建筑給排水設計過程中關于綠色節能設計探討

蔡昂 徐良斌

（1 浙江大學建筑設計研究院有限公司，浙江 杭州 310014；2 中國聯合工程有限公司，浙江 杭州 310022）

前言：隨著我國綠色建筑設計的不斷發展，同時碳中和概念的進一步提出，對于建筑內部給水及排水的設計，要求進一步落實綠色節能的要求及設計低碳環保的綠色建筑，緊密結合《民用建筑節能工程質量監督工作導則》等相關法律法規，對原有的建筑給排水系統作出革新。在建筑管道選擇、給排水結構設計的過程中，使用規范的市政給水管網、節水管材、節能設備，實施分質供水、綠化節水，修補與改善漏損管網、限定系統出流水壓，來實現建筑不同給排水區域的節水節能目標。

一、建筑中給排水系統綠色節能設計的需求和意義

（一）新時代建筑給排水低碳節能的需求

當前我國雖然水資源總量巨大，但人均水資源占比較少，東西部水資源分布不均衡，南方地區雖然水資源較多，但隨著環境的惡化，可利用水資源逐漸減少。而每個單體建筑又是構成社會整體的一個重要單元，若能做到每個單體建筑綠色節能，對整個社會的貢獻價值將不可估量。給排水系統在建筑中對節約水資源，合理利用回用水系統有著重要的意義，這對整個建筑的綠色節能有著不可估量的作用。建筑給水排水系統設計需要進一步針對內部管道的腐化銹蝕、供水壓力大小問題及可回用水源等問題，制定出更加完善，節能，合理的的給排水設計方案，才能滿足不同社會居民、工業制造企業的輸水與排水需求及節能減排綠色建筑的要求。

從當下不同建筑的生活給水及排水、生產給水及排水等系統來看，通常存在著缺乏完整的專業給排水體系，以及內部給排水管道流水溫度、壓力、水質等處理的不達標問題。特別在新時期多種給排水、通氣技術快速發展的形勢下，傳統給排水系統的管材漏損、生活用水二次污染，使得排水系統的正常運行、水量供應難以順利進行。因此，面對社會產業生產、居民生活的綠色發展趨勢，建筑給排水管材系統、管道系統與節水系統的設計，可以有效解決內部給排水通道的管道破裂，以及水源輸送、排水串味等問題。

（二）建筑給排水綠色節能設計的重要意義

建筑給排水設計的綠色節能理念，對社會不同建筑結構完善、產業的轉型與發展意義重大，面對社會環保型建筑的建設要求，利用多種節能管材、系統節能設計方案，可以保證既定給排水節能減排效果的實現。因此，對不同區域建筑結構開展給排水綠色節能的設計，通常具有以下幾方面的意義：

1.改進與完善原有建筑給排水結構的硬件組成、節能方式。由于部分建筑建成的時間較長，其內部給排水管道分布、零件結構，可能會存在管道滲漏，以及水質、溫度、壓力等的問題，這屬于給排水工程施工的遺留問題。而通過深入到建筑內容，進行給排水系統設備、管道結構、節能方案的改革創新，有助于從輸水管網、污廢水處理、雨水收集等方面著手，對建筑室內、陽臺、衛生間、地下室的區域，作出相關管網破損修理、節能設備更換、分質供水，保障日常供水排水工作的順利進行。

2.提高建筑給排水的資源利用質量、社會生產生活水平。對于不同用途建筑的給排水設計，特別是建筑排水系統的規劃設計，在減小環境污染、維持正常生產生活活動的運轉方面，起到重要的輔助支持作用。因而圍繞建筑給排水系統的節能減排設計，開展一系列給排水節能材料、水流管道的科學創新設計，能夠在促進水資源合理應用，降低水資源輸送能源消耗的情況下，提高全社會成員的生產生活質量。

二、目前不同建筑給排水設計存在的問題

（一）建筑給排水節能材料、管道的質量不達標

當下商業住宅、工業生產建筑所使用的給排水材料，通常包括室內自來水管、水池補水管、水龍頭、衛生間坐便等，但在建筑設計與施工初期，往往缺乏對節水型、節能型材料的考慮，而是出于整個建筑施工成本的考量，選用質量較差的給排水材料，造成節能材料、管道線路的質量不過關。對于不同建筑給排水管材要求不同，室內生活給水管常用管材有不銹鋼管、銅管、塑料給水管、鋼塑復合管等，對早期設計的建筑通常還采用給水球墨鑄鐵管等管材；室內重力流排水管通常可采用塑料排水管，柔性接口的鑄鐵排水管等，對于有壓排水管可采用耐壓塑料管，金屬管或者鋼塑復合管等，對于連續排水溫度大于40℃的排水可采用金屬排水管或者耐熱塑料管等。針對不同建筑，由于對給水及排水的要求不同，因此需要根據實際情況合理選擇管材，而管材的選擇往往關系到建筑的漏水情況，對節約水資源有著重要意義。因此在設計過程中在選擇合理經濟的管材的前提下，還需要考慮管材的性能，在施工過程中，需要嚴格監管施工質量，以避免出現因為施工質量差的情況而造成不必要的漏水及反工。

（二）建筑給排水管道腐化銹蝕、節點連接的問題

部分建筑給排水系統由于年久失修，其本身會出現腐化銹蝕，以及管道之間不同節點連接的密封性問題，導致給水管漏水，排水管道發生雨污合流、污水泄漏等問題。一般建筑給排水管道設置在地下，若管道結構、管材絲扣的連接產生破壞，那么將對雨水回收、污水處理與排放等造成嚴重影響。

