芻議綠色建筑給排水設(shè)計技術(shù)

摘 要：本研究旨在探討綠色建筑給排水設(shè)計技術(shù)的應(yīng)用，以提高建筑的可持續(xù)性、資源利用效率及環(huán)境保護水平。通過文獻綜述和案例分析，對當前綠色建筑給排水設(shè)計技術(shù)進行系統(tǒng)性梳理，包括節(jié)能設(shè)備的使用、整體設(shè)計優(yōu)化、循環(huán)系統(tǒng)的建立、熱水節(jié)能技術(shù)的應(yīng)用、供水加壓技術(shù)的改進、雨水收集與利用以及超壓出流控制等方面。研究表明，綠色建筑設(shè)計技術(shù)的有效應(yīng)用可顯著降低水資源消耗，提高水的循環(huán)利用率。技術(shù)的整合與優(yōu)化不僅提升了建筑的整體性能，也為環(huán)境保護做出了貢獻。未來應(yīng)進一步加強技術(shù)的創(chuàng)新和推廣，以實現(xiàn)更廣泛的應(yīng)用和更大的環(huán)保效益。

關(guān)鍵詞：綠色建筑；給排水技術(shù)；節(jié)能控制文章編號：2095-4085（2025）02-0061-03

0 引言

隨著全球?qū)沙掷m(xù)發(fā)展和環(huán)保意識的增強，綠色建筑作為一種新興的建筑理念日益受到重視。綠色建筑強調(diào)在建筑的整個生命周期內(nèi)，實現(xiàn)資源的高效利用，最大限度地降低對環(huán)境的影響。給排水系統(tǒng)作為建筑的重要組成部分，其設(shè)計與實施直接關(guān)系到建筑的可持續(xù)性和資源利用效率。

1 綠色建筑給排水設(shè)計技術(shù)

1.1 給水設(shè)計

在綠色建筑的給排水設(shè)計中，給水設(shè)計是確保園區(qū)內(nèi)用水安全和高效的重要環(huán)節(jié)。在此項目中，園區(qū)內(nèi)形成了DN200給水環(huán)狀管網(wǎng)，以供應(yīng)生活用水和消防用水。該管網(wǎng)的設(shè)計考慮了供水的穩(wěn)定性和均勻分布，有助于減少水壓損失，提升水資源利用效率。根據(jù)實際需求，環(huán)狀管網(wǎng)可以通過多個支管將水均勻送達到各個建筑單元。

考慮到會展中心和綜合文化活動中心的建筑功能及其用水需求的差異，設(shè)計方案將其分為兩套獨立的供水系統(tǒng)。這種分系統(tǒng)設(shè)計能夠確保在特殊活動期間，如會展和文化活動時，不同建筑之間的水資源互不干擾，提高管理的靈活性與水量的調(diào)配效率。為了滿足每一套系統(tǒng)的壓力和流量需求，分別設(shè)置了給水加壓泵房及給水加壓設(shè)備，確保能夠提供所需的水壓和水量。

在這兩套供水系統(tǒng)中，采用了雙模式供水設(shè)備。該設(shè)備不僅能夠根據(jù)峰值用水需求自動切換至高流量模式，還可以在日常使用中切換至節(jié)能模式，從而有效降低能耗［1］。這種設(shè)計理念符合綠色建筑的節(jié)能環(huán)保要求，同時也有助于延長設(shè)備的使用壽命。此外，兩個供水系統(tǒng)均設(shè)置了獨立的水表進行計量，便于監(jiān)測用水情況，實現(xiàn)精準管理與費用核算。通過科學的給水設(shè)計方案，園區(qū)內(nèi)的供水系統(tǒng)不僅滿足了生活和消防用水的基本需求，同時也考慮到了節(jié)能和環(huán)保的原則，有助于實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的目標。

1.2 中水回用技術(shù)

