試論建筑給排水設計中的節(jié)水途徑

曾偉凱

福建省五建建設集團有限公司 福建 泉州 362000

引言

建筑的給水系統(tǒng)指的是將地下水經(jīng)過專業(yè)設備引入到自來水管道，輸送到房屋內，以滿足人們的日常生活所需。給水系統(tǒng)所提供的水資源，除了基本的生活用水和飲用水之外，還包括消防用水。排水系統(tǒng)指的是對生活廢水和污水進行集中處理后統(tǒng)一排放到室外。給水與排水系統(tǒng)盡管功能不同，但對水質的質量都有要求。特別是在建筑行業(yè)飛速發(fā)展的新時期下，給排水系統(tǒng)設計的合理性、規(guī)范性、環(huán)保性，將直接關系到人們的生活質量與居住體驗[1]。給排水系統(tǒng)的設計中融入綠色環(huán)保理念，減少水資源的浪費與損耗，提高水資源的利用率，既是建筑設計的基本要求，也是現(xiàn)代化城市的建設目標。

1 建筑給排水系統(tǒng)設計存在的問題

如今，建筑施工中對節(jié)能、節(jié)水技術的應用越發(fā)重視。先進、科學的技術為建筑給排水系統(tǒng)帶來的積極作用也是顯而易見的。但在節(jié)水技術的應用方面，目前尚存在許多不足之處，施工人員應該客觀、全面的分析節(jié)水技術的應用情況，在實踐中不斷積累經(jīng)驗，總結教訓，提高技術應用的合理性與科學性。筆者總結了建筑給排水設計中節(jié)水技術應用的不足。

1.1 管道滲漏嚴重

一些老舊建筑的給排水管道存在嚴重的質量隱患，管道材料缺乏抗腐蝕性能，隨著使用時間的延長，很容易出現(xiàn)管道氧化、管道銹蝕等問題，從而引起管道漏水和滲水，加重水資源的浪費。特別是管道銹蝕后，會嚴重降低供水質量，還可能造成生活用水污染，對居民的身體健康帶來不良影響。

1.2 冷熱水供應系統(tǒng)的資源浪費問題嚴重

調查顯示：我國半數(shù)以上的建筑采用的是冷水與熱水同時供應模式，冷熱水的供應系統(tǒng)主要是燃氣熱水器。這種供水模式有一個顯著特點：管道中的冷水排出后，管道才能排出熱水。如果水溫太高，要想用冷水降溫，也需要一個溫度調節(jié)過程，所以水資源的浪費是不可避免的。如果不從根本上優(yōu)化給排水系統(tǒng)的設計模式，也就無法徹底解決水資源浪費問題。

1.3 排水管道、閥門等配件設計不合理

水管出現(xiàn)滲漏水問題，主要是管道腐蝕以及閥門質量差等因素造成的。部分建筑的排水管道只做了預埋，沒有再做其他處理，金屬材質的水管會隨著時間而出現(xiàn)腐蝕問題，繼而形成裂縫，導致滲漏。還有的管道接縫、接口閥門、法蘭部位滲漏水，比如水池、抽水馬桶、水箱的浮球閥損壞，水管中大量用水，造成水資源的嚴重浪費。如果管道和閥門在用水高峰期松動，還可能造成水管破裂。

1.4 熱水系統(tǒng)引起的熱能與水資源浪費

建筑中的熱水系統(tǒng)由閥門、循環(huán)泵、附加管道等組成，管道出口與存儲熱水的部位相連的這段距離中管道內的水溫并不高，無法很好地滿足生活所需。因此在燒好熱水后，通常需要先放掉一些冷水，熱水和冷水才能相互混合，達到正常的使用溫度。在放掉冷水的過程中，也會浪費一部分熱能與水資源。冷熱水的壓力不均衡、循環(huán)回水管道的設計不合理，是集中供熱系統(tǒng)的主要問題，因此不能形成有效的熱循環(huán)，還會給居民的用水帶來不便[2]。

1.5 水壓過高導致浪費

建筑給排水系統(tǒng)的設計，首先要利用市政壓力，在市政壓力無法滿足施工需求的情況下，則需要加壓。加壓方式有兩種：一種是變頻供水；另一種是利用高位水箱的重力供水。但無論哪一種加壓方式，都需要采用減壓閥分區(qū)措施。如果減壓閥的選擇不合理，或者分區(qū)不科學，特別是減壓閥不節(jié)能、減壓值或減壓比過大，則很可能造成減壓閥失靈，從而埋下用水安全隱患，而且生活水箱設置的位置太高，也很容易被污染。在建筑高度超過100m的情況，如果還采用并聯(lián)供水模式，則會嚴重增加輸水管道的承壓，水管有爆裂風險。分區(qū)不合理還可能提高衛(wèi)生器具配水點的水壓，比如分區(qū)后，各個區(qū)的最底層配水點的靜水壓要高于衛(wèi)生器具的額定流量出水水壓，從而造成衛(wèi)生器具的實際出水流量過大，漏水量和水擊的震動噪音太大，嚴重情況下還可能導致管道或者閥門破裂。

