綠色建筑給排水節(jié)水設計研究

潘舒

（長沙市建筑設計院有限責任公司，湖南 長沙 410007）

為了更好地減少在建筑的使用過程中出現能源消耗過大或者水資源過度使用的問題，在進行綠色建筑工程的設計階段，需要根據實際情況和自身情況來準確判斷，將節(jié)水節(jié)能技術與水資源的循環(huán)利用融合在綠色建筑工程中。準確地運用好節(jié)能技術可以有效地幫助細化綠色建筑工程中的給排水設計內容，一定要在綠色建筑中充分地運用好的科學的供水設備和系統(tǒng)。符合低碳經濟時代的要求，才可以更好地幫助我國建筑企業(yè)走上可持續(xù)發(fā)展的綠色道路。

1 綠色建筑工程給排水系統(tǒng)

綠色建筑是指在全壽命期內，節(jié)約資源、保護環(huán)境、減少污染，是為人們提供健康、適用、高效的使用空間，最大限度地實現人與自然和諧共生的高質量建筑。而給排水系統(tǒng)是綠色建筑不可分割的一部分，在提高生活質量、節(jié)約資源、保護環(huán)境、減少污染這些方面可以發(fā)揮不可磨滅的作用。建筑的給排水系統(tǒng)由給水系統(tǒng)和排水系統(tǒng)組成，給水系統(tǒng)的主要作用是將生活及生產活動所需要的各種性質的用水送達到指定位置，給水系統(tǒng)是能源消耗大戶，也是關乎人們健康的重點關注對象。怎樣降低能源消耗及防治水質污染是綠色建筑給水系統(tǒng)的主要工作。排水系統(tǒng)是綠色建筑的清潔工，它收集建筑各類污水、廢水、雨水，在我國水資源分布極其不均的情況下，我們在水資源極度匱乏的地區(qū)應實現水資源的閉環(huán)運用，減少對自然資源的過度索取，達到人與自然的和諧共生。目前，隨著我國經濟的高速發(fā)展，我國城市化的規(guī)模也越來越大，隨著城市化進程的越來越快，各種各樣的建筑類型紛雜涌現，為了實現綠色建筑的可持續(xù)發(fā)展，作為給排水專業(yè)人員，需要不斷創(chuàng)新和進步以此完善給排水系統(tǒng)，使給排水系統(tǒng)的工作效率和能力得到有效地提升，從而有效地防止出現水污染及能源消耗過大的問題。本文將從節(jié)水節(jié)能技術運用，新型給水材料的使用、雨水循環(huán)利用等幾方面在綠色建筑中的使用作出論述，希望能提高建筑中水資源的利用效率。

2 綠色建筑給排水設計中應用節(jié)水節(jié)能技術

2.1 建筑給排水中有哪些節(jié)水節(jié)能技術

我國是個水資源大國，但我國人均的水資源使用量及保有量與世界上其他各國來比是遠低于平均水平的，一個國家要想保持現有的發(fā)展水平，一定離不開水資源和能源，所以減少對水及化石能源的消耗對我國的經濟進步有迫在眉睫的重要作用。隨著科技的進步，為我們給排水系統(tǒng)的完善提供了許許多多的先進材料及設備，例如，管道材料的變革，涌現出包括鋼塑復合、陶瓷管道、鋼絲骨架管、芯層發(fā)泡工藝塑料管、HDPE高密度聚乙烯管、薄壁不銹鋼管等能應付各種工況下使用要求的管材。信息技術革命以來，人們在變頻技術上的能源管控有了突飛猛進，變頻泵相比定頻恒壓泵可以節(jié)約30%～50%能源（衡陽某高層綜合樓物業(yè)數據）。干旱缺水地區(qū)污廢水的循環(huán)使用方面也得到了進步，一體化存水與處理設備在大規(guī)模應用，出水水質隨著膜技術及生物處理手段的突破而顯著提高。雨水回用及太陽系統(tǒng)目前是綠色建筑中最常用的技術措施，它們的使用成本低，投資成本相比其他同類型的舉措要低許多，且回報率高。所以現階段和未來，我們都應保持綠色的發(fā)展觀念，人們都應該理解節(jié)能減排，并為此而付諸行動，這樣不僅可以有效提高我們的經濟實力，還可以最大程度地幫助我們提高生活需求。