在綠色建筑的給排水系統(tǒng)中，超壓出流控制技術(shù)是確保系統(tǒng)高效運作和安全的重要組成部分。其設(shè)計主要依據(jù)相關(guān)規(guī)范和標準，通過對管道系統(tǒng)進行合理配置，以應(yīng)對極端降雨情況下的壓力變化。一般推薦的管道直徑范圍為100mm到300mm，具體選擇取決于建筑的規(guī)模和降雨強度。根據(jù)《中華人民共和國污水綜合排放標準》（GB8978-1996），設(shè)計時需考慮的降雨強度通常取值為10年一遇或20年一遇的降雨量，分別為80mm/h和100mm/h。為了滿足這些條件，管道坡度亦需合理安排，通常推薦的坡度為1%-2%，以保持水流暢通并減少沉積物堆積。

合理常用的超壓出流設(shè)備如溢流閥，其開啟水位通常設(shè)定在管道滿水狀態(tài)（例如50%的設(shè)計水位）時自動開啟，以防止管道壓力過高導致的破裂。泄壓閥的設(shè)置應(yīng)確保在管道內(nèi)部壓力達到0.5MPa時能夠及時釋放壓力。而氣閘的應(yīng)用，可以有效地隔離管道內(nèi)外的壓力差，通常設(shè)計為在每天運行時監(jiān)測到的水位變化在0.1m以內(nèi)，即可實現(xiàn)快速響應(yīng)［2］。此外，結(jié)合雨水收集與再利用系統(tǒng)，也是提升超壓出流控制能力的重要措施。對降雨量較大的區(qū)域，可設(shè)置雨水儲存罐，容積通常設(shè)計為5m3到20m3，具體取決于建筑的使用需求與周邊環(huán)境。這樣的設(shè)計不僅減輕了排水系統(tǒng)的負擔，也為綠化等建筑的生態(tài)功能提供了水源。

1.3 熱水設(shè)計

在綠色建筑給排水設(shè)計中，熱水供應(yīng)系統(tǒng)的合理設(shè)計對于實現(xiàn)能效和用戶舒適度至關(guān)重要。集中供應(yīng)熱水系統(tǒng)和不同區(qū)域單獨配置的熱水系統(tǒng)相結(jié)合，能夠有效提高能源利用效率，滿足不同使用需求。

集中供應(yīng)熱水系統(tǒng)通常采用高效的鍋爐、熱泵或太陽能集熱系統(tǒng)等設(shè)備，通過集中加熱，為整個建筑提供穩(wěn)定的熱水供應(yīng)。例如，采用高效燃氣鍋爐的系統(tǒng)，其熱效率可達到90%至95%，相比傳統(tǒng)鍋爐大幅降低燃氣消耗，同時減少二氧化碳排放。當建筑面積達到10，000m2時，合理配置熱水設(shè)備可以在需求高峰時段（如早上6點到9點）提供每小時3m3的熱水，達到60℃的供水溫度，以確保滿足居民日常生活的熱水需求。此外，采用保溫管道技術(shù)，可以將熱損失控制在10%以下，進一步提高整個系統(tǒng)的能效。

在區(qū)域單獨配置熱水方面，可以根據(jù)不同功能區(qū)的使用特點來優(yōu)化熱水供應(yīng)。例如，廚房和衛(wèi)生間等用水量大的區(qū)域可以配置即時熱水器，這些設(shè)備通常能夠在短時間內(nèi)提供每分鐘約0.005～0.015m3的熱水，極大地滿足高峰期的使用需求。通過對各區(qū)域的熱水負荷進行詳細分析，對熱水需求進行分區(qū)管理，可以有效避免整體系統(tǒng)的過載，提高系統(tǒng)的靈活性和響應(yīng)速度。

結(jié)合可再生能源的應(yīng)用也能很大程度上提升熱水供應(yīng)的可持續(xù)性。例如，安裝太陽能熱水系統(tǒng)時，通過集熱器可以在陽光充足的情況下，每平方米集熱面積每日提供約0.004～0.006m3的熱水。假設(shè)建筑屋頂面積為200m2，晴天時可產(chǎn)生0.8～1.2m3的熱水，有效降低了對傳統(tǒng)熱源的依賴。因此，綜合使用這些技術(shù)，綠色建筑的熱水系統(tǒng)不僅優(yōu)化了資源利用，還能顯著降低運營費用和環(huán)境影響。

