基于節水節能技術的建筑給排水設計研究

蔣美玲

隨著社會的進步與生態環境的變化，可持續發展理念受到越來越多的重視，人們對建筑工程給排水的節水節能設計要求不斷提高。通過建筑工程實踐可知，設計環節在很大程度上影響著建筑工程給排水的功能與節水節能效果，因此強化建筑工程給排水的節水節能設計至關重要。就現階段建筑工程給排水設計應用實踐而言，在建筑工程供水節能、水資源循環、污水凈化處理、熱水系統設計以及給排水系統整體能耗方面還存在較多問題，如何解決這些問題成為提高建筑給排水工程應用效益的關鍵所在[1]。

基于此，本文從給水與排水兩個方面分析了建筑工程給排水的設計要點、給排水節水節能設計應用價值以及建筑給排水工程設計的優化方向，對于未來建筑給排水工程的綠色可持續發展具有一定的指導意義。

1 建筑給排水系統概述及節水節能設計的應用價值

1.1 建筑給排水系統概述

隨著城市經濟的發展，大量鄉鎮人口流入城市，城市住宅區的建筑風格逐漸演變成以高層建筑和超高層建筑為主的大型建筑群落。為了滿足功能性用水與水資源循環的需求，此類建筑會擁有專門的給水系統與排水系統。一般情況下，城市建筑的給水系統使用泵類取水設備抽取地下水送入管道中，再經過加壓將水源輸送到居民區，根據不同功能進行相應層次的凈化處理，作為生活用水、人畜可飲用水以及消防用水等。

城市建筑工程中排水系統的功能主要為實現城市污水的匯集與定向輸送，最終將污水輸送到污水處理站或儲罐內。城市給水系統的設計質量直接關系到居民的用水安全，排水系統的設計質量也會在一定程度上影響城市水循環的潔凈度，不合理的城市排水系統可能會造成水源的二次污染，影響城市水資源的整體利用率。

1.2 建筑給排水節水節能設計應用價值

建筑工程給水系統與排水系統在功能方面具有一定獨立性的同時還具有高度的相關性，只有同步加強建筑工程給水系統與排水系統設計的科學性與合理性，強化給水系統與排水系統的功能協同，才能實現建筑給排水工程的效益最大化。對于建筑給排水工程的節水節能設計，應在實現建筑給排水工程既有功能的基礎上滿足城市綠色環保可持續發展的理念，進一步提高水資源的循環利用效率及附屬經濟效益。

第一，建筑工程給排水節水節能設計有助于推動城市經濟的良性發展。目前，我國仍是世界上人口最多的國家，由于可供使用的淡水資源總量不多，我國人均淡水資源占有量僅為2 007 m3左右，相當于世界平均水平的25 %[2]。就中西部地區而言，很多城市巨大的水資源缺口嚴重限制了當地的經濟發展與居民生活水平的提高。因此，通過實施建筑工程的節水節能設計有助于提高水資源的綜合利用率，弱化缺水對區域經濟發展的制約，促進經濟的良性發展。

第二，建筑工程給排水節水節能設計能夠為生態環境保護奠定基礎并提供助力。近幾年興起的綠色環保建筑理念，其宗旨就是減少能源消耗并降低經濟發展對生態的影響。我國人口基數大，人均可支配水資源極其有限，針對建筑給排水工程實施節水節能的優化設計有助于減少水資源浪費，通過提高循環水的凈化質量改善城市生態。

第三，建筑工程給排水節水節能設計可改善城市居民的生活品質。實施建筑給排水工程的節水節能設計可提高水資源的綜合利用率，幫助企業與居民減少在用水方面的支出。同時，建筑工程給排水的節能節水設計還有助于減少企業與居民家庭的用水量，提高用水品質，起到改善居民生活質量的作用。