同時在建筑給排水管道輸水的過程中，通常采取PE、PPR、HDPE 等材質的給排水管，進行雨水、中水、污水的輸運處理，而其中機會使用到熱熔、承插、粘接的節點連接方式，一旦管道連接處出現密封不嚴、泄露的情況，則會導致給排水管道發生區域環境污染、污水泄漏的問題，使得給排水系統的使用年限、節能效果大打折扣。

（三）建筑給排水雨水回收、廢水處理系統不完善

不同地區給排水的設計中，缺乏全面性的建筑排水管網、管道結構規劃，也很少根據雨水流量、污水排量進行系統性計算，往往是給水量、排水量遠遠大于管線流量，使得雨水收集、污水排放系統不暢通。而且部分建筑沒有雨水回收利用、污廢水處理系統，排放的雨水或污水在短時間內不能得到有效處理，造成排入地下的水資源產生污染，對雨水資源、廢水循環的利用效率不高。

三、建筑給排水中綠色節能設計的創新策略研究

（一）引入節水型管材、節水器具的服務硬件設施

對于建筑給排水的水資源輸送、節水控制，需要采用優質節水型管材、節水器具，進行原有建筑內部管材、節能組件的創新。首先傳統鍍鋅鋼、鐵質管材容易在長時間浸水中，產生腐化、銹蝕的問題。現行規范生活給水管已不允許使用鍍鋅鋼管，同時給水鑄鐵管也逐漸淘汰，若利用以上管材進行生活用水供給，則很大可能會出現鐵銹污染從而影響水質。因此現階段設計需要根據不同功能的建筑合理選擇給水管管材，高層建筑立管和供水支管可采用鋼塑復合管，不銹鋼管等金屬管材，而入戶支管經過減壓后可采用PPR等塑料給水管。以上立管干管采用金屬管道，由于高層建筑二次加壓，供水壓力較大，對立管和干管需要采用強度高，供水安全性能高的管材，而入戶支管根據節能規范要求，入戶壓力不大于0.20Mpa,因此往往通過加壓，減壓后的管材可采用PPR 等給水塑料管。一方面可以最大程度減少輸水管道、管材接頭處的銹蝕問題，二是做好管材連接處的粘結工作，能夠解決管道供水、排水過程中的滲漏情況。

其次，在建筑給排水節水器具的選擇方面，生活用水器具選型應滿足《節水型生活用水器具》GJ/T164-2014 的規定，若綠建要求3 星的建筑，可采用用水效率等級達到標準規定的1 級，大便器采用沖洗水箱小于4 L 的節水型大便器，龍頭采用陶瓷閥芯節水型龍頭，其中公共衛生間洗臉盆、小便器采用感應式龍頭，蹲便器采用延時自閉式沖洗閥。

（二）優化給水系統供水壓力

傳統建筑管道輸水、加壓供水業務的執行，通常選取加壓泵、高位水箱、變頻水泵等設備，進行市政水池、管網處的供水壓力和水量控制，以上給排水方式雖然有一定的節水效果，但仍然會造成水資源二次污染、能源浪費等問題。

針對二次加壓系統壓力過高，容易造成爆管等情況，需要在設計時對不同高度的建筑進行分區，做到各區最低衛生器具配水點靜水壓力均小于0.45MPa，且分區內低層部分設支管限流或減壓措施保證用水點處供水壓力不大于0.20MPa，且不小于用水器具要求的最低壓力。

（三）建筑給排水雨水回收、廢水處理設備的應用

2014 年，中央正式提出“海綿城市”的概念，海綿城市是指通過加強城市規劃建設管理，充分發揮建筑、道路和綠地、水系等生態系統對雨水的吸納、蓄滲和緩釋作用，有效控制雨水徑流，實現自然積存、自然滲透、自然凈化的城市發展方式。海綿城市是從源頭控制徑流系數、緩解城市內澇、削減城市徑流污染負荷、節約水資源、保護和改善城市生態環境的有效措施，是新型的城市雨洪管理理念，是城鎮可持續發展的重要手段。在新建小區內調蓄設施優先考慮下凹綠地和滲透地面，其次考慮雨水調蓄水池。屋面雨水通過雨水斗收集并采用斷接方式分散排至下凹綠地等設施，同時道路雨水通過雨水篦子收集后排入下凹綠地等設施；通過入滲、調蓄等措施，本工程年徑流總量控制率滿足不小于75%要求，且外排雨水峰值流量不大于市政管網接納能力。一般項目建議采用雨水綜合利用設施，用于綠化澆灌及景觀水用水。雨水綜合利用設施由安全分流井、雨水棄流控制器井、復合流過濾器井、塑料模塊組合水池池體、雨水深度凈化設備及水池出水井組成，雨水收集系統清水池及凈水設備均設置在室外地下。雨水收集池根據3 日綠地及道路澆灑的水量計算。

結語

綜上所述，建筑給排水結構的綠色節能設計過程中，要注重對原有給排水管材、管道結構、節水器具進行改革創新，引入多種新型綠色節能設備、節能實施方案，可以有效解決管道腐化銹蝕、節點連接松動，以及給排水雨水回收、污廢水處理與使用的缺陷問題。根據以上建筑給排水綠色節能的創新實施方案，并且結合海綿城市設計，可以得出利用節水型器具或管材、雨水回收設備、廢水處理設備，可以在給排水水資源節約、電源節能的同時，保證系統內各項功能的穩定進行。