建筑給排水設計中的節(jié)能減排措施研究

何思辰 湖南省城市學院市政與測繪院

水是生命之源，是最重要的自然資源。住宅建筑獲得安全飲用水是人民的基本需求。中國在全國范圍內(nèi)投入巨資改善建筑飲水安全，是促進建筑發(fā)展的重要舉措[1]。水質(zhì)、水量、用水方便程度以及供水保證率是評價飲用水安全的4 個主要因素[2]。水源的選擇要符合區(qū)域水資源發(fā)展總體規(guī)劃及其區(qū)域功能。在滿足水質(zhì)和水量需求，保證節(jié)約投資和運行費用的前提下，為支持給水排水工程的大規(guī)模建設和管理，開發(fā)了水凈化消毒技術，創(chuàng)新設備、建設模式和管理技術[3]。

雨水收集技術在建筑給排水工程中的應用，一方面可以進一步提高雨水資源的利用效率，另一方面可以實現(xiàn)對生態(tài)環(huán)境的保護。將其應用于建筑的給排水工程時，最重要的部分是在實際施工前結(jié)合施工區(qū)域的地形、結(jié)構等一些基本信息，設計雨水收集渠道，從而保證城市雨水的有效收集。通過雨水收集技術獲得的雨水不僅可以用于建設項目的給排水工程，而且可以用于城市的生產(chǎn)生活。

在水資源優(yōu)化配置和聯(lián)合調(diào)度的基礎上，推進平原地區(qū)城鄉(xiāng)供水一體化，使農(nóng)村居民可享受與城市居民相同的飲用水供應服務[4]。在條件允許的情況下，促進城市地區(qū)的供水和排水一體化。項目建設中，農(nóng)村居民相對分散，地形和地理條件復雜。因此，要因地制宜，加強對水源的保護，采用適當?shù)膬羲に嚭拖痉椒?，為農(nóng)村居民提供合格的飲用水。對于項目的運行和管理，項目建設的標準化和高效的城市給水排水供應管理體系是先決條件。

專業(yè)化管理和規(guī)范化操作是建筑給水排水工程運行、維護與管理的長期方向。做好建筑給水排水工程管理需要加強政府監(jiān)督和技術指導，落實管理責任。以補償成本、合理利潤、負擔能力、優(yōu)質(zhì)服務為原則，建立合理的水價機制是保持城市給水排水供應可持續(xù)性的關鍵。在落實電力、稅收、土地使用等優(yōu)惠政策的基礎上，大型集中供水項目自主管理、自負盈虧。對于小規(guī)模集中供水工程，在收取水費的前提下，政府給予適當補貼，以保證工程的可持續(xù)性發(fā)展。

隨著中國社會經(jīng)濟發(fā)展的越來越快，節(jié)能節(jié)水的施工理念也越來越受到人們的重視。節(jié)能節(jié)水理念在我國各大領域不斷普及發(fā)展，在建筑領域也是如此。為了有效保護生態(tài)環(huán)境，最大限度地利用有限的資源，應積極運用建筑節(jié)能節(jié)水技術以及給排水技術?；诖?，本文分析了給排水和節(jié)能節(jié)水技術在建筑領域的應用意義以及我國給排水的現(xiàn)狀，并提出了建筑給排水和節(jié)能節(jié)水技術的應用。

1 住宅建筑的水可持續(xù)性策略

要實現(xiàn)有效節(jié)約和利用資源的目標，最根本的是改變能源的利用形式。利用可再生能源達到節(jié)約資源和能源的根本目的。同時，在一定程度上減少使用不可再生資源對生態(tài)環(huán)境造成的污染，從而有效改善生態(tài)環(huán)境?；诖?，可再生能源在給排水工程建設中的應用可以最大限度地減少傳統(tǒng)能源的使用量，提高給排水工程的節(jié)能環(huán)保水平。此外，可再生能源模式種類多樣，其中比較常見的是太陽能和風能等。而且上述能源在使用過程中不會排放對環(huán)境有害的污染物，能夠有效地起到清潔和節(jié)約的作用，進一步推動給排水工程朝著更加綠色環(huán)保的方向發(fā)展。

住宅飲用水供應存在的主要問題是工程建設水平低、水質(zhì)水平低、數(shù)量保證不足、工程管理以及可持續(xù)性差?？沙掷m(xù)發(fā)展目標強調(diào)了清潔和可獲得水的重要性，指標集中于使用安全管理飲用水服務的人口百分比。為了解決建筑地區(qū)的飲水安全問題，自2000 年以來，中國政府投資建設了許多給水排水工程[4]。中國在2015 年提前6 年實現(xiàn)了將無安全飲用水人口比例減半的千年發(fā)展目標[5]。再生水是指從淋浴器、洗手盆和自動洗衣機中收集的水，這些水可以通過生物過濾器進行處理和過濾，用于花園灌溉，有時甚至可以在包裝盒中重復使用。

