基于節水理念的建筑給排水設計分析

董家念

（六盤水市規劃設計研究院有限責任公司，貴州 貴陽 553000）

0 引言

水資源是我國最緊缺的資源之一，社會生產的各個環節都需要消耗大量的水資源，為了進一步提升能源利用效率，社會各界都極其重視節能減排問題[1]。為提高水資源利用率，建筑行業應貫徹落實節水理念，在保證居住舒適性的同時，減少水資源浪費，從而促進建筑行業的可持續發展。

1 節水理念應用的必要性

現代建筑行業的飛速發展，在創造巨大經濟利益、為人們提供舒適生活生產環境的同時，其建設、運行期間造成的環境污染、能源過度消耗問題也十分突出。近些年，隨著國民環保意識的提升，節能與綠色理念逐漸普及，對建筑設計節能化、綠色化提出了跟高的要求，如何提高能源利用效率、節約資源使用量成為建筑設計的重要研究方向[2]。

建筑工程設計中，給排水設計是關鍵內容之一，直接關系建筑物的實際使用功能，以及環境效益的呈現，因此如何節約水資源、高效利用水資源成為給排水設計的一大重點。基于節能環保的發展要求下，貫徹節水理念對于建筑給排水設計至關重要，要求在給排水設計中有效避免水資源及其他能源的浪費，實現資源的循環利用，促使整個系統的運行效率和負荷能力顯著提升[3]。此外，通過設計單位節水理念的貫徹與引導，有利于強化施工過程中節能措施的推廣應用，在節約建設成本的同時，有效提高整體經濟、環境效益，真正實現建筑行業的健康可持續發展。

2 基于節水理念的建筑給排水設計要點

2.1 充分利用市政管網壓力

不同地區對供水壓力有不同的要求，我國市政供水管網的壓力標準在0.2~0.4MPa，能夠為4 層及以下的樓層進行正常供水。隨著我國經濟的不斷發展，建筑的高度逐步增加，高層建筑越來越多，原本的壓力已經無法為高層建筑提供正常用水，這就需要使用到二次加壓技術。因此，在實際供水中，二次加壓供水只在市政供水管網無法滿足的供水需求的地區使用，實現分區供水。這種方式能夠有效減少不必要的能源消耗，同時也可以避免低層建筑因二次加壓而出現超壓出流現象。

2.2 優化二次加壓設計、合理減壓避免超壓

為了滿足高層住戶的用水需求，較高樓層會采用二次增壓的方式進行供水。但這種供水方式存在一定問題，如低層用戶在用水時出現超壓出流現象，導致水龍頭出水量過大，部分流量沒有產生應有的使用效益，造成隱性的水資源浪費。同時，超壓出流現象會對給水系統中的配件造成較大壓力，長此以往，會減少配件的使用壽命。

為了避免超壓流水現象的發生，減少水資源的浪費，在進行給排水系統設計時，需合理設置給水系統中的限定配水點的水壓。在《綠色建筑評價標準》（GB/T 50378—2019）中明確規定：應控制住宅入戶管的工作壓力在0.15~0.20MPa，并保證靜水壓力要小于0.35MPa，利用合理分區以及安裝相應的減壓裝置將水壓控制在合理范圍內，避免因流量過大而導致的水資源浪費[4]。目前常用的裝置有減壓孔板、減壓閥、節流塞等，其中減壓閥的效果最好，能夠滿足不同情況下的減壓要求，使用范圍較廣。

2.3 優化熱水系統

目前，雖然熱水系統在現代建筑中的應用越來越廣泛，但是許多建筑項目仍存在熱水供應不足的問題，這不僅影響了使用舒適性，還造成了水資源浪費。因此，在設計建筑內部循環熱水供應系統時，設計人員需要保證熱水溫度達到設計標準，避免出現無效冷水的情況，從而減少給排水系統運行過程中水資源的浪費。此外，設計人員還應做好阻力平衡設計以及熱水管網布置設計，完善循環熱水供應系統，并且根據相關建筑設計標準要求，綜合考慮成本與工期，保證循環熱水供應系統的科學性和合理性，從而避免水資源浪費[5]。

