基于綠色建筑給排水設計的節(jié)水探索

文／孟祥偉 東營筑城建筑設計有限公司 山東東營 257092

引言：

我國社會生產(chǎn)的各個環(huán)節(jié)都需要消耗大量的水資源，為了進一步提升能源利用效率，我國社會各界都極其重視節(jié)能減排問題，為提高水資源利用率，實現(xiàn)水資源的合理配置，設計人員應根據(jù)高層建筑的特點，科學開展給排水設計工作，并且在給排水設計中融入節(jié)能減排理念，在提高居住舒適性的同時，減少水資源浪費，從而促進建筑行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。

1、建筑給排水節(jié)水設計的意義

現(xiàn)今工程建設業(yè)的工程量越來越多，用水量也在增加。對于一般的建筑項目來說，建筑建設的相關工作人員通常欠缺環(huán)境保護意識，在建筑給排水工程的施工過程中，容易出現(xiàn)一些對環(huán)境不友好的舉措，造成了環(huán)境污染。如果在設計給排水系統(tǒng)時，過于盲目地追求帶來的經(jīng)濟效益，而不結(jié)合實際的工程環(huán)境進行科學合理的方案制定，并選擇合適的施工材料，將會大大增加給排水工程的成本，甚至會產(chǎn)生重大的危害。使用節(jié)能環(huán)保的建筑材料進行施工，可以使這種污染情況的風險降到最低，并且實現(xiàn)對水資源合理的保護利用。現(xiàn)在很多企業(yè)盲目追求利益，選用對環(huán)境有害的建筑材料，做出危害環(huán)境的行為。有些企業(yè)甚至將一些工業(yè)污水排進到河水中，嚴重污染水資源，情況嚴重的話甚至還會影響到人們的飲用水，對人的身體造成傷害?，F(xiàn)如今人們的生活理念發(fā)生了轉(zhuǎn)變，不再僅僅局限于美觀上面，對環(huán)保健康的要求也越來越高。節(jié)水設計的實施可以滿足人們?nèi)找嬖鲩L的對美好生活的需求，能有效地降低成本，實現(xiàn)資源的節(jié)約利用，能夠?qū)崿F(xiàn)經(jīng)濟效益與環(huán)境保護雙方共贏，最終實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展。工程建設的給排水系統(tǒng)中，采用節(jié)水的設計，不僅可以降低一些經(jīng)濟成本，而且可以提高資源利用率，進一步減少過多的能源消耗，從而改善環(huán)境提高經(jīng)濟發(fā)展水平。因此，應該在工程建設的給排水系統(tǒng)中使用節(jié)水設計。

2、綠色建筑給排水設計現(xiàn)狀

2.1 給水系統(tǒng)問題

給水系統(tǒng)中存在的問題大部分是給水系統(tǒng)超壓出流所引發(fā)的浪費問題。調(diào)查結(jié)果顯示，當前大部分地區(qū)的市政給排水系統(tǒng)中都出現(xiàn)了超壓出流問題，從而引發(fā)大量水資源浪費。與此同時，由于這種形式的水資源浪費存在隱蔽性，因此可能會被排水工程人員忽略，最終產(chǎn)生更多的資源浪費。

2.2 熱水系統(tǒng)存在水資源浪費

目前，我國高層建筑中使用的熱水供應系統(tǒng)具有較大缺陷，具體表現(xiàn)為：在開啟配水裝置后，為了能夠滿足業(yè)主的用水需求，需要將已經(jīng)加熱的水進行靜置，在這段時間內(nèi)，大量冷水因溫度較低而被排放。這種運行模式雖然保證了熱水設施的正常使用，但被排放的冷水卻并沒有進行二次利用，造成了嚴重的水資源浪費。

2.3 超壓出流問題

為了滿足高層住戶的用水需求，較高樓層會采用二次增壓的方式進行供水。但這種供水方式存在一定問題，如低層用戶在用水時出現(xiàn)超壓出流現(xiàn)象，導致水龍頭出水量過大，部分流量沒有產(chǎn)生應有的使用效益，造成隱性的水資源浪費[1]。同時，超壓出流現(xiàn)象會對給水系統(tǒng)中的配件造成較大壓力，長此以往，會減少配件的使用壽命。

