探討綠色建筑節水節能技術在建筑給排水設計中的應用

文／夏勇鋒 長沙有色冶金設計研究院有限公司 湖南長沙 410000

引言：

隨著我國國民經濟建設速度的不斷加快，對水資源以及其他基礎能源的需求量也在相應的增加，進一步加劇了資源匱乏與社會經濟發展之間的矛盾。在此背景下，我國提出了綠色環保的新時期發展方針，作為傳統高能耗型的建筑行業要實現可持續性發展，也必須積極向綠色建筑方向升級轉型。因此，設計人員在設計建筑工程給排水系統時，應增強綠色環保意識，加強對綠色建筑等新設計理念的學習和理解，充分了解節水節能技術的發展動態，并結合建筑工程給排水系統特點，按照綠色建筑相關設計規范要求，對給排水系統設計方案進行優化。在建筑工程的給排水設計中，應積極應用節水型設備；合理選擇新型管材；科學確定熱水循環系統布局結構，加強中水回用系統的設計，使水資源得到充分的利用。同時，設計方案中還應通過變頻技術設備、節能型技術設備以及新能源技術的綜合應用提高給排水系統的節水節能效果。

1、概述建筑給排水設計

建筑工程的給排水系統主要由給水系統和排水系統共同構成，其中給水系統使用專業管網設施向建筑內部提供飲用水、生活用水和消防用水等，以滿足建筑用戶的各項生產生活需求。而排水系統則是對建筑內的污水和生活廢水等進行集中的收集，并統一排放至室外污水管網中。由于給排水系統的運行工況較為復雜，往往會出現腐蝕、滲漏等問題，不僅浪費水資源，而且污染水質，增加運行能耗。因此，在建筑工程給排水系統設計中，應根據實際用水需求以及建筑工程的不同功能、結構特點等對給排水系統進行優化設計，以提高給排水系統的節能降耗，減少對環境的污染，從而實現綠色建筑的設計目的。

2、綠色建筑節水節能技術在建筑給排水設計中應用的重要作用分析

在給排水系統設計中，積極應用節水，節能技術能夠有效提高建筑工程的節能環保性能。近年來，隨著綠色環保理念和低碳節能發展方針的提出，傳統的高能耗型建筑行業也必須向綠色建筑方向升級，才能實現可持續性發展目標。而要實現綠色建筑目標，必須從設計環節入手，增強綠色環保意識，加強對新型節水節能技術設備的了解。針對現階段建筑工程給排水系統中存在的漏水以及能耗問題采取有效的改進措施，應用節水、節能技術，不斷優化設計方案，以促進建筑行業向綠色建筑方向的轉型。同時，節水、節能技術在建筑給排水設計中的應用還能夠在一定程度上緩解社會經濟發展與資源匱乏之間的矛盾，提高水資源的利用率，降低建筑能耗，全面提高建筑工程的節水節能效果。

3、綠色建筑節水技術在建筑給排水設計中的應用分析

3.1 合理選擇給排水系統管材

在建筑給排水系統設計工作中，為實現節水節能目標，設計人員應積極采用具有較強防銹性能、抗腐蝕性能以及耐久性的管道材料，盡量減少管道銹蝕滲漏造成的水資源浪費和水質污染問題。目前，在給排水工程設計實踐中，新型的PE管材、鋁塑或鋼塑復合型管材以及不銹鋼管材等與傳統的管材相比，在各項質量性能指標方面均有明顯的提高，在建筑給排水系統中得到了越來越廣泛的應用，設計人員應根據工程的實際情況合理選擇相應的管材。同時，在建筑的給排水設計中，設計人員還應充分考慮給排水管道所處環境特點，通常在建筑室內環境下應盡量選擇具有較高的柔性、堅固性、耐久性和防腐性能的管道材料，而且室內管材還應具有一定的降噪功能，這樣既能夠有效節約水資源，還能夠降低給排水系統運行時所產生的噪聲污染。設計人員也可以在室內給排水系統中采用螺旋消音管，進一步提高設計方案的環保性。而在設計室外部分的給排水系統時則應采用聚乙烯塑鋼等強度更高、密封性更好，光滑平整度較高的管材，以減少提高其環境適應性，并減少安全隱患。

