(shè)計(jì)中同樣采用了中水利用系統(tǒng)，中水水源為市政中水，其管道不得與生活飲用水給水管道連接。中水池內(nèi)的自來水補(bǔ)水管需要做好防污染措施，自來水補(bǔ)水管應(yīng)該從水池上部或頂部接入，補(bǔ)水管最低點(diǎn)應(yīng)該高出溢流邊緣空氣間隙超過15 cm，不得采用淹沒式浮球閥補(bǔ)水。為了避免誤接、誤飲、誤用問題的出現(xiàn)，中水管網(wǎng)所有組件和附屬設(shè)施都應(yīng)該在顯著位置設(shè)置中水標(biāo)識(shí)。將中水管道涂成淺綠色；對(duì)于暗敷、埋地中水管道，應(yīng)該設(shè)置連續(xù)耐久標(biāo)志帶；中水管道取水口處需要設(shè)置“中水禁止飲用”的標(biāo)識(shí)；在公共場(chǎng)所及綠化、道路、噴灑等雜用中水用水口處，應(yīng)該設(shè)置帶鎖裝置。中水管道設(shè)計(jì)時(shí)，需要做好檢查，防止出現(xiàn)錯(cuò)接問題，將中水系統(tǒng)作為綠地灌溉水源時(shí)，不得采用噴灌，而應(yīng)該采用滴灌、微灌等方式，并且設(shè)置具有土壤濕度感應(yīng)器和氣象站的灌溉控制系統(tǒng)，室外道路沖洗應(yīng)該采用節(jié)水高壓水槍[2]。

3.3 應(yīng)用雨水收集利用系統(tǒng)

雨水從天而降，水質(zhì)相對(duì)較好，不需要經(jīng)過太復(fù)雜的處理就可以使用。從節(jié)水的角度出發(fā)，高層建筑的給排水系統(tǒng)應(yīng)該充分做好雨水收集利用系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，主要從滲透系統(tǒng)和收集系統(tǒng)兩個(gè)方面進(jìn)行考慮。在不同的雨水收集面，水質(zhì)也不同，如果對(duì)水質(zhì)要求比較高，如用于飲用水，那么對(duì)收集面的要求也比較高，不能含有黏土、混凝土、金屬等有害物質(zhì)，而且需要通過各種系統(tǒng)凈化處理后才能實(shí)現(xiàn)有效利用。本項(xiàng)目在雨水收集利用方面主要采用了儲(chǔ)存利用和就地入滲等因地制宜的處理措施。屋面雨水既可以通過收集系統(tǒng)收集起來，也可以從屋面排至散水，引入就近綠地或可下滲地面下滲利用。在人行道、停車場(chǎng)、庭院等地方，采用透水路面或透水磚鋪裝，采用下凹式綠地滯留利用雨水，并且采用節(jié)水灌溉方式。根據(jù)相關(guān)規(guī)定，計(jì)算雨水調(diào)蓄設(shè)施需求量，本項(xiàng)目需設(shè)置的雨水調(diào)蓄容積應(yīng)該不小于775 m3，通過下凹式綠地雨水調(diào)蓄和雨水調(diào)蓄池設(shè)計(jì)，雨水調(diào)蓄總?cè)莘e為1 126.56 m3，雨水收集利用系統(tǒng)與主體工程同時(shí)設(shè)計(jì)、施工、投入使用[3]。

3.4 使用節(jié)水型用水器具

生活用水器具的節(jié)水性能直接影響著建筑整體的節(jié)水效果，在給排水設(shè)計(jì)中，節(jié)水型用水器具的應(yīng)用也是非常重要的內(nèi)容。本項(xiàng)目采用的用水器具和相關(guān)配件均滿足相關(guān)節(jié)水型產(chǎn)品技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，用水效率等級(jí)達(dá)到相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)一級(jí)。其中，作為數(shù)量最多、使用最頻繁的用水器具，水龍頭必須具備良好的節(jié)水性能，不管是手動(dòng)控制還是自動(dòng)控制，都要實(shí)現(xiàn)良好的節(jié)水效果。節(jié)水型水龍頭主要是通過限制出水流量、縮短開關(guān)時(shí)間、減少滴漏問題來滿足節(jié)水要求。常見的有陶瓷閥芯水龍頭、感應(yīng)式水龍頭、銅質(zhì)節(jié)水龍頭、充氣水龍頭等，它們各自有不同的特點(diǎn)和適用環(huán)境，需要根據(jù)實(shí)際情況合理選用。相對(duì)而言，陶瓷閥芯水龍頭價(jià)格比較便宜，更適合大范圍推廣應(yīng)用；感應(yīng)式水龍頭環(huán)保衛(wèi)生，能夠滿足高品質(zhì)生活要求，在公共場(chǎng)所應(yīng)用較多；節(jié)水型便器主要有直沖式和虹吸式，本項(xiàng)目建筑采用了虹吸式便器，充分利用沖洗水頭和負(fù)壓作用，使用較少水量就可以將污物沖洗干凈。另外，節(jié)水型沐浴器、節(jié)水型洗衣機(jī)等設(shè)施的應(yīng)用也可以獲得良好的節(jié)水效果。本項(xiàng)目公用浴室采用帶恒溫控制和溫度顯示調(diào)節(jié)功能的淋浴器，洗衣機(jī)采用節(jié)水型專業(yè)洗衣機(jī)，集中空調(diào)加濕系統(tǒng)采用用水效率高的設(shè)備[4]。