2.4 使用節能型設備

根據測試可知，直徑為15mm 的普通水龍頭，如果供水壓力大于0.2MPa，那么滴漏量為3.6L/h，線漏量為17L/h，全流量為670L/h。與普通的水龍頭相比，節水型水龍頭的節水功能十分明顯，在《節水型生活用水器具》（CJ/T 164—2014）中對節水型水龍頭的水流量作出了明確規定：以管徑為15mm 的水龍頭為例，如果水壓為0.1MPa，那么水龍頭的全流量應小于0.15L/s；感應式水龍頭的自動止水時間要控制在2s 之內，而且能夠在供電電壓不穩定時自動斷水。建筑的給排水系統在設計過程中也要充分考慮使用節水便器，以壓力流防臭節水便器為例，在使用過程中不存在s 管與水箱并且使用直排式，不僅安裝方便，同時密封性良好，不會存在漏水問題，而且還擁有自動分檔沖水功能，可以更好地控制沖水量。

2.5 構建水資源回用系統

雨水再利用是當前解決水資源短缺問題的有效方式之一。因此，建筑給排水系統設計中。設計人員應充分利用雨水資源，提高水資源利用率，最大化地節約水資源，實現節能減排目標。處理后的雨水可應用于綠化、廁所沖洗等，從而有效減少水資源的浪費[6]。雨水再利用的整個流程為：工作人員先將雨水引入雨水沉砂池，經過初步凈化后，使其流入蓄水池，并且對其進行氯消毒，最終將其排入中水管道系統，如圖1 所示。雨水再利用能夠減少水資源污染，從而在保證居民正常生活質量的同時，有效減輕當地的用水負擔。

圖1 雨水回收利用工藝流程

中水循環系統的主要作用是實現水資源循環利用，提高水資源的利用率。在設計中水循環系統時，設計人員應控制好水壓，這將直接關系到建筑的節水效果，水管壓力過大還會造成安全問題。因此，設計人員應根據建筑頂層供水需求來選擇合適的給排水管道，從而在保證給排水系統運行的穩定性和安全性的同時，減少水資源的浪費。

2.6 優化消防貯水池設計

在建筑給排水系統設計時，消防用水量巨大，消防貯水池不僅需要滿足滅火需求，還需要滿足火災延續期間的用水需求。火災事故具有突發性和不確定性，當水不流動并且長時間儲存在貯水池中時，水質會發生變化，甚至出現二次污染的情況。為滿足生活用水水質要求，工作人員需要經常更換消防貯水池內的水，而這又造成了水資源的嚴重浪費。因此，為避免水資源浪費，在開展建筑給排水系統設計工作時，設計人員應優化消防貯水池設計，將消防貯水池和生活貯水池分開建設，從而保證消防貯水池的獨立性，在延長消防貯水池的換水周期的同時，避免影響建筑生活用水質量。此外，設計人員還可以將消防貯水池與園林水景或游泳池相結合，進一步提高水資源的利用率。在設計高層建筑時，設計人員可以讓一個消防貯水池同時供應多個建筑。當水壓較低時，工作人員可以利用加壓水泵來滿足建筑用水量。

3 案例分析

3.1 工程概況

本項目為酒店工程，項目用地面積5770.51m2，總建筑面積64372.43m2，其中地上有23 層，地下有2 層，建筑高度為99.99m。該項目給排水設計包括生活給水系統、生活熱水系統、冷卻塔循環水系統、生活排水系統、雨水系統、消火栓系統、自動噴水滅火系統、氣體滅火系統等。

3.2 基于節水理念的建筑給排水設計情況

此建筑工程給排水設計中，充分尊重建筑整體設計思路，從滿足建筑的基本功能、經濟性、實用性原則3個方面入手進行節水設計。

（1）給水系統。此建筑為較高標準的豪華商務酒店，對品質有一定的要求，在給水系統的設計過程中，對冷熱水同源、水質、水壓穩定等方面有相應較高的標準要求。結合該酒店相關設計標準的要求，在水質滿足要求的前提下，冷卻塔、后勤衛生間、車庫用水、園林綠化等可采用市政壓力直供，其余用水均需經過水處理方可使用。此外，為提高供水可靠性，經協商，該項目的生活用水需要儲存以平均日生活用水量計，比規范要求要高，因此生活水箱容積需增，相應設備房也要增大。