2 建筑給排水節水節能設計的要點

建筑給排水節水節能設計工作具有較強的系統性與專業性，為了保證建筑給排水節水節能設計能夠達到預期效果，需要注意以下幾個設計要點。

2.1 注重給排水設計的整體規劃

做好給排水管道的整體規劃是建筑給排水節水節能設計的基本前提，也是重要保證，若建筑給排水工程設計在整體規劃方面存在問題，可能會造成給水管道供壓不穩、給水系統水資源與能源浪費以及給水與供水管路相互干擾等問題。因此，在建筑工程給排水節能節水設計中，應充分掌握建筑工程的整體結構屬性與空間分布特征，做好給水管理與排水管理的細化處理，既要保證給水系統功能的正常發揮與排水系統的效率，又要避免出現給水系統與排水系統的相互影響，從整體規劃方面做好建筑給排水的節水節能設計[3]。

2.2 做好給排水節水節能設計動態管理

建筑給排水節水節能的整體規劃完成后，需要根據工程實際情況細化技術方案，落實選材工作；同時還要根據施工現場情況實施動態的管理策略，保證最大程度實現給排水節水節能的設計目標。一方面，第一階段的設計工作完成后應對現場施工管理人員進行充分的技術交底，在設計技術資料中明確施工要求與選材標準，保證技術交底與材料質量得到落實；另一方面，在施工過程中結合現場反饋對設計方案進行二次設計與完善，修正前期設計中存在的不足，通過調整設計方案提高整體設計質量[4]。

2.3 強化現代信息技術在給排水節水節能設計中的應用

新興信息技術的發展是推動現代社會不斷進步的強勁動力，建筑給排水節水節能設計應積極引進現代信息技術以提高其設計水平。現代信息技術的引入，一方面有助于強化給水系統與排水系統的運行過程監測，建立實時的動態監測與反饋，幫助管理者掌握給水系統與排水系統的運行狀態，進而能夠及時準確地做出反應；另一方面，引入現代信息技術可以通過一段時間的運行統計，分析出影響系統節水節能的因素，以便針對性進行優化。

3 建筑給排水節水設計策略

3.1 采取分區供水與分區計量

建筑給排水管道壓力過高會造成安全隱患，壓力過低則不利于正常供水，影響給水系統預期效益的實現。通過采取分區供水、分區計量的方式可有效解決供水管網負載端相互影響造成的給水壓力不足問題，同時還有利于給水壓力的靈活調節。

例如，使用市政管網為正在施工的建筑工程供水，可充分利用市政管網的高水壓，平衡市政管網水壓的同時還能改善高壓供水造成的水質不良問題，若監測到給水壓力偏低則可通過變頻調速加壓設施與管網疊壓供水的形式為給水管網加壓[5]。其中，管網疊壓供水通常是由市政給水干管提供需要的水壓，由于不需要新增專門的增壓設備，因此有利于給水系統建設與維護成本的控制。同時，在這種供水方式下，為了避免出現水壓過高造成用水不安全的問題，可通過分區加裝壓力監控裝置來監控各用水區的實時壓力，發現壓力偏高時及時采取降壓措施。

變頻節能水泵結構原理圖如圖1所示，該水泵采用了一種可調速的水泵和以恒壓變量形式運行的氣動增壓式水罐，不僅有助于提高系統的運行效率，還具有較好的節能效果。

圖1 變頻節能水泵結構原理圖（來源：作者自繪）

需要注意的是，建筑工程用水存在明顯的高低峰差異，用水高峰時段內用水量大，需要較高的給水壓力來保證所有用戶的用水需求；用水低峰時段內用水量小，相對較小的給水壓力即可保證正常供水，有助于減少供水能耗，提高用水安全性。壓力調節可通過在給水管網中加裝變頻器與水壓傳感設備來實現，根據實際需求及時調整供水壓力可以避免水泵長期處于高負載狀態，有助于實現給水系統的節水節能目標。

