綠色建筑給排水技術應用分析

徐躍林

摘 要：綠色建筑給排水系統的設計重點是突出節能性和節水性，其中節能設計重點是合理控制供水壓力、合理劃分高層建筑供水分段、充分利用市政給水的余壓以及避免排水系統堵塞疏通。綠色建筑節水設計的重點是避免超壓出流、雨水回收利用、避免無效冷水排放等。針對建筑節能、節水的不利因素制定出針對性技術措施，為綠色建筑給排水系統的節能、節水設計提供了有效的借鑒。

關鍵詞：綠色建筑；給排水技術；應用

1 前言

綠色建筑的設計理念早已深入人心，節水和節能設計是綠色建筑理念的重要組成部分。給排水系統是建筑物節水設計的核心內容，同時由于給排水系統使用了水泵等裝置，也會產生一定的能耗，因而也成為建筑節能設計的重點。針對建筑物給排水系統開展節能、節水設計是實施綠色建筑設計理念的重要途徑。

2綠色建筑給排水節能設計

2.1建筑物給排水系統能耗分析

從建筑物給水系統的形式來看，主要分為市政直接供水和建筑物二次加壓供水兩種。市政供水的壓力通常維持在0.15Mpa到0.35Mpa之間，以0.35Mpa為準，這樣的供水壓力只能滿足1～6層的供水需求，6層以上的建筑物需采用二次加壓的方式供水，其能耗主要來自加壓用的水泵。建筑物排水主要依靠設置在內外墻體雨污水管道，以重力為動力，促使雨水或者污水自動下排。造成給排水系統能耗過高的主要原因為以下幾點：

（1）給水系統壓力過大

給水系統的供水壓力以滿足最不利出水點的供水壓力為設計的重點，只要最不利點達到設計壓力，其他用水點的壓力都可滿足要求。而壓力以水泵的功率為保障，過大的工作壓力雖然可更好地適應供水壓力需求，但同時也造成了一定程度的浪費。通常這種現象更多見于高層建筑的分區供水，如果分區設計不合理，如層數過多，為了滿足分區內最上層用戶的需求，往往要提高水泵的功率，進而造成中低層用戶的供水壓力過大，浪費了能源[1]。

（2）加壓設備能耗過高，未能充分利用市政供水的余壓

建筑物二次供水加壓使用的水泵可分為定頻和變頻兩種，而變頻技術的應用可有效降低水泵的能耗，其原理是通過變頻器的控制調節設備電壓，當用水負荷較低時可采用低壓運行，進而降低能耗。因此，如果未采用節能的變頻水泵，其能耗水平會相對更高。另外，建筑物二次供水系統中如果采用了儲水箱，那么等同于將市政供水先泄壓，然后再加壓供水，因而浪費了一定的市政供水余壓，這樣會也會造成能量損失。

（3）排水管道不合理，易堵塞

理論上講排水系統主要依靠重力作用引導雨水和污水下排，因而不會造成額外的能耗（因建筑結構限制而必須采用水泵排水的情況除外），但如果管道設計不合理導致其后續使用過程中經常性的堵塞，尤其是污水管，疏通這些管道時會造成額外的能耗[2]。

2.2基于綠色建筑理念的給排水節能措施

針對以上所分析的可造成給排水系統能耗過高的因素，設計單位需采取與之相應的技術對策，形成符合綠色節能要求的建筑給排水系統設計方案，應對措施如下：

2.2.1合理設計高層建筑的供水分區

在設計高層建筑供水分區時既要考慮到最不利點的供水壓力需求，同時也要考慮到靠近供水動力層的有利點的供水壓力。通常高層建筑分為高、中、低三個供水分區，低區直接采用市政供水，中高區為加壓泵供水。合理設計分區的優勢在于控制靠近加壓泵的樓層壓力，避免其供水壓力過大、浪費能源。

2.2.2采用無負壓供水系統，充分利用市政水余壓

由于傳統的二次供水系統中先將市政水存儲在地下室的水箱中，市政供水原本具有一定的壓力和動能，輸入水箱是能量卸去，然后再利用水泵加壓。無負壓供水是當前節能效果非常出色的一種供水方式，其原理是設備直接將帶有余壓和動能的市政水增加至更高的壓力，從而為高層建筑供水。相比于傳統供水方式，其優點在于市政水原本的功能被直接利用，無負壓供水可根據市政水余壓動態化地設定水泵機組的加壓需求，形成一種按需升壓的工作模式。這種系統中使用了較多的電力電子設備，常見的如真空抑制器、穩流補償器、預壓自平衡器等，可對水壓形成精確的檢測和調控，進而按照壓力缺口動態化的調節變頻調速水泵的工作頻率，實現節能控制[3]。

2.2.3排水系統采用合理的管材和管徑設計方案，避免管道堵塞

排水管道堵塞返水的情況雖然發生概率不高，但每次出現這種情況都會對建筑用戶造成很大的麻煩，疏通管道時會耗費能源，有些甚至需開挖地基。造成這一現象的原因包括兩種，其一是使用不規范，將廁紙等易堵塞的物質投入馬桶；其二是管道本身設計不合理。在設計排水管線時應采用當前使用廣泛的PVC、PE等材料，并且管徑設計要合理，避免堵塞。

