綠色建筑給排水技術(shù)及具體應(yīng)用研究

【摘要】傳統(tǒng)給排水系統(tǒng)存在能耗高、水資源浪費(fèi)嚴(yán)重等問題，綠色建筑給排水技術(shù)存在技術(shù)更新緩慢、應(yīng)用推廣受限等困境。文中提出創(chuàng)新綠色建筑給排水技術(shù)，以案例項(xiàng)目為實(shí)踐，從節(jié)水技術(shù)、節(jié)能設(shè)備、污水處理等方面，分析相關(guān)技術(shù)在案例項(xiàng)目中的實(shí)際應(yīng)用效果。

【關(guān)鍵詞】綠色建筑；給排水技術(shù)；節(jié)水技術(shù)

【中圖分類號(hào)】TU201 【文獻(xiàn)標(biāo)志碼】A 【文章編號(hào)】1673-6028（2024）08-0077-03

0 引言

因傳統(tǒng)的給排水系統(tǒng)已無法滿足現(xiàn)代綠色建筑對(duì)節(jié)水、節(jié)能、環(huán)保的高要求，在新形勢(shì)下，探索和應(yīng)用先進(jìn)的綠色建筑給排水技術(shù)，對(duì)于促進(jìn)建筑行業(yè)高效發(fā)展尤為重要。本文從節(jié)水技術(shù)、節(jié)能設(shè)備、污水處理等方面入手，分析相關(guān)技術(shù)在綠色建筑中的實(shí)際應(yīng)用效果，推動(dòng)綠色建筑給排水技術(shù)創(chuàng)新發(fā)展[1]。

1 案例項(xiàng)目節(jié)水節(jié)能設(shè)備

山東某醫(yī)院綜合醫(yī)技樓暨公共應(yīng)急臨床中心建設(shè)項(xiàng)目地上建筑面積為53 402.17 m2，其垂直高度為93.3 m。在供水系統(tǒng)方面，每日能穩(wěn)定供應(yīng)283.3 m3清水，可劃分為四個(gè)獨(dú)立的供水區(qū)域，每一區(qū)域均可獲取充足水資源。項(xiàng)目采用高效環(huán)保太陽能與空氣源熱泵相結(jié)合的供熱方式，產(chǎn)出91.48 m3/日熱水。在排水處理上，項(xiàng)目建立完善的污水與廢水處理系統(tǒng)，最大排水處理量可達(dá)369 m3/日。

此外，案例項(xiàng)目地下延伸至三層，用于容納停車場(chǎng)、設(shè)備機(jī)房等關(guān)鍵輔助設(shè)施，使醫(yī)院運(yùn)營(yíng)高效與順暢。地上21層，主要包括公共衛(wèi)生應(yīng)急救治中心、模擬病房、ICU用房等業(yè)務(wù)用房。醫(yī)院內(nèi)手術(shù)室、病房、檢驗(yàn)科、清洗消毒間等區(qū)域配置洗手池、淋浴器、熱水器、洗衣機(jī)等用水設(shè)備。

在給排水工程中，積極采用綠色建筑節(jié)水節(jié)能設(shè)備，旨在實(shí)現(xiàn)水資源的高效利用和能源的節(jié)約。項(xiàng)目中共安裝330個(gè)低流量水龍頭，每個(gè)水龍頭出水量為4 L/min，相比傳統(tǒng)水龍頭6 L/min可大量節(jié)省用水量，共配置420個(gè)節(jié)水淋浴頭，每個(gè)淋浴頭每分鐘出水量為6 L，預(yù)計(jì)每年可節(jié)水超過2 000 m3。在VIP病房安裝40個(gè)智能沖水器，通過感應(yīng)技術(shù)自動(dòng)調(diào)節(jié)沖水量，平均每次沖水節(jié)省2 L水，全年預(yù)計(jì)可節(jié)水超過7 000 m3。