4 節(jié)能技術(shù)在高層建筑給排水設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

4.1 改善二次供水技術(shù)

對(duì)于高層建筑而言，市政管網(wǎng)的壓力不能滿足高層部分的水壓要求，需要通過二次加壓的方式滿足建筑用水需求。傳統(tǒng)的恒壓給水方式存在一定的缺陷，不能充分利用市政管網(wǎng)的水壓，造成能量無效消耗，采用疊壓給水技術(shù)，能夠有效解決這個(gè)問題，具有不錯(cuò)的節(jié)能效果，且具有投資少、占地小、建設(shè)周期短、水質(zhì)安全性高、運(yùn)行成本低等優(yōu)點(diǎn)。該二次供水系統(tǒng)主要由變頻水泵機(jī)組、負(fù)壓補(bǔ)償裝置、穩(wěn)流罐等組成。給水管網(wǎng)水壓不能小于設(shè)定壓力值，疊壓給水技術(shù)的應(yīng)用是在變頻恒壓給水的基礎(chǔ)上增加了穩(wěn)流罐設(shè)備，水從市政管網(wǎng)進(jìn)入穩(wěn)流罐，在真空消除器的作用下，排除罐內(nèi)空氣，當(dāng)罐內(nèi)的水充滿時(shí)，真空消除器自動(dòng)關(guān)閉，如果壓力傳感器檢測(cè)到市政管網(wǎng)水壓能夠滿足給水要求，就可以直接利用自來水給水，反之，則需要設(shè)置加壓泵補(bǔ)壓供水，這樣不但充分利用了市政管網(wǎng)的供水壓力，而且可以避免管網(wǎng)內(nèi)產(chǎn)生負(fù)壓，具有良好的節(jié)能效果，能夠節(jié)能50%以上[5]。

4.2 利用太陽能熱水系統(tǒng)

太陽能熱水系統(tǒng)是建筑給排水設(shè)計(jì)中清潔能源應(yīng)用的典型代表，能夠有效減少傳統(tǒng)常規(guī)能源的消耗，增加清潔能源的使用比重。本項(xiàng)目綜合樓及食堂生活熱水采用了太陽能熱水系統(tǒng)，并且設(shè)置了燃?xì)獗趻鞝t作為熱水輔助熱源。太陽能集熱器設(shè)置于綜合樓屋頂上，設(shè)有挑檐，入口處有雨棚，建筑周圍有綠化，防止集熱器損壞墜落傷人。熱水系統(tǒng)水箱及設(shè)備設(shè)置在熱水機(jī)房或水箱間內(nèi)，系統(tǒng)設(shè)計(jì)了儲(chǔ)熱水箱、即熱系統(tǒng)循環(huán)泵等設(shè)備設(shè)施，當(dāng)太陽能熱水溫度不能達(dá)到要求時(shí)，可以采用電輔助加熱。太陽能熱水系統(tǒng)應(yīng)該具備較高的安全系數(shù)，內(nèi)置加熱系統(tǒng)必須帶有保證使用安全的裝置，能夠獲得良好的防過熱、防凍、防電擊、抗風(fēng)、防雷等防護(hù)效果[6]。

5 結(jié)語

綜上所述，節(jié)水節(jié)能技術(shù)在高層建筑給排水設(shè)計(jì)中的應(yīng)用十分重要，是環(huán)保節(jié)能理念的具體體現(xiàn)，能夠從源頭上緩解水資源浪費(fèi)的問題。根據(jù)建筑特點(diǎn)和實(shí)際條件，采用先進(jìn)技術(shù)手段，引入成熟的節(jié)水節(jié)能系統(tǒng)，優(yōu)先選用節(jié)水型用水器具，在保證高層建筑用水需求的同時(shí)，提高水資源的綜合利用效率，減少傳統(tǒng)常規(guī)能源的消耗，增加清潔能源的使用比重，從而實(shí)現(xiàn)更好的經(jīng)濟(jì)效益和環(huán)保效益，推動(dòng)建筑工程行業(yè)的健康可持續(xù)發(fā)展。