2 住宅建筑的給排水系統(tǒng)

在當前中國水資源利用緊張的情況下，需要制定水資源利用的可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略。傳統(tǒng)的飲用水處理過程包含混凝、沉淀、過濾以及消毒。常規(guī)處理工藝可根據(jù)水源的濁度進行調(diào)整，當水源濁度較低時，不需要混凝沉淀，但對于高濁度或高含沙量的原水，需要添加預沉淀裝置。

2.1 住宅給水系統(tǒng)

在我國水資源日益短缺的情況下，節(jié)能節(jié)水一直是建筑給排水工程面臨的重點和難點問題。社會經(jīng)濟的快速發(fā)展給生態(tài)環(huán)境帶來了一定的壓力，同時對生態(tài)環(huán)境造成了相應的破壞，如頻繁的自然災害、人們的住宅給水系統(tǒng)下降等。這些對人們的健康有一定的影響，因此要求建筑行業(yè)采取有效措施，盡量減少水資源的浪費。鑒于此，要求在給排水工程中應用住宅給水系統(tǒng)，該系統(tǒng)能夠有效控制工程建設中使用的水資源，對提高水資源的應用效率具有積極意義。

我國建筑水源分散，水污染日趨復雜，如含有有機物、氨氮等物質(zhì)的輕度污染水[6]。常規(guī)處理工藝無法達到國家飲用水質(zhì)量標準的要求，在微污染水中添加強氧化劑，可降解有機污染物，提高后續(xù)常規(guī)水處理工藝去除有機物的效率。吸附預處理常作為應對季節(jié)性水源惡化或突發(fā)污染事件的應急措施。減少建筑領域的水資源浪費是一個迫切需要解決的問題。通過住宅給水系統(tǒng)可以改善這一問題，促進我國建筑領域和國民經(jīng)濟的穩(wěn)定發(fā)展。首先，水源是住宅給水排水工程建設的重要內(nèi)容，其選擇直接影響供水方式、水處理能力與成本以及項目的可持續(xù)性[7]。其次，水廠水處理的復雜性和成本取決于水源的質(zhì)量和相關的保護措施，這將進一步影響飲用水供應的安全。此外，應選擇水量豐富的水源，以滿足當前和長期的用水需求。當選擇一個地下水源作為給水水源時，不允許過度開采，以免引起地下水位持續(xù)下降、水質(zhì)惡化、海水侵入以及地面沉降等環(huán)境問題。最后，保證水源的概率。所選水源不僅要滿足高流量年和期的供水要求，也要滿足低流量年和干旱期的供水要求。當在嚴重缺水地區(qū)選擇地表水水源時，干旱期建筑給水排水供應工程水源保障概率不得低于90%[8]。為降低工程總投資，水源和水廠應盡量靠近主要用水戶，便于施工。

2.2 合理利用市政管網(wǎng)殘余壓力

供水管道系統(tǒng)是城市基礎設施的重要組成部分，關系到居民的生存和城市的可持續(xù)發(fā)展。因此，給水管道系統(tǒng)的安全性、穩(wěn)定性、可靠性、高效性對于淡水的輸送、城市環(huán)境的維護以及城市災害的防治至關重要。管道事故在許多國家頻繁發(fā)生，嚴重影響人們的正常工作和生活，制約著城市乃至整個國家的發(fā)展。分析從污水設施到最終用戶的整個鏈條后發(fā)現(xiàn)，可能隱含在其上的外部供水網(wǎng)絡和結(jié)構是城市與工業(yè)企業(yè)供水系統(tǒng)的主要元素，也是對環(huán)境產(chǎn)生人為影響（由于緊急情況）的潛在來源，其直接依賴于建筑物的生活供水系統(tǒng)。此外，大多數(shù)城市已經(jīng)建立了埋在地下的外部供水網(wǎng)絡，而這些巨大的變化（除了維護或部分更換）既昂貴又不總是有效。因此，選擇能源效率和解決環(huán)境問題潛力最大的建筑與多功能綜合體的生活給水系統(tǒng)作為研究對象。

由于缺乏建設技術知識或預算有限，發(fā)展中國家的管道問題比發(fā)達國家更為突出。在發(fā)展中國家，預算往往比建設更重要，因此管道一般使用便宜的材料，而且不同物料管道并存，大大增加了檢測管道系統(tǒng)的難度。在較老的城市中，地下管道系統(tǒng)相互交錯，不同管道之間關系復雜，并且存在一些廢棄的管道。此外，地下管道的綜合地圖和存檔管理數(shù)據(jù)系統(tǒng)在發(fā)展中國家也很稀少，其中可能不包括關于剩余管道的信息。在中國，老社區(qū)建設管道系統(tǒng)的預算和可持續(xù)規(guī)劃有限，隨著中國建筑和居民數(shù)量的急劇增加，管道系統(tǒng)也變得越來越復雜，這使得監(jiān)控系統(tǒng)變得非常困難。