超壓出流的防治措施主要包括以下幾種:

（1）合理設置給水系統(tǒng)中的限定配水點的水壓。在GB/T50378-2019《綠色建筑評價標準》中明確規(guī)定：應控制住宅入戶管的工作壓力在0.15 ～0.20MPa 之間，并保證靜水壓力要小于0.35MPa，利用合理分區(qū)以及安裝相應的減壓裝置將水壓控制在合理范圍內(nèi)，避免因流量過大而導致的水資源浪費。

（2）采取一定的減壓措施。但現(xiàn)代建筑的給排水施工過程中，通常會在水壓較高處配置減壓裝置來進行必要的降壓處理，主要方法有：設置減壓閥、減壓孔板或者節(jié)流塞等。

（3）利用節(jié)水龍頭。在超標水壓的供水點配備節(jié)水龍頭，可以有效地控制超出壓力，進而保證水流平緩，因此可起到很好的節(jié)水效果。

2.4 衛(wèi)生設備和給水配件設計不合理導致浪費

部分管道和閥門的給水配件設計不合理，有些企業(yè)為了短期利益降低成本而采用了低質(zhì)量的排水閥門和給水管道，水管管道極易發(fā)生漏水、生銹腐化的情況，閥門出現(xiàn)松動，其他配件也會出現(xiàn)大大小小的問題，影響了管道的長期使用壽命，造成大量水資源的浪費。比如，有的工程采用了冷鍍鋅管材，這種極易生銹的管材長期使用會給居民的身體健康帶來不良影響。有些工程閥門質(zhì)量差，連接處長期出現(xiàn)漏水情況，維修不及時會造成水資源浪費。一些室內(nèi)的給排水設計采用高能耗的衛(wèi)生器具和配水器，都會對水資源造成大量浪費。

2.5 排水系統(tǒng)問題

排水系統(tǒng)中存在的問題大部分為系統(tǒng)的管路以及配件等位置發(fā)生的滲漏。許多排水系統(tǒng)的管路都存在著設計不科學或材料質(zhì)量存在缺陷等問題，這使得管路滲水的問題頻繁出現(xiàn)，在對其進行維修的過程中不但會造成大量的水資源浪費，還會導致居民的正常用水受到影響。此外，在進行水資源的輸送時，管道節(jié)點與閥門的使用時間過長，也可能會發(fā)生漏水問題，同時由于大部分排水管道都設置在地下，以至于許多漏水問題在發(fā)生后無法被及時發(fā)現(xiàn)，最終引發(fā)了大量的水資源浪費。

3、綠色建筑給排水設計節(jié)水措施

3.1 節(jié)水方法

節(jié)約水資源是一個自成體系的系統(tǒng)，也是一個非常重要的理念，重復利用和避免浪費是節(jié)約水資源的兩種重要舉措。在實際生活中，我們可以根據(jù)不同的情況，采取不同的方法來節(jié)約用水。最主要的方法如下：（1）盡量減少輸水管的漏損而造成的浪費。給排水系統(tǒng)中，在運輸過程中經(jīng)常出現(xiàn)滲漏的現(xiàn)象，造成水資源的浪費，所以想要建設節(jié)水系統(tǒng)，就要引進一批質(zhì)量優(yōu)良的設備及管材，確保水資源在運輸過程中的可靠性。避免使用一些極易被腐蝕的材料，例如鍍鋅鋼管，這種管材被腐蝕后，不僅會造成水資源的浪費，還會出現(xiàn)水資源污染的問題。我們可以用不銹鋼管、PP-R 管、PE 管、鋼塑復合管、PVC-U 管等代替易腐蝕的管材，從而確保整個供水系統(tǒng)的安全和順暢。在實際的給排水系統(tǒng)設計工程中，相關的工作人員首先要考慮建設科學合理的輸水管網(wǎng)，優(yōu)質(zhì)達標的輸水管網(wǎng)和正確的安裝方式，可以為水資源的傳輸帶來更高的質(zhì)量保證;（2）在日常的使用中，多使用節(jié)水器具。水資源被浪費的絕大部分原因是使用了不合理的用水器具，在設計時提倡多使用節(jié)水器具，可以有效降低水資源的浪費。節(jié)水器具包括自動感應水龍頭、自動感應坐便器、節(jié)水沐浴器等。