為滿足熱水需求，項(xiàng)目集中式生活熱水系統(tǒng)采用太陽能為主，空氣源熱泵（低溫型）為輔的聯(lián)合供熱系統(tǒng)。通過綠色建筑節(jié)水節(jié)能設(shè)備的應(yīng)用，山東某醫(yī)院綜合醫(yī)技樓暨公共應(yīng)急臨床中心建設(shè)項(xiàng)目在保障醫(yī)療服務(wù)質(zhì)量基礎(chǔ)上，實(shí)現(xiàn)水資源及能源高效利用，為可持續(xù)發(fā)展提供保障。

2 綠色建筑給排水技術(shù)

2.1 中水回用

中水是指經(jīng)過處理后的生活污水及廢水，可被重新利用于非飲用水用途，如沖廁、綠化灌溉等。案例項(xiàng)目生活污水、洗衣廢水等直接排入醫(yī)院污水處理站處理，醫(yī)院污水處理站處理后的廢水排入城市管網(wǎng)。擬建項(xiàng)目污水處理站采用A/O脫氮結(jié)合化學(xué)除磷加消毒工藝，設(shè)計(jì)規(guī)模為1 500 m3/d。中水利用系統(tǒng)日處理能力達(dá)到500 m3，可滿足醫(yī)院日常洗滌、綠化澆灌等非飲用水需求。由于醫(yī)院日常洗滌污水量大，經(jīng)過處理后，將中水pH值控制在6.5～8.5區(qū)間內(nèi)，此時(shí)水質(zhì)酸堿度適中。中水每日可替代自來水200 m3，用于衣物、床單等物品洗滌，保護(hù)洗滌物品不受損害。醫(yī)院擁有大片綠地，每日需要大量水資源進(jìn)行澆灌，通過中水利用，可節(jié)省自來水200 m3，年節(jié)省量達(dá)到152 500 m3。中水利用減少了污水的排放，有利于環(huán)境保護(hù)，還可減少自來水使用，有利于水資源保護(hù)。項(xiàng)目中水利用系統(tǒng)采用先進(jìn)的處理工藝和設(shè)備，確保出水水質(zhì)達(dá)到氨氮≤5 mg/L，總磷≤1 mg/L，總氮≤15 mg/L標(biāo)準(zhǔn)，以避免對(duì)水體造成污染及富營(yíng)養(yǎng)化現(xiàn)象。系統(tǒng)包括污水收集、預(yù)處理、生物處理、深度處理和消毒等環(huán)節(jié)，總投資達(dá)300萬元[2]。

2.2 雨水利用

在案例項(xiàng)目中通過科學(xué)規(guī)劃和設(shè)計(jì)，充分利用雨水資源，通過雨污分流，實(shí)現(xiàn)水資源的可持續(xù)利用。項(xiàng)目?jī)?nèi)設(shè)有完善的雨水收集系統(tǒng)，包括雨水收集管網(wǎng)、初期雨水棄流裝置、雨水管道單獨(dú)鋪設(shè)，以便對(duì)雨水進(jìn)行加工處理。整個(gè)系統(tǒng)日最大收集能力達(dá)到100 m3，可在降雨天氣下有效收集雨水。項(xiàng)目初期雨水棄流裝置設(shè)計(jì)容量為50 m3，可有效去除雨水中的污染物質(zhì)。項(xiàng)目?jī)?nèi)建有200 m3中水池，用于儲(chǔ)存經(jīng)過處理的雨水。蓄水池采用防水、防腐材料制成，確保水質(zhì)安全。經(jīng)過處理的雨水主要用于醫(yī)院綠化澆灌、道路清洗、車輛沖洗等非飲用水需求。通過雨水利用系統(tǒng)，項(xiàng)目每年可節(jié)約自來水5 000 m3，降低運(yùn)營(yíng)成本，還可有效緩解城市排水壓力，改善生態(tài)環(huán)境。