通過聲學檢測管道系統(tǒng)確定管道之間的連通性。聲學檢測方法主要用于檢測金屬管道和封閉PVC 管道。

聲波的衰減速度與介質(zhì)有關，衰減速率越高，介質(zhì)彈性越軟。對金屬管道探測器的檢測進行驗證，一個明顯的情況是兩根管子沒有連接?？梢酝ㄟ^探地雷達發(fā)射的電磁波穿過地層，遇到非金屬管道時不發(fā)生相位反轉(zhuǎn)就證明兩根管子沒有連接。此外，由于非金屬層沒有屏蔽面，管道下方層的目標信息可在雷達圖像中顯示。

第二種情況是即使兩根管子相連，在傳播過程中聲音衰減為零。當聲波通過彎頭、三通或閥門等通常用于連接管道的附件時，就會發(fā)生散射，從而引起急劇衰減。吸收過程是聲波在傳播過程中轉(zhuǎn)化為熱量并被介質(zhì)吸收，隨著傳播距離的增加而衰減。當兩個管道之間的附件太多或管道太長時，聲波在管道中傳播時衰減為零。在市政管網(wǎng)給水排水工程中，突發(fā)性污染事件應用的吸附劑多為活性炭?；钚蕴课剿俣瓤欤苡行コ械臍馕逗皖伾?，但成本高且不能回收再利用，同時應用活性炭粉后需采取強化混凝措施，防止對后續(xù)過濾過程產(chǎn)生不利影響。

在給排水工程建設中，能耗最大的是水泵。其主要功能是為工程進行排水工作提供動力。為降低水泵造成的能耗，對水泵采用變頻調(diào)速技術。一方面可以降低水泵造成的能耗，另一方面可以節(jié)省建筑企業(yè)的成本支出。另外，變頻調(diào)速還可以實現(xiàn)工程施工過程中排水管網(wǎng)的二次增壓，從而降低水壓，提高供水效率，保證工程用水充足?，F(xiàn)代的住宅建筑利用城市的水網(wǎng)來運輸水，水壓力有一定的限制，同一時間內(nèi)不能被所有用戶使用。為了改善這種情況，可以使用加壓供水，處理好這個問題，將會給現(xiàn)代住宅樓使用者帶來更多便利。

2.3 風險防控

給排水系統(tǒng)在運用、建設、維護過程中存在一系列風險隱患，往往誘發(fā)管道破裂、無用耗費、污染等現(xiàn)象，給水資源的開發(fā)利用、生態(tài)保護以及給水穩(wěn)定造成負面影響。鑒于此，有必要在落實建筑給排水設計時重視風險識別及提前防控，以此在貫徹節(jié)能減排理念下優(yōu)化給排水系統(tǒng)設計。無用耗費包括水資源無用耗費和能源無用耗費。其中，水資源無用耗費除了污水隨意排放、管道破裂外，人為浪費也是造成水資源無用耗費增加的重要原因，因此在設計給排水系統(tǒng)時，需要重視污水回收及階梯水費的設置。而能源耗費涉及供暖和電力耗費等，北方城鎮(zhèn)的暖氣供應不僅大多利用化石能源，而且以水媒介，建筑耗能增加的同時加劇了當?shù)靥寂欧排c水資源耗費，因此要重視清潔能源及蓄熱介質(zhì)的開發(fā)。此外，污染還涉及土壤污染、水污染，有必要做好污水集中處理工作，以減少水資源耗費，從而保障區(qū)域生態(tài)環(huán)境。

我國水資源利用日趨緊張，為了有效改善水資源短缺問題，各大城市也在積極尋找解決辦法。眾所周知的節(jié)能節(jié)水技術和中水回收系統(tǒng)有效地解決了水資源短缺的問題。目前，我國許多城市已逐步建立了中水回收系統(tǒng)，處理后的水可用于城市灌溉和街道清潔等。這有效減少了城市污水的排放，進一步保護了生態(tài)環(huán)境。除此之外，城市中的雨水經(jīng)過處理后可以收集再利用，在一定程度上也可以起到節(jié)能節(jié)水的作用。雖然我國有許多地區(qū)采用了雨水回收技術，但是最終收集的雨水質(zhì)量較低，對雨水的處理能力有待提高。因此，有必要加強雨水回收技術的創(chuàng)新，使雨水能夠真正應用于城市綠化灌溉和公共設施清洗等方面，使該技術真正發(fā)揮出節(jié)水作用。

3 結(jié)論

隨著我國社會經(jīng)濟的快速發(fā)展，住宅飲用水供應亟待改善。在建筑給排水工程施工中，應用節(jié)能節(jié)水技術的主要目的是減少水資源的消耗。因此，本文提出了給排水節(jié)能節(jié)水技術在建筑領域的應用意義，并且對給排水節(jié)水技術進行了分析，以促進我國建筑業(yè)的穩(wěn)定可持續(xù)發(fā)展。