3.2 對管道布置進行設計優(yōu)化

滲漏是引發(fā)水資源浪費的主要因素，為了解決這一問題，可通過選擇高質(zhì)量的管材以及管件預防滲漏現(xiàn)象發(fā)生，同時還可以對管道布置進行改良。在進行管道設計之前，技術(shù)工作者應當對該項目的具體狀況進行細致的實地調(diào)查，從而了解施工場地周邊的自然環(huán)境，理解項目設計的具體需求，進一步提升管道布置以及管件安裝的科學性。在實際操作的過程中，能從以下幾點著手改良建筑給排水系統(tǒng)的管道布置。首先要對管材與管件的品質(zhì)與型號進行嚴格的篩查，確保其能滿足系統(tǒng)設計壓力要求，確保在施工過程中可以使用品質(zhì)達標的材料。其次，依據(jù)周邊地區(qū)的自然條件來對管道增設保溫與防腐措施，以此來提升管道的使用壽命。最后要對管道接口的處理工藝進行細致的探究，并針對其中需要纏繞防水膠帶以及涂裝密封材料的位置進行標注，從而防止發(fā)生滲漏現(xiàn)象，一些需要得到特殊處理的材料進行標注。

3.3 充分利用再生水資源

再生水是指雨水或廢水經(jīng)過處理，滿足我國相關規(guī)定中的水質(zhì)標準后，被二次利用的水資源，多用于室外綠化的澆灌。在傳統(tǒng)的給排水設計中，一般不會對雨水進行再利用，而是通過管道將雨水直接滲入地下或排放到附近的河流中。隨著生態(tài)環(huán)境保護的落實，節(jié)能節(jié)水、循環(huán)利用等理念都融入到了高層建筑給排水設計中，雨水的利用也在其中。但在實際操作中，雨水存在較大的不確定性，降水量和質(zhì)量都存在波動，無法進行有效地回收再利用。因此，再生水的主要來源依舊是廢水。再生水的投入使用，極大節(jié)約了水資源，并實現(xiàn)了對水資源的循環(huán)利用，是生態(tài)環(huán)境保護的一大步。

因為地理環(huán)境、氣候條件等因素存在差異，各個地區(qū)的降水量也有所不同，因此，在設計雨水收集系統(tǒng)之前，需要對當?shù)氐慕邓窟M行實地考察。例如，某項目施工地點日降水量為53.4mm，棄流量為1.9mm，每次降水能夠收集的雨水總量約為124m3。通過對上述數(shù)據(jù)的計算，最終決定在高層建筑附近的綠化帶中安裝一個容積為100m3的混凝土裝置，其總收集面積在3000m2以上，確保其收集雨水的效率。

現(xiàn)代建筑的雨水回收利用大多通過道路、屋面與綠化帶完成。綠地中的雨水通常會快速滲入地下不利于收集，而且在下雨的初始階段，雨水的污染程度較大，以路面為例，通過對道路初期雨水進行分析可知，此時雨水的COD 值接近4000mg/L，而且雨水的水質(zhì)也受諸多因素影響，例如空氣質(zhì)量、降雨間隔與強度、溫度等，所以技術(shù)人員在設計建筑給排水系統(tǒng)時，一定要充分考慮到雨水系統(tǒng)在運行過程中存在的一系列影響因素。