3綠色建筑給排水節水設計

3.1建筑物給排水系統水資源浪費原因分析

節水設計是綠色建筑理念的重要組成部分，在開展綠色建筑節水設計之前需掌握造成建筑給排水系統水資源浪費的具體原因，主要影響因素如下：

3.1.1超壓出流

因壓力控制不當而導致用水終端出水速度過快，主要原因是供水壓力過大。超壓出流不僅僅會造成水資源的嚴重浪費，同時也造成了不必要的能源消耗。超壓出流的現象通常出現在采用分區、分層供水的建筑物內，以高層建筑分區供水為例，在同一供水段，最上層是最不利點，位置越是靠下，水壓越是充足。因此，超壓出流經常出現在靠近功能供水方向的一端，設計者為了保證最不利點的供水壓力，提高了水泵的功率，由此便引發了有利供水點壓力過大的問題。

3.1.2清洗水箱浪費水資源

高層建筑二次加壓供水中經常采用水箱存儲市政水，然后以加壓泵將水資源供給到中高層用戶，水箱在長期使用之后會滋生出藍藻以及微生物，水質也因此惡化。因此，為了保證供水質量，需定期對水箱進行清洗、清潔，受到污染的水體也不能再用于自來水供應，而是要改為灌溉、道路清洗之用，有些甚至直接將廢水排放進市政污水管道中，嚴重降低了水資源的利用效率。

3.1.3熱水供應系統設計不合理導致無效冷水排放

現代建筑物室內熱水供應經常采用燃氣熱水器，這種設備可保證全屋多點供應熱水，為了使用過程的便捷性，通常將其設置在燃氣管道附近，如住宅建筑的廚房部位。但管路中通常會存在一部分冷水，將其徹底排放之后才能出熱水，由此也會造成水資源的嚴重浪費[4]。

3.1.4不能回收利用雨水

建筑物節水設計一方面是節約市政供水，另一方面則是加強對雨水的收集和利用。但要實現這一目的，在建筑設計階段就要考慮到雨水回收利用的問題，設計和建造配套的雨水收集設施，但有些建筑物出于成本因素，并未設計此類裝置，造成雨水資源流入室外環境，未能被建筑物直接利用。

3.2建筑物給排水系統節水設計要點

針對以上造成水資源浪費的原因，在建筑給排水系統的設計中，需采用多元化、多層次的節水設計方案。

3.2.1合理分區配合減壓裝置預防超壓出流的問題

解決超壓供水問題的措施分為兩個部分，其一是根據建筑物高度合理設置二次加壓供水的分區，控制每一個分段的層高，既要注意最不利點的供水壓力，也要關注有利點的供水壓力。與此同時，在這一基礎之上還要為供水系統設計減壓閥或者減壓孔板等裝置，這些壓力控制設施以主動或者被動的方式限制出水點的供水壓力，防止其出現超壓出流的問題[5]。

3.2.2利用無負壓供水技術替代水箱供水

傳統水箱+加壓泵的二次供水方式會存在水箱污染水體的現象，定期清潔水箱的過程中造成了顯著的水資源浪費。而無負壓供水技術不僅僅具備良好的節能效果，同時還能有效避免污染水體的現象。因為無負壓供水技術采用全密封供水設備，在正常情況下此類設備可直接在市政用水的基礎上進行加壓，無需事前存儲水資源，因而也就不會存在污染問題，避免了傳統方式下浪費水資源的現象。有些無負壓供水設備也配置了水箱，但僅僅是在市政供水故障的情況下做應急之用。

3.2.3采用優質管材代替鑄鐵管材

早期建筑物主要使用鑄鐵管材作為給排水管道，這種管材在使用過程中容易出現銹蝕、積垢等現象，經常在自來水中出現鐵銹之類的雜質，并且其耐久性也較低。目前新建設的建筑物基本都是采用新型的PVC管材或者PE管材，這些材料不存在銹蝕的問題，并且使用年限非常久。老舊建筑物改造過程中應該將既有的鑄鐵給排水管道全部更換為新型的給排水管材。

3.2.4設計建筑雨水收集設施

建筑物的雨水收集系統在設計和建造上都受到其結構的影響，高層建筑物主要利用屋面雨水管道收集雨水資源，還可在建筑物基礎部位設置專門的雨水收集池。在建筑物外圍的道路上可使用透水鋪裝材料，如透水混凝土、透水地磚等[6]。圖1展示了底層建筑的雨水直接利用系統，屋頂部分設計雨水總匯管，然后利用地面上的雨水截污掛籃、氣流過濾裝置等實現雨水凈化，最后再利用提升泵將凈化后的雨水用作綠化灌溉、衛生間沖水等。這種設計方案實現了有效的雨水回收，減輕了市政用水的壓力，間接地實現了節約用水的目的。

4結論

綠色建筑理念在建筑給排水系統的設計中主要體現為節水和節能，其中節水設計的關鍵是合理控制用水點的出水壓力，一方面合理設計分段供水，另一方面要采用壓力控制裝置，如減壓閥。高層供水利用無負壓供水技術代替傳統的水箱+水泵供水方式，節能設計中充分利用市政供水的余壓，采用變頻調速水泵，合理設計排水管道，避免堵塞。

參考文獻

[1]艾湘軍，童鋒.綠色建筑節水節能技術在建筑給排水設計中的應用[J].散裝水泥，2022（01）：13-15.

[2]范偉，崔乃婧，李中波.綠色建筑給排水技術及具體應用研究[J].住宅與房地產，2020（32）：125+134.

[3]鄭棟.綠色建筑給排水節水節能新技術的應用[J].佳木斯職業學院學報，2020，36（02）：262-263.

[4]沈宏偉.給排水節能新技術在綠色建筑中的應用[J].居業，2019（02）：67+69.

[5]蔡瑞環，郭莉芳.淺談五星級酒店給排水設計及綠色建筑技術應用[J].建設科技，2021（24）：60-63.

[6]魯言言.現代綠色建筑給排水設計施工中環保節能新技術的應用分析[J].安徽建筑，2021，28（05）：68-69.