3.2 合理控制給水系統壓力

在綠色建筑工程給排水系統設計中，在保證建筑用戶用水需求以及消防用水要求的基礎上，應合理控制供水壓力，以減少超壓出流所造成的水資源浪費問題。在設計實踐中，設計人員應嚴格遵守綠色建筑給排水系統設計規范要求，將給水的靜水壓力控制在0.35MPa以內，且應確保入戶管水工作壓力符合給水標準。同時，應合理設置供水分區，并合理使用減壓設施，以防止給水水壓超壓現象。設計人員可以選擇水壓相對較高的位置設置節流塞、減壓閥或者減壓孔板等減壓裝置，以達到對不同樓層水壓進行調節的目的。減壓閥是一種具有較好適應性的減壓裝置，可以在不同多種工況條件下實現減壓目的，具有減壓效果好等優點，在給排水系統設計中的應用較為廣泛。減壓孔板雖然也能夠起到減壓作用，但其減壓效果會受到水質以及上游水壓等因素的影響，存在一定的局限性。設計人員應準確掌握給水水質、供水管網水壓等相關數據，合理選擇減壓裝置。

3.3 積極采用節水型給排水設備

用水設備是建筑工程給排水系統中的重要組成部分，其質量性能將對節水效果產生較大的影響。以最為常見的水龍頭為例，普通型的15mm直徑水龍頭在供水壓力超過0.2MPa時就會產生17L/h的線漏量以及3.6L/h的滴漏量，造成嚴重的水資源浪費。因此，設計人員應積極采用節水型的新型水龍頭產品，且其質量性能指標應達到綠色建筑節水要求。15mm管徑的節水水龍頭在0.1MPa水壓條件下的全流量應控制在0.15L/s以內。設計人員還可以采用感應型自動控制水龍頭等先進的智能化、自動化產品，其自動止水時間不得超過2S，且應具備在感應到供電電壓存在明顯波動時的自動斷水功能。同時，設計人員還應選擇節水性能較好的便器設備，以兼具節水以及防臭功能的壓力流性便器設備為例，由于其采用的是直排方式，省略了水箱以及S管部分，且具有自動分檔沖水功能以及較好的密封性能，可以有效的減少了水資源的浪費，其節水效果較為明顯，在綠色建筑設計中得到了越來越廣泛的應用。

3.4 綠色建筑中雨水收集以及中水回用技術的應用

隨著綠色環保技術的不斷發展，雨水收集以及中水回用技術等在建筑給排水系統設計中的應用范圍逐漸拓展。設計人員在給排水系統中應用雨水收集和中水回用技術時，應充分了解建筑工程所在地區的氣候特點、歷史降水數據等各項相關數據信息，以確保工程區域的降水量以及棄流量等指標參數能夠滿足雨水收集要求。在設計雨水收集系統時，設計人員應合理選擇雨水收集裝置的容量和設置位置，以適應工程所在地的地形和降雨條件。在設計中水回用系統時，設計人員應根據建筑工程特點和用水情況，合理選擇中水水源，根據水源水質選擇相應的中水處理工藝，并充分利用凈化處理后的中水用于沖廁、道路清洗和綠化等，以提高水資源的利用率。綠色建筑雨水收集以及中水回用系統設計可參見圖1所示。

圖1 綠色建筑雨水收集以及中水回用系統設計

3.5 積極應用真空節水技術

所謂真空節水技術也就是在真空負壓條件下利用汽水混合物快速清洗潔具污染物的新型節水技術。由于該技術能夠用空氣取代部分清潔用水，因此具有較好的節水效果，在綠色建筑工程的給排水系統設計工作中得到了越來越廣泛的推廣應用。設計人員在設計方案中應用真空節水技術時，應充分了解建筑工程給排水的具體情況，合理選擇吸水裝置、潔具設備、密封管道以及真空閥等，以確保節水效果能夠達到綠色建筑設計要求。

