智慧樓宇給排水設計

祝 超，趙秀慧，張自強，劉馨怡

（中交第一航務工程勘察設計院有限公司，天津 300220）

引言

智慧樓宇的三大代表關鍵詞是綠色、安全及節能，“智慧樓宇”就是在樓宇的生命里程內，竭力節約資源，綠色環保，安全生產等等。怎樣將給排水設計全面地融入到智慧樓宇中，使智慧樓宇中的“水脈”更加營養和豐盛[1]，是我們設計人員的研究方向。為了響應國家倡導的智慧樓宇政策，本文從直飲水系統、太陽能熱水系統、生活污水處理設施+中水深度處理系統、水質在線檢測系統、智能消火栓水壓無線監測系統等幾個方面，探討了智慧樓宇的給排水設計，樓宇的整體能耗降低的同時實現了樓宇綠色、節能節水及高效生產的目標。

1 給排水綠色設計

1.1 直飲水系統

管道直飲水系統從節水、健康、造福人民等理念出發，進一步升級了單一的自來水產品。而智慧化管道直飲水將形成新型、節水、環保、高效的“以水為主，綜合發展”的新格局[2]，真正地將“節水第一、空間合理、著手治理、雙手齊發”落實到了實處。

樓宇設計直飲水系統分為預處理系統、反滲透除鹽系統及供水系統三部分。本預處理系統包括：多介質過濾器、碳纖維過濾器、計量加藥、原水箱、原水泵等設備。反滲透是一種組成RO 組件功能的技術，以壓力為推動力的膜分離技術。用RO 處理后的出水，去除了大多數無機鹽和有機物，不僅保證水質高質量還保證高效率。完成預處理后的出水由淤積密度指數SDI 測試儀取樣檢測，當SDI 值＜4時，即可進入RO 系統，由水泵提升后進入反滲透系統，RO 出水一部分（除鹽水）去緩沖水箱，另一部分未透過水由管道收集后成濃水回流至水泵進口，另一部分隨小部分未透過水成濃水排入下水道。供水系統由直飲水箱，變頻供水泵、紫外線殺菌器、碳纖維過濾器及微孔過濾器等組成，在工藝中主要是起滅菌，去除有機物及微生物的作用，以確保供水的純度。

1.2 太陽能熱水系統

作為一種新型的熱水供應技術，取之不盡用之不竭的太陽能清潔能源是節能的重要方式，太陽能熱水系統的應用原理是基于太陽能的可循環性，利用太陽能熱水系統來取代傳統的熱水系統，實現節約能源的同時還能夠減少由陳舊的供熱方式帶來的的大氣、固廢污染[3]。成本低、投入少也是太陽能熱水系統的一項重要優勢，一方面太陽能本身幾乎沒有成本，另一方面太陽能熱水系統的安裝簡單、造價低[4]。

淋浴間熱水供應方式采用太陽能集熱板集成空氣源熱水機組輔助方式。太陽能集熱器及空氣源熱水機組放置在樓頂，水箱及循環水泵等其他設備放置在水箱間內。太陽能熱水系統包括熱水箱，太陽能集熱板，循環水泵及各種管線，空氣源熱水機組及其系統閥門和附件等。供熱方式采用冷、熱水雙管供熱方式，太陽能熱水和淋浴熱水循環方式采用強制性水泵循環。集熱器與熱水箱之間采用的循環方式為靠溫差強制性水泵循環。

1.3 水質監測系統

水質監測系統是在給水支管上設置的壓力傳感器、遠傳式水表采集信息數據，實時感知給水系統的運行狀態，形成管網系統物聯網，將用戶需求和用水信息進行快速分析和處理，以更加精細及動態的方式落實整個水務系統的需求和工藝流程，從而達到“智慧”的狀態。依靠水質監測數據化、智能化管理才能實現對水資源的合理利用、開發和調劑。“智慧水務”平臺都能實時監測，隨時調用，隨時調度[5]。

樓宇設計水質在線監測系統包括三部分，分別是污水處理系統水質在線檢測系統、給水系統水質檢測系統、直飲水系統水質檢測系統。污水處理系統監測經格柵預處理后的生活污水原水以及經過生活污水處理設施、一體化中水深度凈化設備處理后的回用水水質。