1.4 排水設(shè)計

在綠色建筑給排水設(shè)計中，排水系統(tǒng)的合理規(guī)劃對資源的高效利用、環(huán)境保護和建筑的可持續(xù)性起著關(guān)鍵作用。采用室內(nèi)污廢合流和室外雨污分流的排水機制，是一種綜合性的設(shè)計方式，能夠有效減少污水處理負擔，優(yōu)化雨水資源利用。首先，室內(nèi)污廢合流設(shè)計是指將生活污水和廢水（如廚房、洗衣間排水等）統(tǒng)一排放到污水管道系統(tǒng)中。這種設(shè)計適用于建筑物內(nèi)各個生活區(qū)的水流情況，可以減少管道的建設(shè)和維護成本，并確保污水和廢水的集中處理。通過設(shè)置適當?shù)慕匚劬臀鬯嵘O(shè)備，能夠確保污水管道的正常運行。在數(shù)據(jù)方面，假設(shè)一座中型綠色建筑的日常用水量為10，000m3，其中生活污水占比約為70%（即7，000m3）。通過合流設(shè)計，能夠確保污水的集中輸送，避免了過度分流可能帶來的管道復雜性和施工難度。

在室外排水系統(tǒng)方面，雨污分流設(shè)計是另一種重要的技術(shù)應(yīng)用。雨污分流系統(tǒng)通過將建筑內(nèi)的生活污水與雨水分開排放，分別進入不同的管道并處理。這種設(shè)計能夠有效防止暴雨期間污水管道溢流，減少對城市排水系統(tǒng)的壓力，提高污水處理效率。根據(jù)不同地區(qū)的降水量，雨水分流管道的設(shè)計流量通常需要達到每小時每平方米0.05～0.1m3的承載能力。以某一地區(qū)年降水量1，200mm為例，假設(shè)該地區(qū)的建筑項目地面積為5，000m2，設(shè)計的雨水排水系統(tǒng)能夠應(yīng)對每年約60，000m3的雨水流量。這部分雨水可以通過儲水池和滲透系統(tǒng)進行回收和再利用，用于景觀灌溉或綠化帶澆灌，從而減少對自來水的依賴，進一步實現(xiàn)水資源的循環(huán)利用。

在實際設(shè)計過程中，為了實現(xiàn)雨污分流和污廢合流的高效運作，系統(tǒng)的管道設(shè)計必須科學合理。管道的直徑、坡度、材料選擇等因素都需要根據(jù)建筑的規(guī)模、使用需求以及氣候條件進行優(yōu)化。例如，管道直徑通常在100mm至600mm之間，坡度一般控制在0.5%至2%之間，以確保污水和雨水的流動性。同時，采用防滲漏管道和節(jié)能水泵等設(shè)備，進一步提高整個排水系統(tǒng)的可靠性和能源效率。

1.5 熱水節(jié)能技術(shù)

在綠色建筑的給排水系統(tǒng)中，熱水節(jié)能技術(shù)是實現(xiàn)節(jié)能減排的重要措施之一。這項技術(shù)旨在通過優(yōu)化熱水供應(yīng)系統(tǒng)、提高熱水使用效率以及利用可再生能源，降低建筑內(nèi)熱水的能耗。常見的熱水供應(yīng)方式包括集中供熱和分散供熱。在集中供熱系統(tǒng)中，熱水鍋爐的選擇至關(guān)重要，鍋爐的效率通常應(yīng)達到80%以上，并建議使用高效節(jié)能型鍋爐，如燃氣鍋爐或熱泵鍋爐。鍋爐容量的設(shè)計也需要根據(jù)建筑的熱水需求進行合理配置，通常按照每戶日均熱水使用量為0.08～0.1m3計算，且需考慮用水高峰期的需求，如采用0.2m3的鍋爐可滿足多戶同時用水的需求［3］。