為避免因水壓過高造成用水浪費，在酒店的給水系統進行豎向合理分區和采取有效的減壓限流節水措施，同時結合《公共建筑節能設計標準》（GB50189—2005）要求，通過合理布置二次加壓泵站實現節能優化。為了保證酒店供水分區的供水壓力和裙房供水分區的供水壓力，結合實際需求設置4 個給水分區，具體情況如表1 所示。

表1 給水分區設計情況

此項目生活用水需要儲存以平均日生活用水量計，供水系統中設置了地上2 組生活儲水箱，如何合理進行地下、地上2 組生活儲水箱容積的分配直接關系酒店供水安全和節能效果。如果地下生活儲水池容積設計過大，同時地上生活儲水箱容積設計過小，會導致地下水泵房的加壓設備啟停操作頻繁，不僅會直接影響設備的使用壽命，還會造成能源的浪費。反之，若加大地上生活儲水箱容積，也會相應加大水箱荷載，給建筑和結構專業設計帶來不便。貯水池（箱）有效容積需結合進水量與用水量變化曲線經計算確定，而按最高日用水量20%～25%確定的出水量是存儲水量的最低要求，但結合酒店性質，低位水池還應考慮事故水量，適當加大事故水量存儲。此外，此酒店高位儲水箱的補水依靠工頻水泵補給，同時按照設計秒流量進行選型，可以有效避免大功率工頻水泵由于少量補水而需要頻繁操作啟停的問題，不僅能大大減少運行時間，延長設備使用壽命，更能有效實現能耗的大幅度降低。

（2）生活熱水系統。此項目原定采用常壓熱水鍋爐提供生活熱水，經過綜合對比分析，進行以下幾項優化設計工作：①蒸汽鍋爐余量足夠，故作為酒店的備用熱源。②為了最大限度地節約能源，結合項目所在地氣候特點，在空調機房增設水—水熱泵作為生活熱水第一熱源，此機組只作為生活熱水熱源，空調制冷則保留現有主機不變。熱水系統采用雙熱源，即蒸汽鍋爐+水—水熱泵設計，其關鍵在于對水—水熱泵供熱量的合理計算，通過計算進而確定合理的對熱量，才能確保熱源設備投資運營綜合成本最低。

（3）排水系統。此項目采用污廢分流排水體，排水對象為單體生活污水、地下室污廢水、屋面與室外場地雨水，無特殊污染物排出。具體排水優化措施如下：①地上部分排水采用重力流，地下室生活污廢水借助污水提升泵提升排出。②酒店水泵房等機房廢水、消防水池等溢流排水、地下車庫的地面廢水及火災時的滅火排水等，主要通過設集水坑，利用潛水泵提升實現排水。③酒店衛生間污水需要通過化糞池處理后再排放到市政污水管網。④鍋爐房高溫排水需要進入降溫池進行處理后再通過加壓提升排出。

此項目在進行排水設計優化時，除按不同單位及用途分別設計水表計量，衛生器具均采用節水型衛生器具，通過供水控制出水流速，實現用水節約外，其最大的亮點在于進行海綿城市的設計，通過設置下凹綠地、雨水花園、雨水收集池等設施，使雨水徑流控制率達到80.5%。在地庫內設雨水收集池，機房內配備雨水處理回用設備，雨水經處理后統一供給回用。

（4）消防系統。此建筑高度接近100m，屬于高層公共建筑，人員較密集，火災時疏散困難，滅火難度大。經與各方討論和確認，決定在該項目室內采用濕式臨時高壓消防系統，系統采用2 個分區設計。酒店消防總用量（含室內消火栓系統、自動噴水滅火系統）為396m3，消防水池有效容積為396m3。自動噴水滅火系統的用水量為30L/s，火災延續時間為1h，采用濕式自動噴淋系統，分3 個區供水。

4 結語

綜上所述，為了實現可持續發展戰略，響應國家政策，在建筑給排水設計中貫徹節水理念具有重要意義，切實減少水資源浪費情況，提高資源的利用率。基于節水理念開展建筑給排水設計，應合理設計供水系統和供水壓力，在滿足用水需求的前提下，減少不必要的水資源浪費；加強對新興科技產品的研究，選擇更加節水的設備，使用性能更好的設備和供水管材，來實現整個建筑的有效節水；做好排水設計，高效利用雨水，轉廢為寶，只有不斷探索新的節水方法和技術，方可做到可持續發展，為生態環境保護做出貢獻。