1.4 生活污水處理設施及中水深度處理系統

中水回用代替傳統水源是目前節水的重要可靠手段，水資源的回收再利用，既減少了周邊環境污染的壓力，同時也降低了系統處理成本。系統回收了大量水資源，為企業降低了生產成本，在解決生活污水處理問題的同時，通過回用減少了水資源的消耗，實現了污染物的減排，改善了生態環境質量，提升了智慧樓宇的清潔文明程度，可實現經濟效益、社會效益的雙增長，是實現節水、分質供水、改善水質、飲水健康的重要一環。中水回用減少了港區市政管網的壓力、管徑及敷設難度和長度，既經濟又合理實用[6]。樓宇污水處理設計如下。

1）工藝流程圖

圖1 污水處理系統

2）生活污水預處理

生活污水經重力流至閘門，流入格柵井后進入生活污水集水池，經水泵工作提升至污水調節池。沉淀池處理后排泥至污泥坑，定期要外運。

3）綜合污水處理

來自預處理的生活污水進入調節池進行混合均質，經提升后進入生物反應器，經生物處理后的污水進入中間水池，經提升后進入高效過濾器過濾，濾后水經加藥消毒后由變頻供水提升回用，并用于過濾器的反洗用水。

2 給排水安全設計

在建筑給排水消防系統中,消火栓給水系統的重要地位是不容忽視的。傳統的消火栓管理方法已經使用多年，缺陷逐漸暴露，尤其是人工巡查消火栓信息，不能高效的反應消火栓實時狀態。因此火災發生后，由于消火栓管道內缺水無法及時撲滅初期火災，導致火勢進一步蔓延的例子也屢見不鮮。在消火栓的地方設置智能消火栓水壓無線監測系統，實現了消火栓定位功能、管道水壓的監測、水壓超限實時報警，將消火栓管理集成平臺化。智能消火栓水壓無線監測系統，實現了無人監控自動采集壓力數據，對消火栓水壓的實時監測，并向監控中心自動傳送數據發出信號并及時報警，方便了消火栓的日常集中統一管理，及時快速對消火栓進行維護，保障消火栓在任何時刻有水，保障消防供水安全。

圖2 智能消火栓水壓無線監測系統

采用智能消火栓監測系統的智慧樓宇，將節能理念投入消防系統給水系統，保證滅火效果的同時優化水資源的合理利用。

3 節能設計

3.1 水池、水箱進水方式設計

消防水池、高位水箱及生活水池補水管線采用浮球閥+液位計+電動執行器控制，將水池、水箱進水方式采用自動化控制進水，節省人力投入，操作便捷可靠，節約水資源的效果顯而易見[7]。避免浮球閥老化而造成水資源浪費。

3.2 變頻調速設計

改變運行中的電機供電頻率是變頻調速供水系統的運行主要原理，從建筑中實際用水開始進行軟啟動并實現變頻調速，這種供水泵組的供電模式使用方便，高效節能。樓宇設計中生活水泵房內設置全變頻箱泵一體化智能泵站，配置變頻控制柜，通過出水總管的壓力傳感器啟停泵組，泵房PLC 控制系統控制所有信號。使用變頻調速后，實現了水泵轉速及用水量變化情況有效調節，水壓調整好了，用水及供水達到平衡，極大地減少了水資源浪費[8]。

4 結語

智慧樓宇，集“綠色”、“安全”、“節能”于一體，體現共享、平衡、集成的理念。綠色建筑，即在全壽命期內，最大限度地節約資源、保護環境和減少污染，為人們提供健康、適用和高效的辦公空間；安全建筑，即供水安全，采取自動監控的方式避免管網漏損，采取防止系統超壓出流和用水點水壓控制措施保障安全供水；節能建筑，即采用高節水效率等級的節水器具，按用途、或管理單元設置用水計量裝置并遠傳與相應的建筑能耗管理平臺相匹配。

科技化、智能化的智慧世界將要求未來的樓宇必將實現更加智慧化發展。綠色安全節能的智慧樓宇無疑順應了這一趨勢的發展，讓樓宇通過設計“自由呼吸”，通過“綠色安全節能”整體升級，達到生活生產完美融合的境界。