2.2 管道材料在綠色建筑中的具體應用

在綠色建筑工程中使用，管道材質是保障水質要求的重要一環(huán)，又是控制能量消耗的手段之一，材料的應用不僅能阻斷污染降低管道阻力，還能給使用者創(chuàng)造安靜的生活空間。例如，可以在綠色建筑中給水系統(tǒng)使用薄壁不銹鋼管、鋼塑復合管。它的優(yōu)點是無毒無害，在高溫下形變小，耐壓且耐腐蝕能力突出。在消防管道系統(tǒng)中傳統(tǒng)熱鍍鋅鋼管的耐腐蝕性確實較一般金屬管道能力強，但鍍鋅管道在高壓環(huán)境下必須提高壁厚以保障使用的可靠性，這就極大地增加了管道的自重及支架的敷設要求。工程案例中，我們可以用鋼塑復合管道替代。排水管道中傳統(tǒng)塑料管道有易老化，不能長期暴露在陽光的直接照射中。新型塑料管材的出現彌補了這些缺點，例如，芯層發(fā)泡工藝塑料管、高密度聚乙烯消音管、HDPE 高密度聚乙烯管等，這些材料具有很多優(yōu)點，最突出的優(yōu)點是重量輕且強度高還耐腐蝕能力。尤其是芯層發(fā)泡工藝塑料管，高密度聚乙烯消音管它們的排水靜音性能好，在靠近人們生活辦公的場所能發(fā)揮重要作用?，F存的老舊建筑中，管道銹蝕、管件損壞引發(fā)危險的案例比比皆是，新材料的使用能大大提高給排水系統(tǒng)的使用壽命，不僅可以有效地提高人們的生活質量，還可以幫助降低建筑項目的總投資。

2.3 在綠色建筑中的能耗管理

能源是人類賴以生存的必要條件，然而，自然界的化石能源并不是取之不盡、用之不竭的，我們都應保持綠色的發(fā)展觀念，只有在生產生活中有效地減少資源的損耗以及提升資源的使用效率，才能幫助人們和企業(yè)降低生活成本和運營成本。給排水是建筑中能源消耗大戶，我們供水需要能源，制熱及制冷都需要能源，目前隨著我國科技水平越來越高，在綠色建筑中，能源管理手段越發(fā)豐富，時代要求我們合理高效地運用科技提高我們能源利用效率，創(chuàng)造綠色生活。在供水中我們利用能源賦予流體勢能和動能，以往加壓設備在設計工況中，往往是恒壓恒流，加之以前電控技術落后，電機要想實現變頻難度較高，成本也巨大。實際加壓設備在運行工況中往往流量及壓力變化還是比較大的，例如，在住宅建筑中，用水高峰及低谷差值往往以倍計，《建筑給排水設計標準》GB50015-2019 中普通住宅供水時變化系數能達到2.8 倍，在用水最低的凌晨幾乎是高日高時的幾十分之一，那么我們要在掌握用戶用水規(guī)律的前提下，合理采用加壓設備，采用現有的變頻設備同時搭配小流量泵，并精確預估計小流量工況，利用大泵的高壓余量配置保壓容器，在電控技術及大數據大幅進步的今天，針對綠色建筑小區(qū)的設計應合理分配動力設備管理，做到耗電最小經濟最優(yōu)。在能利用市政余壓的場所，可以優(yōu)先使用無負壓加壓設備。

能耗的降低不止于動力設備，工況中流體的無用消耗也是我們關注的重點。流體在管道或容器中運動產生的阻力能消耗我們動力設備給予流體動能的1/5 左右，這部分能耗我們不能完全避免，但是我們應竭盡所能地降低這部分能耗，老舊的鑄鐵管道，內壁往往起泡銹蝕，阻力系數高于現在的涂塑鋼管和不銹鋼管的數倍，我們給排水設計應在選材時考慮材料的可循環(huán)使用性能，減小不必要的能源浪費。流體的能量消耗往往產生在壓力管道密閉性不過關，流體溢出管道，所以閥門附件的選擇中，我們不但要采用低阻力附件，還要使用符合管道材料性能匹配的密封組件和連接方式。同時，我們還要關注閥件的使用壽命，在管道運行的使用期通過保養(yǎng)巡視管道或增設電腦自動巡檢設備來保障我們的能源未來。

能源的無效釋放也是對資源的浪費。綠色建筑中有些品質較高的使用群體對水的溫度也有多種要求。在人們的日常生活中，熱水供應對居民來說是必不可少的，所以在綠色建筑給排水的過程中，要充分考慮人們的日常需求。在熱水的正常供應過程中，會存在熱損失，需要將熱損失盡量減少。所以為了避免熱水溫度降低過快，工作人員應該針對不同的建筑選擇不同的熱水供應方式，并且減少管道的長度使用導熱性能好的材料建設管道。在實際建設過程中，需要從多方面考慮，可以使用干管和立管循環(huán)，以及支管循環(huán)，合理選擇熱水系統(tǒng)的循環(huán)方式，不僅可以有效地提高熱水供應系統(tǒng)的效率，減少多余冷水的無效排放，還能以最省的總投資投入使用，從而達到提高資源總利用率的目的。儲熱設備在保溫管理科學的前提下還要合理設計設備容積的大小，過大儲熱容積會增大制熱設備耗熱量而且會增大儲水的冗積。在智能化控制和科學計量的并用中我們對減少綠色建筑的能源消耗會得到飛速進步。