4、綠色建筑節能技術在建筑給排水設計中的應用

4.1 采用分區供水方式降低建筑給排水系統運行能耗

在建筑工程的給排水系統設計中，設計人員應準確掌握建筑工程所在區域市政管網的實際供水壓力。目前我國大部分地區的市政供水壓力一般在0.2MPa到0.4MPa左右，一般可以滿足4層以及4層以下建筑工程的供水需求。因此，在設計高層建筑的給排水系統時，設計人員可以采取分區供水的方式，充分利用市政供水管網的壓力，較低樓層采用市政管網直接供水，在市政供水管網無法有效供水的樓層則采用二次加壓方式。目前在建筑工程給排水系統設計中比較常用的供水方式一般包括集中加壓供水、共用低壓供水以及分散加壓供水等方式，設計人員應結合建筑工程的實際情況選擇相應的供水方式，以降低給排水系統運行能耗，避免建筑較低樓層由于二次加壓供水而產生的超壓出流問題，可以在一定程度上減少水資源浪費。

4.2 采用節能加壓技術設備降低建筑給排水系統運行能耗

在綠色建筑的給排水系統設計中，設計人員可以根據建筑工程的高度等實際情況采用相應的節能節水加壓設備。例如在高層建筑的給水系統中可以首先利用儲水設施對市政給水管網的供水進行收集，再采用變頻加壓供水設備進行二次加壓，以滿足為建筑工程的高層供水需求。同時，在具備條件時，設計人員還可以采用無負壓等新型節能供水設備，與供水管網直接連接，充分利用市政供水壓力并減少了水箱等設施，不僅能夠有效降低能耗，而且可以降低建設成本，簡化供水環節，避免在水箱中產生二次污染，提高了高層建筑給水的可靠性和穩定性。

4.3 采用變頻調控技術設備降低建筑給排水系統運行能耗

在綠色建筑工程的給排水系統中，設計人員應積極應用變頻技術降低能源消耗。設計人員應充分了解建筑工程所在地區的氣候特點、季節和溫度變化以及建筑工程的用途和主要功能等，并對各項數據信息進行綜合分析，以便對給排水系統設計方案進行優化。例如，普通民用建筑工程的用水量呈現夏季明顯高于冬季的特點，而住宅類建筑工程的用水量則呈現早晚高于日間的特點。因此變頻供水設備應根據建筑工程用水規律進行相應的調節，以提高水資源利用的合理性和科學性，從而達到節水節能的設計目標。與采用統一固定的給排水系統供水設計方式相比，在應用了變頻調控技術后能夠降低20%左右的能耗，該技術在綠色建筑給排水設計中的應用能夠取得較好的節水節能效果。

4.4 積極應用新能源技術

在綠色建筑工程的給排水系統設計中，設計人員應積極應用新能源技術，以降低給排水系統運行過程中對傳統能源的消耗。目前，在建筑給排水設計實踐中，太陽能技術是應用較為廣泛的新能源技術。與不可再生性的傳統化石能源相比，太陽能不僅具有可再生性，而且在進行轉化時不會有污染物產生，是一種應用價值較高的清潔能源，通過對太陽能的轉換能夠產生熱能以及電能，以滿足建筑給排水工程熱水循環系統以及給排系統運行中對能源的需求，以代替部分傳統能源。現階段太陽能主要是作為建筑工程熱水系統的熱能來源之一，設計人員可以根據建筑工程的實際情況采用熱管或者真空管作為熱能傳輸通道。同時，在設計方案中，設計人員應充分考慮水流平衡因素，并通過綜合串聯以及并聯方式使集熱效果得到進一步提高。設計人員還應按照相關設計規范的要求合理選擇集熱器的型號、規格，以確保集熱器的承載能量、抗凍能力以及集熱效果等各項質量性能指標參數均符合設計規范，并能夠滿足建筑工程熱水循環系統的運行要求。此外，如果建筑工程位于冬季嚴寒地區時，設計人員在設計方案中采用太陽能設備時應配置相應防凍設施，防止設備受凍發生故障，影響設備的使用年限以及加熱效果。綠色建筑給排水系統太陽能設備設計結構可參見圖2所示。

