綠色建筑給排水設(shè)計的節(jié)水措施分析

姜新強

（山東華邦建設(shè)集團有限公司，濰坊 262500）

1 前言

建筑物節(jié)水設(shè)計的措施大體上可分為兩個部分，一是通過給排水系統(tǒng)的優(yōu)化大幅減少超壓出流、二次污染等嚴重浪費水資源的情況，二是借助雨水收集系統(tǒng)回收利用雨水資源，減少對市政供水的壓力。研究的重點是掌握當前造成水資源浪費的具體情況分類以及相關(guān)問題的實際成因，然后再制定出有效的對策。各種新技術(shù)、新材料和新設(shè)備等都在應(yīng)用于建筑物給排水設(shè)計，如無負壓供水技術(shù)、新型建筑給排水管材等，應(yīng)積極研究這些技術(shù)和材料的應(yīng)用。

2 建筑物給排水系統(tǒng)水資源耗費情況分析

2.1 給水系統(tǒng)的超壓出流

建筑物給水系統(tǒng)的動力來源與建筑物層高具有直接的關(guān)系，通常1～6 層可直接采用市政供水，因為市政供水管道本身具有一定的壓力，大多在0.15～0.35MPa之間，具體哪些樓層采用市政直接供水要結(jié)合當?shù)氐膶嶋H供水壓力來確定，各地的情況不完全相同。對于較高的樓層，尤其是高層建筑，市政供水壓力無法滿足高樓層用戶的用水需求，因而需要借助二次加壓系統(tǒng)提升供水壓力，在這一過程中就涉及如何分層加壓供水的問題。如果分層不合理，部分終端用戶的出水壓力值過大，導(dǎo)致其用水時流量增大，大量的水資源因此而浪費。對于高層建筑，控制超壓出流具有一定的難度，分層較多的情況下會增加整體的建造成本，反之則會造成水資源浪費，需要在設(shè)計時做出有效的平衡[1]。

2.2 供水、排水過程中的二次污染

用戶在用水時非常關(guān)注水質(zhì)，在正常供水的情況下水質(zhì)清澈潔凈，可直接使用。但供水管道檢修時會造成大量的泥漿、雜質(zhì)等進入供水管路，或者有些早期的金屬供水管道發(fā)生了較為嚴重的銹蝕，出水中存在較多的鐵銹。當用戶發(fā)現(xiàn)水質(zhì)渾濁或者存在鐵銹等雜質(zhì)時，會先排放掉受污染的部分，待水質(zhì)清澈之后再使用。這一過程中勢必會造成大量的水資源耗費，以上這些問題是在供水過程中出現(xiàn)的。在建筑排水系統(tǒng)中同樣存在類似的問題，最典型的是不同類型建筑物的污水和雨水之間的排放，如醫(yī)院的污水和廢水中可能存在病菌，而衛(wèi)生間污水中主要為有機質(zhì)，這些污水通常不可混合在一起排放，而是要經(jīng)過特性的處理。尤其是雨水，不應(yīng)和污水混合排放。雨水的潔凈程度較高，正常情況下可直接排放到地表水系中，不會產(chǎn)生污染問題。但早期的城市設(shè)計中存在雨污河流的設(shè)計方案，由此會造成雨水被污水二次污染的問題。

2.3 室內(nèi)熱水供應(yīng)時產(chǎn)生無效冷水排放

建筑物室內(nèi)熱水供應(yīng)主要依靠電熱水器、太陽能熱水器以及燃氣熱水器等實現(xiàn)，其中部分熱水供應(yīng)系統(tǒng)存在設(shè)計上的缺陷，由于熱水供應(yīng)點到使用點之間存在較長的管路，因而每一次在用水點打開閥門或者水龍頭時都會先流出一定量的冷水，夏季時不存在過多的問題，但冬季寒冷條件下這些冷水會直接排放掉，造成浪費。這種現(xiàn)象在家庭用水中非常普遍，以燃氣熱水器系統(tǒng)為例，通常這種熱水器設(shè)置在家庭住宅的廚房中，以廚房為起點，各路水管引至衛(wèi)生間、洗手盆等部位，如果缺乏有效的熱水循環(huán)系統(tǒng)設(shè)計方案，最終會導(dǎo)致管路中存在冷水[2]。