2.4 綠色建筑中的清潔能源

能源的形式是多種多樣的，綠色建筑中我們堅決要求使用的是清潔能源，在現階段我國的綠色建筑工程節(jié)能技術的運用情況來說，推薦設計人員在使用的能源上做文章，可以將能源改換為清潔能源。新能源包括風能、太陽能、地熱、水能等，在其中太陽能是常見的最清潔能源之一，開發(fā)利用太陽能不會污染環(huán)境。太陽能在除云貴川部分地區(qū)太陽能輻照量(＜4200MJ/(m2·a))有些匱乏外，其余都能得到很好的開發(fā)利用。生活中的熱水系統(tǒng)用戶使用需求可分為3 類：（1）集中-集中供熱水系統(tǒng)；（2）集中-分散供熱水系統(tǒng)；（3）分散-分散供熱水系統(tǒng)。在分散式熱水系統(tǒng)中，太陽能也應根據用戶用水量大小，分散布置在南向不被遮擋陽光的場所，而太陽能在集中式系統(tǒng)中應統(tǒng)一管理，太陽能板集中布置，設計中科學搭配水箱和合理控制水管的熱損失，有效保障綠色建筑中水管的保溫能力。相較兩者集中布置太陽能可以幫助我們節(jié)約了更多的資源，而分散式布置較為靈活、單個投資小的特點，我們設計時要靈活運用，充分做到綠色發(fā)展。清潔能源中的地熱，風能也有其運用空間，長沙高鐵南站熱水系統(tǒng)運用深井技術，往地下打了數百口深井，地下水恒溫的特點能有效地跟自來水換熱，中南大學某宿舍也運用了此系統(tǒng)，短期來說，這套系統(tǒng)投資頗大，長遠講，這套系統(tǒng)還是值得建設的。綠色建筑中將清潔能源運用在給排水系統(tǒng)中，為以后的可持續(xù)發(fā)展打好了基礎。

2.5 合理運用給排水管網

管道損漏問題在整個建筑管道設計的過程中是非常常見的，如果在建筑中出現了這種問題，會導致水資源大量的浪費。所以對整個傳送管道，需要定期進行檢查，檢查后工作人員需要對整個管道進行養(yǎng)護，并且在建設過程中使用優(yōu)秀的材料來降低漏損發(fā)生的概率。給排水管網是否使用到位在整個排水系統(tǒng)中非常重要的，因為在未來整個系統(tǒng)是否可以良好地運行都需要看給排水管網。給排水管網可以保證整個系統(tǒng)可以安全運行，但是國家更應該從多方面來提升給排水系統(tǒng)的穩(wěn)定性，可以通過完善相關的法律法規(guī)來有效提高水資源利用率。對于管道上可能出現的管網損漏問題要著重注意，不同的供水高度，管道所能承受的壓力也是不同的。根據管道的實際工作壓力選擇不同的管材，這樣可以有效地避免管道因承壓過大而造成安全隱患。另外，在實際運行中，還可以用閥門附件減壓，或者分區(qū)給水來選擇管材。

2.6 節(jié)水器具運用

（1）增加節(jié)水型器具的運用。最突出的是公共場所采用非接觸式或延時自閉式水嘴。在使用者離開后，會自動定時斷水，用于公共場所的衛(wèi)生間時不僅節(jié)水，而且衛(wèi)生，特別是在發(fā)生公共衛(wèi)生安全事件時，不會造成交叉感染。另外，延時自閉式水嘴還限定每次給水量和給水時間，具有較好的節(jié)水性能。

（2）節(jié)水便器。隨著時代的進步，坐便器從最傳統(tǒng)沖落式到現在的利用旋渦和虹吸作用的坐便器，一次沖水量從原來的16 升/次，到現在創(chuàng)新低1.4 升/次。在平時的設計中，要求不得使用一次沖洗水量大于6L的坐便器。減少用水點的出水量，做到從實際出發(fā)，節(jié)約水資源。

3 合理利用雨水資源

雨水是大自然的饋贈，我國水資源總體匱乏，且地域分布不均，以秦嶺-淮河為界，南方地區(qū)年降水量在800mm 以上，屬于多雨地區(qū)。如果將雨水收集起來，經過設備處理后，將它們用來綠化澆灑、汽車沖洗，以及路面沖洗、水景補水等，甚至還可以用于循環(huán)冷卻水和消防水。通過這些途徑，可以緩解城市水資源緊缺的局面，是一種開源節(jié)流的有效途徑。

4 結語

隨著社會快速的發(fā)展，我們對綠色建筑中的節(jié)水性能的要求不斷地提高。所以，在目前這個階段，我們首先注重的是給排水系統(tǒng)的優(yōu)化措施。要充分利用好新興技術和設備來有效地提高水資源利用率和減少水資源的消耗。如果能夠合理地在給排水系統(tǒng)中運用好節(jié)能技術，不僅減少了資源浪費，還助力了我國可持續(xù)發(fā)展的目標。