圖2 綠色建筑給排水設計中的太陽能技術應用

5、綠色建筑節水節能技術在建筑給排水設計中的應用實踐分析

5.1 某建筑工程概況

某建筑工程為高層商業辦公建筑，建筑工程包括地上22層以及地下三層。該建筑工程要求給排水系統設計應達到一星A級綠色建筑標準，因此設計人員應積極應用先進的節水節能技術，提高建筑工程給排水系統的節水以及節能效果。

5.2 建筑工程給排水系統設計分析

5.2.1 節水技術在綠色建筑給水系統設計實踐中的應用

在該建筑工程的給水系統設計中，設計人員應充分了解建筑各需水點位置、用水規模和標準以及用水量的變化規律，以便在此基礎上采用相應的節水技術。該建筑的辦公和商業用水由市政給水管網提供。在給水系統設計中，為提高節水節能效果，設計人員采用了分區供水方式，將室內給水系統劃分為三個區，市政給水管網直供區、建筑中低層的變頻供水低區以及高層部分的變頻供水高區，并應通過計算合理確定水泵流量以及揚程等設計參數。同時，在該建筑工程中還采用了雨水回用系統，在一層以及地下三層設置中水用水點，作為洗車用水、地下車庫用水以及路面沖刷用水等，以提高節水效果。在中水回用系統設計中，應在建筑室外設置儲水池以及變頻泵等設施，以提高水資源利用率以及節水效果，滿足實際用水需求。在中水供水點還設置了明顯的非飲用水標識，以保證用水安全。給水系統設計采用上給下行的供水方式，并配置了不銹鋼水池等供水設備。在該建筑的各層設置了水表等計量監測設備，以便將支流水流速控制在1.2m/s以內，防止給水配件壓力超過0.35MPa。

5.2.2 節水技術在綠色建筑排水系統設計實踐中的應用

在該建筑工程的排水系統設計中，采用了雨污分流排水方式，以實現對污水以及廢水的分別處理排放。在設計方案中采用了專用通氣立管和伸頂通氣的通氣方式。建筑內的生活污水主要利用室內排水管進行集中收集并向室外檢查井和污水管道排放，確保污水均在經過處理后才能進入市政管網。同時，餐飲廢水集中收集，經隔油處理設施處理后排放。室內排水系統主要采用了U-PVC管材，污水管等腐蝕性較強的部分則采用了加強型的雙壁消音U-PVC管。為了確保承插連接有效可靠，還選擇了專用粘結膠，以避免出現漏水等問題。在建筑工程的室外排水系統中，設計人員則采用了雙壁波紋U-PVC塑料管以及HDPE管等材料，且在承載連接處設置了橡膠圈，進一步提高排水管路的密封性，以減少滲漏造成的水資源浪費。

5.2.3 節能技術在綠色建筑給排水系統設計實踐中的應用

在該建筑工程的節能設計中，設計人員采用了太陽能熱水器等新能源設備，并設置了自動感應式水龍頭、節水節能型的潔具以及變頻控制設備等，以提高建筑工程的節水節能效果。

結語：

節水節能技術在建筑工程給排水系統設計中的應用是建筑工程實現綠色建筑發展目標的重要途徑之一。設計人員應增強綠色環保意識，加強對綠色建筑設計理念的學習和理解，結合建筑工程的實際情況合理選擇應用新型節水節能設備，并積極應用新能源技術。同時，設計人員應不斷總結綠色建筑節水節能設計實踐經驗以及國內外成功的設計案例，以促進建筑工程給排水系統設計水平和設計質量的全面提升，從而推動建筑行業加快升級轉型進程，實現建筑行業綠色、可持續性發展目標。