2.4 管材、閥門等泄露造成水資源浪費

管道、閥門等給排水設(shè)施的材質(zhì)以及安裝工藝等對減少水資源流失具有重要的作用，例如，早期的給水管道以鑄鐵為主，但這種管材在長時間使用之后容易出現(xiàn)銹蝕、積垢等現(xiàn)象，導(dǎo)致潔凈的市政水資源受到污染，間接地造成浪費。因而現(xiàn)階段的建筑給水管道大多采用PE管、ABS 管等，這些塑料材質(zhì)不存在銹蝕的問題，同時其耐久性也非常優(yōu)異。另外，管道、閥門等組件的泄露會造成水資源的流失，并且容易造成泄露的部位通常是管材的接口部位。在設(shè)計管路系統(tǒng)時可采用密封性和耐久性更加優(yōu)異的接口連接方式。

3 建筑給排水系統(tǒng)的節(jié)水設(shè)計

3.1 高層建筑采用無負壓供水設(shè)備

在高層建筑供水系統(tǒng)中，市政供水壓力不足，因而傳統(tǒng)的設(shè)計方案是在建筑物的地下室設(shè)置儲水設(shè)施，先將市政供水存儲在水箱中，然后再利用水泵將其加壓送至高層用戶終端。但是水箱在長期的使用過程中會逐漸產(chǎn)生污染，為了保證水質(zhì)，需由專人定期清理水箱，凡是受到污染的水體不得再供應(yīng)給住戶，而是要排放或者用于市政灑水以及景觀園林設(shè)施的灌溉，嚴重降低了水資源的利用效率，造成了一定程度的浪費?，F(xiàn)階段主要利用無負壓供水設(shè)備來避免二次加壓供水中的水源污染問題。無負壓供水技術(shù)在向用戶供水時充分地利用了市政供水的余壓，市政供水壓力不足的部分由升壓機械設(shè)備予以補充，因而其首先是降低了能耗。與此同時，此類設(shè)備采用了全封閉的構(gòu)造，相比于傳統(tǒng)的水箱儲水技術(shù)方案，此類設(shè)備的密封狀態(tài)避免了水源的二次污染問題，也無需清理內(nèi)部設(shè)備，不會產(chǎn)生水資源的浪費[3]。

3.2 限制超壓出流的問題

由于超壓出流會造成嚴重的水資源浪費，因而在設(shè)計給水系統(tǒng)時應(yīng)合理控制各個用水終端的壓力，具體的技術(shù)措施包括以下幾點。

3.2.1 合理設(shè)置分區(qū)

對于高層建筑而言，分區(qū)加壓供水是最有效的設(shè)計方案，但每一個分區(qū)的層數(shù)和總高度是非常關(guān)鍵的控制內(nèi)容。如果分區(qū)高度較大，為了滿足最不利點的供水壓力，靠近供水設(shè)備的有利點就會出現(xiàn)供水壓力過大的問題，由此造成這些有利點出現(xiàn)超壓出流的問題。因此，合理設(shè)置分區(qū)要求設(shè)計者既要考慮最不利點的供水壓力，也要考慮最有利點的供水壓力。

3.2.2 采用恒壓供水系統(tǒng)

供水壓力應(yīng)始終保持一致，目前恒壓供水技術(shù)已經(jīng)非常成熟，其中無負壓供水就是典型的恒壓供水技術(shù)，這種技術(shù)中使用了各種先進的傳感器，可精確調(diào)控設(shè)備的供水壓力，保持供水系統(tǒng)的壓力穩(wěn)定性。

3.2.3 設(shè)置減壓裝置

合理設(shè)置分區(qū)可有效控制出水壓力，但由此也會造成水泵數(shù)量的增加，總體的工程造價有所提升[4]。另一種處理方案是在供水系統(tǒng)中增加減壓裝置，如增加減壓孔板、減壓閥門等。這些減壓裝置以被動或者主動的方式調(diào)節(jié)出水壓力，避免超壓出流的問題。

3.3 改善熱水供應(yīng)循環(huán)方式

針對室內(nèi)熱水供應(yīng)中經(jīng)常出現(xiàn)的無效冷水排放問題，需從熱水循環(huán)方式的角度加以改進，圖1 展示了一種室內(nèi)給水系統(tǒng)，其中紅色的管線為熱水，藍色管線代表冷水。傳統(tǒng)的設(shè)計方案中并未設(shè)計回水管，用戶在使用時首先排放出來的是冷水，然后才是熱水。在改進后的設(shè)計方案中，增加了一條回水管，如圖1 中的綠色管線，其作用是將熱水管路中的冷水先回流到加熱設(shè)備中，待這些冷水回流之后，后續(xù)供應(yīng)過來的水就全部為熱水了，這樣可避免冬季用水時先釋放掉冷水的情況，節(jié)約了水資源。