2.3 熱水節(jié)能

案例項(xiàng)目采用先進(jìn)的熱水系統(tǒng)，旨在實(shí)現(xiàn)高效、節(jié)能的熱水供應(yīng)。項(xiàng)目選用高效承壓熱水系統(tǒng)，相比傳統(tǒng)鍋爐，每年可節(jié)省約200 t標(biāo)準(zhǔn)煤。項(xiàng)目配置智能節(jié)能控制裝置，該裝置可根據(jù)實(shí)際用水需求自動(dòng)調(diào)節(jié)熱水系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)，避免能源浪費(fèi)。項(xiàng)目采用具有保溫功能的熱水儲(chǔ)罐，并配備高效熱水循環(huán)泵，有效減少熱水的熱量損失。

太陽能熱水系統(tǒng)利用太陽能為熱源，將冷水加熱至適宜溫度，該系統(tǒng)小時(shí)供應(yīng)熱水量為20 m3，全年可節(jié)約電能約20萬 kW .h。熱回收技術(shù)通過回收和利用廢熱，提高熱水系統(tǒng)的能源利用效率。案例項(xiàng)目在空調(diào)系統(tǒng)中應(yīng)用熱回收技術(shù)，可將排出的廢熱用于加熱水，每天可回收熱能約5 000 kW .h。采用高效熱水器、低能耗水泵等節(jié)能熱水設(shè)備，可有效降低熱水系統(tǒng)能耗[3]。

2.4 供水加壓

案例項(xiàng)目供水加壓系統(tǒng)用于將水從儲(chǔ)水水箱或市政供水管網(wǎng)提升至醫(yī)院各用水點(diǎn)，并保持恒定的供水壓力。項(xiàng)目分為高、中、低三區(qū)，選用6臺(tái)（每分區(qū)一用一備）高效能、低噪聲的格蘭富進(jìn)口變頻離心水泵，每臺(tái)水泵的流量為30 m3/h，揚(yáng)程分別為33、70、115 m。水泵可根據(jù)實(shí)際用水需求進(jìn)行自動(dòng)切換和調(diào)節(jié)，確保供水壓力穩(wěn)定性。為實(shí)現(xiàn)對(duì)水泵轉(zhuǎn)速的精確控制，項(xiàng)目配置6臺(tái)高性能變頻器。變頻器可根據(jù)供水壓力的變化自動(dòng)調(diào)整水泵的轉(zhuǎn)速，從而達(dá)到節(jié)能和恒壓供水的目的。

供水加壓系統(tǒng)采用先進(jìn)的PLC控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)對(duì)水泵、變頻器等設(shè)備的集中監(jiān)控和自動(dòng)控制，系統(tǒng)可根據(jù)預(yù)設(shè)供水壓力曲線自動(dòng)調(diào)整水泵的運(yùn)行狀態(tài)，確保供水壓力恒定。

系統(tǒng)正常運(yùn)行時(shí)，供水壓力穩(wěn)定在0.4 MPa左右，滿足醫(yī)院各用水點(diǎn)的需求，水龍頭采用節(jié)水型、陶瓷片密封、性能良好耐用的龍頭，坐便器采用3.5 L或5 L沖洗水箱。公共衛(wèi)生間使用感應(yīng)龍頭，蹲便器采用液壓腳踏沖洗機(jī)沖洗。給水支管的水流速度不超過1 m/s。供水加壓系統(tǒng)每日耗電量約為1 200 kW .h，年耗電量約為438 000 kW .h。通過對(duì)水壓及水量進(jìn)行準(zhǔn)確控制，加壓供水系統(tǒng)可有效減少因水壓過高而導(dǎo)致漏水、滲水等水資源浪費(fèi)現(xiàn)象。加壓供水系統(tǒng)還可與雨水收集、處理系統(tǒng)相結(jié)合，將處理后的雨水加壓用于道路沖洗及綠化灌溉中，從而提升水資源利用效率。