1.6 衛(wèi)生器具與配水器具造成的水資源浪費

在住宅建筑的生活用水中，衛(wèi)生器具用水占有重要部分，比坐便器、浴缸、淋浴用水幾乎超過生活用水的70%，其中僅僅是便器沖洗用水就達到了30%左右。傳統(tǒng)的便池抽水器的給水配件，無論是密封性還是耐用性都比較差，經(jīng)常存在“跑水、冒水、漏水”等問題，比如低位沖洗水箱通常使用的是直落上導向球型排水閥，由于密封性較差，所以很容易滲漏水。還有的衛(wèi)生器具、配水器具的能耗過高，存在水資源浪費嚴重等問題。比如蹲式大便器的沖洗水箱位置過高，一次沖水量便達到了12L/s。

2 建筑給排水系統(tǒng)的設計技術

2.1 雨水滲透技術

回收并利用雨水，是建筑給排水設計的重要技術之一。雨水滲透技術的應用原理為：利用專業(yè)設備收集雨水，并把雨水匯入建筑排水系統(tǒng)中，以作為建筑供水的一部分，一方面可以節(jié)約水資源，另一方面還不會對地下水造成污染。雨水滲透技術主要有兩種應用方式：一是滲透地面技術；另一種是滲溝管溝技術。滲透技術通常是根據(jù)建筑范圍來對建筑環(huán)境進行改良，采用人工滲透技術鋪設一層多瀝青路面，并保證良好的透水性能。在不違反綠色建筑施工要求的情況下，盡量增加綠化面積，提高雨水的滲透能力，盡可能地過濾掉雨水中的污染物，提高生活用水質量[3]。滲透管溝技術主要是在地下鋪設滲透管溝，采用的是透水性良好的穿透管與無砂混凝土，并且在管溝周圍填充礫石。滲水管具的優(yōu)勢是滲透性好、占地面積小、蓄水性能優(yōu)越，缺點是容易堵塞，不易清洗。所以，在雨水匯入給排水系統(tǒng)后，應該對雨水進行集中凈化處理，如果只用來沖廁、洗車，則只需要簡單處理即可。

2.2 空氣熱泵技術

空氣熱泵是一種熱量提升裝置。空氣源熱泵熱水機組由以下幾部分組成：膨脹閥、儲水箱、壓縮機、過濾器、蒸發(fā)器、儲液罐、冷凝器等，其工作原理為：收集熱能，利用熱能加熱水資源。當熱能與水資源相互接觸后，會產(chǎn)生氣化作用，利用壓縮機制熱后會產(chǎn)生氣體，在制冷劑的作用下，氣體會持續(xù)循環(huán)，最終起到對水加熱的效果。制冷劑是熱泵產(chǎn)品的媒介，在-40℃的環(huán)境中，制冷劑會汽化，因此加熱效果顯著。空氣熱泵技術具有較高的應用價值，符合綠色建筑的環(huán)保要求。所以，為了提升建筑給排水系統(tǒng)的節(jié)能效果，應深入研究空氣熱泵技術。

2.3 供水壓力的設計

建筑給排水系統(tǒng)供水壓力是否合理，直接決定了建筑的節(jié)水效果。傳統(tǒng)的給排水系統(tǒng)中，經(jīng)常存在因水壓設置不合理而造成的水資源浪費問題，比如日常用水過程中，水壓太大就會增加出水量和用水量。針對這一問題，在設計給排水系統(tǒng)時，應該充分考慮水壓與用水需求之間的關系，在不影響日常用水的情況下盡量降低供水壓力，避免水流量大、水流速度太快而對水資源造成的浪費。供水壓力的設計可以從兩方面著手：一是限定配水點的實際水壓，避免因水壓標準問題而導致的水資源浪費。二是采用減壓技術，在給水系統(tǒng)中安裝減壓孔板、減壓閥、節(jié)流孔等減壓裝置，避免水壓過高而引起超壓出流現(xiàn)象。與減壓閥相比，減壓孔板的經(jīng)濟性更好，而且便于維護。但減壓孔板只能降低動壓，不能改變靜壓，所以穩(wěn)定性略差，而且容易堵塞，所以只適用于水質良好、供水壓力穩(wěn)定的情況[4]。