3.4 建筑排水系統(tǒng)設計要點

高層建筑排水系統(tǒng)的排水方式有兩種：分流與合流。隨著國家對環(huán)境保護重視程度的日益提高，合流方式的使用越來越少，因為這種排水方式極易出現(xiàn)水體污染且浪費水資源，而分流已經(jīng)成為當前建筑排水系統(tǒng)的主要方式。高層建筑的整體高度較高，其排水管線也較長。在這種情況下，排水管內(nèi)的污水流量較大且流速較快，若在排水立管底部連接排水支管，則極易出現(xiàn)溢水、漏水等現(xiàn)象。因此，在設計此類建筑的排水系統(tǒng)時，設計人員應保證衛(wèi)生器具排水管道的獨立性：底層衛(wèi)生器具中的污水應單獨排放，底層衛(wèi)生器具的排水管道不能接到排水立管上。當排水立管需要轉(zhuǎn)換時，底層衛(wèi)生器具的排水支管可以接到建筑排水橫管上；連接點與立管底部下游的水平距離不宜大于3m 且不得小于1.5m。當無法滿足該設計要求時，設計人員應設計單獨的底層排水支管，將廢水直接排至室外檢查井。

3.5 使用節(jié)能型加壓設備

有些高層建筑依舊在使用舊款加壓設備，這些設備不僅效率低下，且能耗較高。二次加壓需要將市政供水收集到相應的儲水設施中，然后使用變頻加壓設備再次進行加壓，以保證高層建筑的水資源供應。與傳統(tǒng)的加壓方式相比，這種方式在一定程度上減少了能源的消耗，但依舊不是最優(yōu)解。目前節(jié)能效果最好的是無負壓式供水設備，這種供水設備能夠直接與市政供水管網(wǎng)相連，從而省去中間步驟，直接對市政供水進行加壓。無負壓式供水設備具備使用簡單、造價低的優(yōu)勢，能夠有效節(jié)約能源消耗。

根據(jù)具體測試可知，直徑為15mm 的普通水龍頭，如果供水壓力大于0.2MPa，那么滴漏量為3.6L/h，線漏量為17L/h，全流量為670L/h。與普通的水龍頭相比，節(jié)水型龍頭的節(jié)水功能十分明顯，在CJ/T164-2014《節(jié)水型生活用水器具》中對節(jié)水型水龍頭的水流量做出了明確規(guī)定：以管徑為15mm 的水龍頭為例，如果水壓為0.1MPa，那么水龍頭的全流量應小于0.15L/s；感應式水龍頭的自動止水時間要控制在2s 之內(nèi)，而且能夠在供電電壓不穩(wěn)定時自動斷水。綠色建筑的給排水系統(tǒng)在設計過程中也要充分考慮使用節(jié)水便器，以壓力流防臭節(jié)水便器為例，在使用過程中不存在s管與水箱并且使用直排式，不僅安裝方便，同時密封性良好，不會存在漏水問題，而且還擁有自動分檔沖水功能，可以更好地控制沖水量。

3.6 壓力設計

節(jié)水的關鍵性技術(shù)可以分為建筑節(jié)水、海綿城市建設、用水水質(zhì)保障研究和用水及節(jié)水管理等技術(shù)。結(jié)合國內(nèi)外建筑用水標準來衡量建筑的用水標準，為每一家提供優(yōu)質(zhì)的水質(zhì)，并達到建筑節(jié)水技術(shù)的要求。為了實現(xiàn)建筑給排水設計的節(jié)水效果，設計人員要保證給排水系統(tǒng)設計的科學性，讓節(jié)水效果得到保障。設計人員要重視給排水系統(tǒng)中的壓力設計部分，根據(jù)建筑的需求情況，科學設計給排水系統(tǒng)的壓力，避免壓力設計過大導致的水資源浪費問題，同時避免因壓力過小造成用水不暢。相關專業(yè)人員在進行建筑給排水設計之前，應當先充分了解建筑物周圍的具體情況，依據(jù)實際施工條件對水壓的大小進行合理的調(diào)整，使水壓控制在一個合理的范圍內(nèi)，保證建筑給排水設計可以得到有效的實施，并且滿足現(xiàn)實生活中的用水需求。此外，應當將管道安置在一個合理的位置上，防止其遭受一些不可控環(huán)境因素的影響，確保安全性。與相關部門和相關政府進行協(xié)商，在保證給水安全和水量充足的前提下，給水加壓，采用直接供水無負壓變頻供水裝置，充分利用市政水壓。當建筑處于用水高峰期時，給水壓力不能滿足每家每戶的需求，水泵也沒有及時對原有的水壓進行補壓，這時候就充分體現(xiàn)了市政管網(wǎng)的余壓對于水輸送的關鍵性。利用這種供水方式，可以把整個系統(tǒng)的節(jié)能效果維持在30%以下，同時還能夠自動補氣、排氣，不產(chǎn)生負壓，對供水管網(wǎng)沒有任何影響。