對于熱水輸送管道，建議采用厚度為20mm至50mm的保溫材料（如聚氨酯或玻璃棉）進行包覆，以使管道外表溫度保持在規(guī)定范圍內(nèi)，減少熱水在輸送過程中的熱量損失。在長距離輸送的情況下，熱損失率應(yīng)控制在每100m不超過2℃，這樣可以有效提高系統(tǒng)的整體熱水利用效率。為了提升熱水的使用效率，可以引入智能控制系統(tǒng)，比如熱水循環(huán)系統(tǒng)。設(shè)置循環(huán)泵，并通過定時控制和溫度傳感器，實現(xiàn)循環(huán)加熱，確保用戶在打開水龍頭時即可獲得熱水，減少等待時間。循環(huán)系統(tǒng)的流量一般設(shè)定在0.0005-0.001m3/s之間，同時可結(jié)合變頻器控制，根據(jù)實際需要調(diào)節(jié)循環(huán)泵的工作狀態(tài)，以降低能耗。

在熱水節(jié)能方面，太陽能熱水系統(tǒng)的應(yīng)用尤為重要。太陽能集熱器的日均熱水產(chǎn)量通?？蛇_到0.3～0.4m3/m2，結(jié)合儲水箱使用，通常建議儲水箱容積為2-3倍的日均熱水使用量，以保證在陰雨天氣下的正常供水。此外，建筑內(nèi)的水龍頭、淋浴噴頭及其他用水設(shè)施也應(yīng)采用節(jié)水型設(shè)備，以減少熱水的消耗。節(jié)水型淋浴噴頭的流量應(yīng)控制在0.006～0.009m3/min之間，同時安裝自動關(guān)閉閥門，避免無效用水。

2 綠色建筑給排水設(shè)計技術(shù)的應(yīng)用

2.1 循環(huán)系統(tǒng)

循環(huán)冷卻系統(tǒng)在建筑的空調(diào)及制冷過程中起著關(guān)鍵作用。該系統(tǒng)通常采用冷卻塔或地源熱泵等設(shè)備，通過循環(huán)水將建筑內(nèi)部產(chǎn)生的熱量有效帶走，保持室內(nèi)溫度的舒適性。在設(shè)計時，應(yīng)根據(jù)建筑的冷負荷進行合理的流量計算，一般推薦的循環(huán)水流量為每平方米空調(diào)面積0.00025-0.0004m3/s，同時需考慮系統(tǒng)的揚程和壓力損失，以選擇合適的泵型。冷卻系統(tǒng)的水溫保持在7℃至12℃之間，可以有效提高系統(tǒng)的能效比（EER），從而降低能耗。熱水循環(huán)系統(tǒng)的設(shè)計能夠在用戶使用熱水時提供即時熱水，減少等待時間和水的浪費［4］。該系統(tǒng)通過循環(huán)泵將熱水儲存罐中的熱水循環(huán)到用水點，確保用水時即開即熱。在熱水循環(huán)設(shè)計中，循環(huán)管道的流速一般設(shè)定在0.5～1.0m/s，管道應(yīng)做好絕熱處理，以降低熱損失。熱水的回流溫度通常應(yīng)控制在60℃以上，以防止細菌滋生，同時結(jié)合溫控閥的使用，確保溫水供應(yīng)的安全性。

在循環(huán)系統(tǒng)中，可以設(shè)置保溫水箱，通過控制水箱的水位和溫度，確保循環(huán)水溫在合理范圍內(nèi)，防止因溫度過低導致水質(zhì)問題。此外，循環(huán)系統(tǒng)還可以與智能控制系統(tǒng)相結(jié)合，通過溫度傳感器實時監(jiān)測水溫，自動調(diào)節(jié)循環(huán)泵的工作狀態(tài)，達到節(jié)能的效果。

雨水循環(huán)利用系統(tǒng)也是綠色建筑中循環(huán)系統(tǒng)的一個重要組成部分。將收集到的雨水經(jīng)過過濾和消毒后，輸送至建筑內(nèi)的非飲用水用途，如沖廁、澆灌綠化等，其設(shè)計流量應(yīng)按建筑用水需求進行配置，通?？烧冀ㄖ傆盟康?0%。該系統(tǒng)不僅減輕了市政供水的壓力，也有效改善了雨水資源的利用率。