圖1 有回水管的熱水供應(yīng)系統(tǒng)

3.4 防止給排水系統(tǒng)中的二次污染

二次污染的問題主要來自儲水箱和管路中，儲水箱長期使用過程中會滋生出細菌或者藍藻，管路中的二次污染主要取決于材質(zhì)，傳統(tǒng)的鑄鐵材質(zhì)易產(chǎn)生鐵銹。鑒于此，應(yīng)該全面優(yōu)化供水系統(tǒng)的設(shè)計方案，在資金允許的情況下改為非復(fù)壓供水系統(tǒng)，并且優(yōu)先采用新型供水管材，目前在自來水工程中主要采用PE 材質(zhì)的管材，從避免污染的角度看，這種管材的優(yōu)勢在于密封性優(yōu)異、耐腐蝕性強。在排水系統(tǒng)設(shè)計中關(guān)鍵是對污染較為嚴重的水做預(yù)處理，然后再將其通過排水管路輸送到集中的污水處理點，例如，醫(yī)院中產(chǎn)生的廢水要進行初步的消毒，住宅建筑中形成的廢水要先進入化糞池。雨水管路和污水管路要分開，避免雨污河流污染相對潔凈的雨水[5]。

4 建筑物雨水回收利用

雨水回收利用是建筑節(jié)水措施的重要組成部分，雨水本身相對清潔，在簡單沉淀和過濾之后就可用于路面灑水、景觀園林灌溉、公共衛(wèi)生間沖水等場景中。雨水回收利用的具體設(shè)計方案與建筑物的結(jié)構(gòu)特點以及排水系統(tǒng)等密切相關(guān)。通常而言，建筑物雨水收集系統(tǒng)應(yīng)包括以下五個構(gòu)成部分。

4.1 集水區(qū)

建筑物的屋頂結(jié)構(gòu)和地面上的基礎(chǔ)最容易在降雨情況下產(chǎn)生徑流或者積水，尤其是在暴雨天氣下，積水情況甚至會造成屋面滲漏，制約地面通行。集水區(qū)是雨水容易產(chǎn)生匯聚的區(qū)域，以建筑物上的水平結(jié)構(gòu)為主，包括地面上的水平結(jié)構(gòu)。

4.2 輸水系統(tǒng)

集水區(qū)產(chǎn)生的雨水需經(jīng)過專門的輸水系統(tǒng)進入到指定的位置，輸水系統(tǒng)主要包括建筑物上的排水管道以及地面上的排水溝渠。

4.3 屋頂沖洗系統(tǒng)

這一部分的主要作用是去除或者過濾雨水中的碎屑或者污染物。

4.4 雨水儲水裝置

目前大型建筑物可在其基礎(chǔ)部位設(shè)置專門的雨水蓄水模塊，這些蓄水模塊采用PP 材質(zhì)。

4.5 雨水配送系統(tǒng)

原則上講雨水配送應(yīng)盡可能采用重力作為動力，這種設(shè)計符合綠色建筑的節(jié)能設(shè)計理念，但如果受到建筑物結(jié)構(gòu)限制無法采用重力輸送時，需配置水泵[6]。

另外，建筑物雨水收集系統(tǒng)還可與綠色建筑中的屋頂花園、綠色屋面等結(jié)合在一起，如在建筑屋頂設(shè)置綠色植被，一方面利用雨水灌溉植物，而植物可用于建筑節(jié)能、美化環(huán)境。另一方面則是將綠植無法蓄積的水分通過排水管路收集起來。

5 結(jié)論

建筑物節(jié)水設(shè)計方案具體涵蓋多個層面的內(nèi)容，通過合理分層提高供水壓力的穩(wěn)定性，抑制和避免超壓出流的問題。借助無負壓供水系統(tǒng)避免建筑物二次供水中的水體污染。在熱水供應(yīng)中設(shè)置冷水回水管路，防止冬季排放冷水。最后，應(yīng)加強會雨水的回收利用。