3.7 建筑水消防系統(tǒng)設計要點

3.7.1 消防供水設計

消防設計是建筑設計中的重要組成部分，也是高層建筑設計中一個至關重要的環(huán)節(jié)。由于高層建筑整體高度較高且內(nèi)部結(jié)構(gòu)復雜，在設計建筑水消防系統(tǒng)時，設計人員需要保證水消防系統(tǒng)的可靠性。高層建筑的消防給排水工程的給水量和水壓往往會超出市政管網(wǎng)供水系統(tǒng)要求，甚至有些高層建筑的進水形式為單路。因此，在開展水消防設計工作時，設計人員需要增設消防水池。消防水池在為建筑居民提供生活用水的同時，還能夠降低建筑水消防系統(tǒng)的建設成本。一旦發(fā)生火災，消防水池能夠提供大量的水資源。

3.7.2 消防泵房與消防水池設計

在設計高層建筑消防泵房與消防水池時，設計人員需要合理布置這兩個基礎設施的位置，確保消防泵房與消防水池的位置不會受到火災的影響，從而為控制火情以及滅火提供方便。在設計過程中，設計人員應單獨設計消防泵房，泵房防火門應選用具有極強防火性能的、便于使用的材料，從而保證其能夠提供充足的水源。

3.7.3 自動噴水滅火系統(tǒng)

高層建筑比普通建筑的高度更高，內(nèi)部結(jié)構(gòu)也更復雜。自動噴水滅火系統(tǒng)是高層建筑中水消防系統(tǒng)的常見設施。自動噴水滅火系統(tǒng)在探測到危險的火災因素后會自動打開閥門，并且同時發(fā)出火警信號，從而為人們撤離火災現(xiàn)場和救火贏得寶貴時間。目前，在科學技術(shù)不斷發(fā)展的背景下，自動噴水滅火系統(tǒng)種類較多，按照噴頭形式可分為兩種：閉式自動噴水滅火系統(tǒng)；開式自動噴水滅火系統(tǒng)。若進一步細分，則分為濕式自動噴水滅火系統(tǒng)、干式自動噴水滅火系統(tǒng)、水幕式自動噴水滅火系統(tǒng)以及雨淋式自動噴水滅火系統(tǒng)。其中，干式自動噴水滅火系統(tǒng)利用的是壓縮氣體，它在檢測到室內(nèi)溫度超出特定數(shù)值后，則會直接噴出系統(tǒng)內(nèi)部的壓縮氣體，從而達到滅火的目的；濕式自動噴水滅火系統(tǒng)則是利用水進行滅火；水幕式自動噴水滅火系統(tǒng)通過灑水噴頭來滅火；雨淋式自動噴水滅火系統(tǒng)通過開式灑水噴頭來滅火。設計人員需要結(jié)合高層建筑的實際需求以及環(huán)境條件來選擇自動噴水滅火系統(tǒng)，從而保證自動噴水滅火系統(tǒng)的有效性。

結(jié)語：

綜上所述，給排水設計對于高層建筑來說尤為重要，是保障業(yè)主生活用水的基礎。對于建筑物進行給排水節(jié)能減排設計，對水資源科學合理地利用可以起到節(jié)約水資源的作用，且降低水資源的排放量，采用循環(huán)利用的措施，可以降低排放水對環(huán)境的污染，由此達到節(jié)能減排的要求。