3.2 選用節水型器具

在建筑工程室內管路與衛生系統設計中，選擇節水型衛生器具與新型綠色環保管材是降低污染的重要措施之一。例如，在盥洗室與廚房等需要經常開關水閥的區域使用充氣式水嘴替代傳統水龍頭可達到約15%的節水效果；沖洗馬桶應優先選擇儲水量小于6 L的節水型水箱，若是在大型公共建筑的衛生間還可以設計為感應式或自閉式沖洗系統，以起到更好的節水效果。同時，可將洗手池排水系統與沖便器進水系統進行串聯設計，通過水的二次利用提高水資源的利用效率[6]。此外，傳統建筑工程中排水管路多選用塑料材質的排水管，經過一段時間后可能會出現老化與腐蝕等問題，因此設計中應選擇壽命更長、化學性質更加穩定的新材料作為排水管路，以減少滲漏及二次污染問題的發生。

3.3 提高排水系統布局的合理性

通過科學的收集與凈化工序處理居民生活用水，可得到水質達到一定標準的中水。同時，采用科學的收集裝置可以將降雨集中起來，再經過一定的凈化處理即可得到水質達標的可利用水。建筑工程中得到的中水與凈化后的雨水可用于日常清潔與澆灌，能夠在一定程度上緩解居民生活用水緊張的問題。經過近年的發展，中水凈化與雨水匯集已經實現了較為成熟的應用，建設成本也較低。此外，近年來工業廢水肆意排放的問題需要得到根本性控制，應優化工業排水管網的規劃設計，采用截污回收及就地處理等方式提高污水的循環效益。

4 建筑給排水節能設計策略

4.1 積極引入新型清潔能源技術

在建筑工程項目建設過程中，應嚴格遵守自然生態環境保護的要求，積極采用清潔無污染的新能源技術，減少可能會對環境造成污染的施工方式，降低對自然環境的影響，維持生態平衡。在實踐中已得到相對成熟應用的清潔能源主要有太陽能熱水系統、雨水收集系統以及污廢水凈化回收技術等，這些不僅可顯著提高水資源利用率，且有助于減少資源浪費和環境污染。此外，在建筑工程中，還可以引入風能、水能以及空氣能等清潔能源技術用于發電或水加熱，也能達到不錯的節能效果。

4.2 合理利用變頻技術

城市居民生活用水時段與用水量具有明顯的規律性，不同的季節與時間段，用水量與熱水需求量存在較大差異。夏季城市用水量相較于冬季明顯要高，熱水需求量則相對較少。同時，7：00～9:00和18:00～20:00往往是用水高峰期，居民用水較為集中。

因此，應根據以上規律采用變頻技術靈活調節水壓與冷熱水供應比例，既可避免泵類設備長時間無用高負載運行，又能保證居民用水需求得到充分滿足。此外，靈活的供水方式還可以起到保護供水管網的作用[7]。

4.3 建設真空節水排水系統

真空排水技術是在重力排水技術的基礎上衍生出來的一種排水方式，但是這種排水方式又有別于先前的重力排水技術，其是利用真空設備使給排水管道內的壓力低于大氣壓，利用大氣的失衡以空氣為動力實現水的輸運。

目前，真空排水技術在污水匯集方面已經得到了一定應用并取得了不錯的成果。作為一類新型的建筑工程排水技術，真空排水技術的應用不僅能起到節能作用，還具有一定的清潔管理效果。現階段，真空排水技術已應用于城市寫字樓、居民建筑以及商業中心等建筑工程中。

5 結語

水資源是支撐社會發展的必要條件，也是人類賴以生存的基礎。在建設新型環保節約型社會的大背景下，進行基于節水節能的建筑給排水研究符合當前的時代要求。在建筑工程給排水的節水節能設計實踐中，應強化前端布局設計，保證給水管網與排水管網規劃的合理性，積極引入新型的變頻增加設備來降低供水系統的能耗，強化污水排放的管理與水資源的循環利用，同時加強給排水管網的“跑、冒、滴、漏”管理，構建符合綠色環保可持續發展理念的建筑給排水系統。