供水加壓技術(shù)主要通過使用高效的加壓設(shè)備，如變頻加壓設(shè)備、無負(fù)壓供水設(shè)備等，對(duì)市政供水進(jìn)行加壓，以滿足高層建筑等區(qū)域的供水需求。這種技術(shù)不僅提高供水系統(tǒng)可靠性，還通過智能控制實(shí)現(xiàn)了節(jié)能降耗。變頻加壓設(shè)備通過變頻器根據(jù)壓力傳感器的數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)調(diào)整壓力，從而根據(jù)建筑給排水的實(shí)際需求調(diào)整泵功率。無負(fù)壓供水設(shè)備通過市政供水本身余壓，結(jié)合變頻調(diào)節(jié)自動(dòng)彌補(bǔ)壓力間隙，準(zhǔn)確控制供水壓力[4]。

3 綠色建筑給排水技術(shù)的應(yīng)用策略

3.1 建立循環(huán)系統(tǒng)

隨著綠色建筑理念普及及環(huán)保意識(shí)提高，傳統(tǒng)給排水系統(tǒng)已難以滿足節(jié)能節(jié)水要求，建立循環(huán)系統(tǒng)可充分利用水資源，減少浪費(fèi)，降低能耗，符合綠色建筑可持續(xù)發(fā)展理念。熱水循環(huán)系統(tǒng)采用雙管供水管道，設(shè)置恒溫控制的傳感器，使熱水循環(huán)系統(tǒng)在正常工作運(yùn)行中，溫度控制在合理范圍之內(nèi)。通過支管或立管的循環(huán)模式，避免冷水浪費(fèi)，提高熱水供應(yīng)效率。供水循環(huán)負(fù)責(zé)為醫(yī)院提供穩(wěn)定、清潔的用水，排水循環(huán)負(fù)責(zé)收集、處理并合理利用醫(yī)院的污水及廢水，熱能循環(huán)通過回收和再利用熱能，提高能源利用效率。

案例項(xiàng)目采用6臺(tái)高性能供水泵，總流量為150 m3/h，以便醫(yī)院各區(qū)域的穩(wěn)定供水，建立兩個(gè)容量為80 m3儲(chǔ)水水箱，用于儲(chǔ)存調(diào)節(jié)供水壓力。鋪設(shè)供水管道，覆蓋醫(yī)院各個(gè)角落。建立日處理能力為1 500 m3污水處理站，采用先進(jìn)生物處理技術(shù)，使排放水質(zhì)符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)。將經(jīng)過處理污水用于醫(yī)院綠化澆灌、道路清洗等非飲用水需求，每日可回用中水200 m3。建設(shè)容量為200 m3雨水蓄水池，用于收集及利用雨水資源。安裝多臺(tái)熱能回收裝置，用于回收醫(yī)院產(chǎn)生的廢熱，如空調(diào)冷凝熱、鍋爐排煙熱等，可使用換熱效率＞80%的熱交換器，選擇熱泵的能效比＞3的熱泵，將其用于醫(yī)院的供暖、熱水供應(yīng)等需求，以提高能源利用效率[5]。

3.2 使用節(jié)能設(shè)備

案例系統(tǒng)采用先進(jìn)永磁同步電機(jī)及變頻控制技術(shù)，與傳統(tǒng)電機(jī)相比，具有更高運(yùn)行效率及更低能耗。在空調(diào)系統(tǒng)方面，項(xiàng)目采用高效節(jié)能多聯(lián)機(jī)中央空調(diào)系統(tǒng)。通過采用全直流變頻技術(shù)、智能控制技術(shù)及熱回收技術(shù)等，系統(tǒng)在保證舒適環(huán)境基礎(chǔ)上，實(shí)現(xiàn)節(jié)能降耗。在供水系統(tǒng)中，項(xiàng)目選用高效能供水泵，并配備變頻控制技術(shù)，該技術(shù)可根據(jù)實(shí)際用水需求自動(dòng)調(diào)節(jié)水泵轉(zhuǎn)速，實(shí)現(xiàn)節(jié)能降耗。案例項(xiàng)目在節(jié)能設(shè)備的使用上取得顯著成效。通過選用先進(jìn)空調(diào)系統(tǒng)、供水系統(tǒng)等節(jié)能設(shè)備，項(xiàng)目在降低能耗、提高運(yùn)營(yíng)效率方面發(fā)揮積極作用，為醫(yī)院綠色發(fā)展及可持續(xù)發(fā)展奠定堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。