2.2 整體設(shè)計

供水系統(tǒng)應(yīng)根據(jù)建筑實際用水需求進行合理設(shè)計，通常情況下，每戶日均用水量應(yīng)按0.08～0.1m3計算，同時結(jié)合高峰用水時段的流量需求，選擇合適的水泵及管道布局。此外，供水系統(tǒng)的管網(wǎng)設(shè)計應(yīng)確保水壓穩(wěn)定，建議設(shè)置壓力調(diào)節(jié)閥以適應(yīng)不同樓層的需求，保持供水壓力在0.3～0.5MPa之間，以確保用戶能夠獲得良好的用水體驗［5］。

在排水系統(tǒng)的設(shè)計中，應(yīng)充分考慮雨水和污水的收集與處理。雨水排水設(shè)計需遵循《城鎮(zhèn)內(nèi)澇防治技術(shù)規(guī)范》（GB 51222-2017），確保降雨后水流順暢，通常設(shè)計的排水管道直徑為100mm至300mm，根據(jù)區(qū)域的降雨強度和建筑規(guī)模進行調(diào)整。同時，污水處理系統(tǒng)應(yīng)配備有效的處理設(shè)備，如沉淀池、厭氧反應(yīng)器等，處理后污水可達到道路清洗、綠化灌溉等非飲用水用途。整體設(shè)計中常采用分流制，即對雨水和污水進行分開處理，減少對市政污水處理系統(tǒng)的壓力。

在系統(tǒng)的整體設(shè)計中，還應(yīng)引入智能水務(wù)管理系統(tǒng)，通過物聯(lián)網(wǎng)和大數(shù)據(jù)技術(shù)，對用水情況進行實時監(jiān)控和分析。安裝水表和傳感器可以收集用水數(shù)據(jù)，幫助管理者及時發(fā)現(xiàn)漏水問題或不正常用水情況，同時實現(xiàn)對水泵、閥門的自動調(diào)節(jié)。這種智能化管理不僅提高了給排水系統(tǒng)的運行效率，也大幅降低了維護成本。

2.3 使用節(jié)能設(shè)備

高效水泵是節(jié)能設(shè)備中的關(guān)鍵組成部分。傳統(tǒng)水泵的能效水平通常較低，而高效水泵系統(tǒng)的設(shè)計可以根據(jù)實際流量和揚程需求合理選型，這樣可以使水泵的運行效率達到80%至90%以上。選擇變頻驅(qū)動（VFD）的水泵可以根據(jù)用水需求智能調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速，以減少不必要的能耗。在設(shè)計中，水泵的流量應(yīng)與系統(tǒng)需求相匹配，例如，對于一棟30層的建筑，其水泵的流量通常設(shè)定在0.005-0.01m3/s，以確保出水穩(wěn)定。

使用節(jié)水器具也是促進給排水系統(tǒng)節(jié)能的有效方式。安裝低流量水龍頭和淋浴噴頭，可以將水流量控制在0.006～0.008m3/min，相比傳統(tǒng)設(shè)備可節(jié)約30%-50%的水資源。此外，廁所沖洗的節(jié)水型馬桶可采用雙檔沖水設(shè)計，分別為0.003m3和0.006m3沖水功能，明顯降低了用水量。研究表明，采用節(jié)水設(shè)備的建筑可減少總用水量的20%-30%。

3 結(jié)語

綜上所述，綠色建筑給排水設(shè)計技術(shù)在推動建筑可持續(xù)發(fā)展、提高資源利用效率和減少環(huán)境影響方面發(fā)揮著重要作用。隨著城市化進程的加快和生態(tài)環(huán)境問題的日益嚴重，傳統(tǒng)的給排水系統(tǒng)已無法滿足現(xiàn)代建筑對資源節(jié)約和環(huán)保的需求。因此，采用先進的綠色給排水技術(shù)顯得尤為必要。

參考文獻：

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