2.4 開發(fā)第二水源

第二水源通常指的是生活排水和雨水，提高對第二水源的利用率能夠節(jié)約大量水資源。建立蓄水池用來回收雨水，采用凈化技術處理雨水，讓雨水的水質達到用水標準。在各類建筑的排水量中，占比最高的是賓館與飯店，約87%左右；其次便是住宅建筑，69%左右。根據(jù)污染程度，可將建筑排水分為兩種：一種是生活污水，通常指的是對環(huán)境污染較為嚴重的生活排水，比如糞便污水；另一種是生活廢水，比如洗衣、洗菜、沐浴產(chǎn)生的廢水。生活排水中的洗菜、洗衣等廢水都可以用來沖洗廁所。凈化水質較好的生活排水后，使之滿足《生活雜用水水質標準》，可以將水資源用于環(huán)境、市政、生活等方方面面，第二水源的充分利用，不僅可以減少建筑用水量，而且還能緩解城市用水壓力。

2.5 太陽能的利用

太陽能是一種取之不盡、用之不竭的清潔能源，具有較高的熱能轉化效率，所以提高對太陽能的利用率也是建筑給排水系統(tǒng)節(jié)能的重要措施。把太陽光能轉化為熱能與電能，可以大幅度降低建筑能耗。近年來，隨著科學技術的飛速發(fā)展，太陽能在熱水供應系統(tǒng)中的應用越發(fā)廣泛，設計太陽能熱水系統(tǒng)時，需要充分考慮當?shù)氐臍夂颉囟取⑺髌胶庖约凹療崞鞅旧淼男阅芴攸c。但現(xiàn)階段我國對太陽能的利用率還需要進一步提高，在技術層面上還有很大的進步空間。除此之外，還要深入研究集熱器，力爭獲得技術上的突破，提高對太陽能資源的利用率。

3 建筑給排水系統(tǒng)的節(jié)水措施

3.1 合理設計給排水系統(tǒng)

建筑給排水系統(tǒng)的設計，需要合理規(guī)劃、充分利用室外管網(wǎng)，并安裝加壓裝置。為了避免因水壓太大而造成的水資源浪費，施工時應綜合了解建筑特點，合理規(guī)劃各個區(qū)域的用水量，采用豎向分區(qū)方式。在排水管道中的靜水壓超過0.35MPa時，必須提高警惕，采取調節(jié)靜水壓以及減壓措施。設計洗浴間的給排水系統(tǒng)時，管道的靜水壓力應低于0.45MPa。高層建筑的用水時間不夠集中，用水量并不均勻，所以可采用水箱與水泵聯(lián)合供水的方式來處理這些問題。科學使用變頻泵組為建筑提供供水壓力，如果是大型商業(yè)建筑，設計人員還需要為給排水系統(tǒng)配備輔助水泵、變頻泵組、輔助氣壓罐等設備，并保證各類設備能夠彼此配合，充分發(fā)揮其節(jié)水功能，保證建筑供水的穩(wěn)定性、安全性與可靠性。

3.2 利用市政供水壓力實現(xiàn)分區(qū)供水

城市建筑的給排水系統(tǒng)，其網(wǎng)管末端的壓力為0.3～0.4MPa，在設計中應該充分利用這一壓力，以實現(xiàn)低層、多層建筑供水系統(tǒng)的節(jié)能功效。對于建筑中較低的樓層，為了提高節(jié)水效果，應充分利用市政管網(wǎng)的余壓進行供水。對供水系統(tǒng)進行科學分區(qū)，是建筑節(jié)水節(jié)能的重要措施。設計人員可以對給水壓力設備分區(qū)，同一個分區(qū)設置同一套壓力設備。盡管從理論上而言，分區(qū)越多，節(jié)水效果就越好，然而，實踐中卻很難在泵房內保持足夠的供水壓力，而且投入的管道、設備越多，維護與管理成本就會越高[5]。供水壓力設備是建筑能耗最大的設備之一，應用最多的設備是水泵，如何選擇水泵將直接決定節(jié)水效果。變頻泵可以根據(jù)水量自動調節(jié)轉速，從而很好地改變水流量、揚程以及功率。所以，在給水設備的選擇中，應優(yōu)先選擇變頻設備，尤其是可以充分利用市政水壓的無負壓變頻給水設備。

3.3 合理利用自然能源

在建筑給排水系統(tǒng)的設計中，最常用到的自然能源有雨水、太陽能等。尤其是太陽能技術，在光照充足的地區(qū)應用已經(jīng)十分廣泛，利用太陽能，可直接對冷水加熱。收集雨水后，需要用專業(yè)設備和化學藥劑進行處理，使之可用于綠化灌溉中。雨水收集需要注意兩點：①連接屋頂和地面的雨水引導導管，把雨水引入地面的沉砂池內，經(jīng)沉淀后去除雨水中的雜質。②消毒雨水，保證雨水的安全性。

4 結束語

總之，科學的設計建筑給排水系統(tǒng)，能夠節(jié)約大量水資源，對于全面落實綠色施工理念、推動文明城市建設具有重要意義。因此，應深入研究、持續(xù)優(yōu)化節(jié)水技術，合理選擇節(jié)水設備，提高水資源與自然資源的利用率，以推動綠色建筑的可持續(xù)發(fā)展。