3.3 注重超壓管控

在案例項(xiàng)目中，超壓可導(dǎo)致設(shè)備損壞、管道破裂等安全事故，還會(huì)影響醫(yī)療設(shè)備正常運(yùn)行及醫(yī)療服務(wù)的提供。項(xiàng)目從設(shè)計(jì)到施工，再到后期運(yùn)維，要對(duì)超壓管控加以重視，以保證系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行。在設(shè)計(jì)階段，項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)充分考慮超壓風(fēng)險(xiǎn)，對(duì)管道系統(tǒng)、設(shè)備選型、安全閥設(shè)置等進(jìn)行設(shè)計(jì)。通過模擬分析及實(shí)際測(cè)試，在各種工況下，系統(tǒng)內(nèi)壓力皆可保持在安全范圍內(nèi)[6]。

在施工過程中，項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)要求進(jìn)行施工，以便管道連接牢固、設(shè)備安裝正確。對(duì)關(guān)鍵部位進(jìn)行重點(diǎn)監(jiān)控檢測(cè)，以便施工過程中壓力變化不會(huì)對(duì)系統(tǒng)造成損害。在運(yùn)維階段，項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)制定詳細(xì)超壓管控措施及應(yīng)急預(yù)案。通過定期巡檢、實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)及數(shù)據(jù)分析等方法，對(duì)系統(tǒng)內(nèi)壓力進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控預(yù)警。一旦發(fā)現(xiàn)超壓現(xiàn)象，系統(tǒng)將立即啟動(dòng)應(yīng)急預(yù)案，通過自動(dòng)減壓、緊急停機(jī)等措施，使系統(tǒng)安全穩(wěn)定運(yùn)行。通過定期組織超壓管控培訓(xùn)及應(yīng)急演練，提高運(yùn)維人員的專業(yè)技能及應(yīng)對(duì)能力。在演練中，模擬各種超壓場(chǎng)景，檢驗(yàn)應(yīng)急預(yù)案可行性及有效性，使其在真實(shí)情況下可準(zhǔn)確地應(yīng)對(duì)超壓事件。

3.4 加強(qiáng)污水處理

綠色建筑給排水系統(tǒng)需配備高效的污水處理設(shè)施，以便污水得到妥善處理，減少對(duì)環(huán)境污染，污水處理系統(tǒng)應(yīng)滿足國(guó)家相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，如《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》等，以便出水水質(zhì)達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)。系統(tǒng)應(yīng)采用先進(jìn)污水處理技術(shù)及設(shè)備，如生物處理技術(shù)、膜分離技術(shù)等，提高污水處理效率和水質(zhì)。

4 結(jié)語

在新形勢(shì)下，綠色建筑給排水技術(shù)應(yīng)用體現(xiàn)對(duì)環(huán)保理念深刻踐行，更是實(shí)現(xiàn)水資源可持續(xù)利用和節(jié)能減排的主要方法。通過應(yīng)用雨水收集與利用、高效節(jié)水設(shè)備等先進(jìn)技術(shù)，綠色建筑給排水系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)對(duì)傳統(tǒng)給排水模式升級(jí)。綠色建筑給排水技術(shù)通過合理規(guī)劃設(shè)計(jì)，有效降低建筑運(yùn)行過程中的水資源消耗及能源浪費(fèi)。例如，雨水收集系統(tǒng)應(yīng)用，可減少城市排水系統(tǒng)的負(fù)荷，提高水資源利用效率。高效節(jié)水設(shè)備可降低建筑用水量，減少能源消耗。未來，綠色建筑給排水技術(shù)將繼續(xù)向智能化、高效化方向發(fā)展，為建筑行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展提供便利，共同推動(dòng)建筑行業(yè)向更加綠色、低碳、可持續(xù)方向發(fā)展。

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[作者簡(jiǎn)介]許其冉（1988—），男，山東泰安人，本科，工程師，研究方向：建筑給排水及管網(wǎng)優(yōu)化。