建筑給排水設計中節能減排設計的應用

康文慧

(中健建設有限公司，山西 太原 030000)

傳統的建筑給排水系統設計通常只關注功能性和運行安全，而忽視了對能源的高耗費和對環境的污染。為了解決這一問題，越來越多的建筑行業開始探索如何在給排水系統設計中應用節能減排理念。這不僅可以降低能耗和運營成本，還可以減少對自然資源的消耗和環境的負面影響。然而，由于建筑給排水系統的復雜性和多樣性，要在設計中實施節能減排并不容易。需要對不同類型的建筑、不同場所的用水需求、不同污水處理技術等進行綜合考慮和優化設計。本文將詳細描述該項目中采取的節能減排措施和技術，總結在建筑給排水系統設計中實現節能減排的經驗和效果。通過案例分析，旨在為讀者展示在實際工程中應用節能減排設計的重要性和可行性，為建筑行業的可持續發展做出貢獻。

1 項目概況

本項目是一座大型商業綜合體的建筑給排水系統設計。為了實現節能減排目標，設計團隊采取了一系列措施和技術，包括水資源利用、設備優化設計、污水處理與能源回收以及管道布局和阻力損失控制等方面。通過實施節能減排措施，我們可以為環境保護做出貢獻，同時為未來建筑的可持續發展奠定基礎。

2 建筑給排水設計中節能減排設計的意義及作用

2.1 節約水資源

水是寶貴的資源，節約水資源對于可持續發展至關重要。在建筑給排水設計中，采用節水措施可以減少自來水的用量，如使用節水型水龍頭、馬桶等設備，以及灰水回收和再利用等。這樣可以最大限度地減少用水量，保護水資源，實現可持續發展。

2.2 節約能源

建筑給排水系統通常需要使用大量的能源，如電力用于供水泵的運行、加熱水的能源消耗等。通過科學合理地設計系統，可以最大限度地降低能源的消耗。[1]例如，采用高效供水系統設計可以減少水泵工作壓力和能耗，灰水回收和再利用技術可以減少自來水的用量等。這樣能夠有效地節約能源，降低對環境的負荷。

2.3 減少CO2排放

能源的消耗直接導致CO2的排放。建筑給排水系統設計中的節能減排措施可以降低能源的使用量，從而減少CO2的排放。例如，通過循環供水系統減少供水系統中的能耗，通過灰水回收和再利用減少自來水的用量等，都可以間接地減少CO2的排放，對氣候變化產生積極的影響。

2.4 降低水處理廠的負荷

傳統的給排水系統通常需要將廢水送往污水處理廠進行處理，而廢水的處理消耗大量的能源和經濟成本。通過灰水回收和再利用技術，將廢水用于非飲用用途，可以降低廢水的產生量，減輕水處理廠的負荷，提高整個系統的效率。

2.5 可持續發展

建筑給排水設計中的節能減排設計是可持續發展的核心要素之一。通過采用節能減排技術，可以降低對環境的影響，減少資源的消耗，構建更加環保和可持續的建筑體系[2]。

3 水資源的節約利用

通過采用雨水收集系統、灰水回收系統和智能節水設備等措施，可以實現建筑物內部非飲用水的回收和再利用，降低對自來水的需求，從而實現節能減排的目標。

在該商業綜合體的設計中，設置了雨水收集系統，將建筑物的屋頂、露臺等集水面進行收集和儲存。通過對雨水進行處理和過濾，可以將其用于非飲用用途，如沖洗衛生間、澆灌植物等[3]。這樣做既減少了對自來水的依賴，又節約了大量的清潔飲用水資源。

除了雨水收集系統，設計團隊還在排水系統中引入了灰水回收系統。灰水是指不帶有糞便的家庭廢水，例如洗手間和廚房排放的水。通過對灰水進行處理和過濾，可以將其用于非飲用用途，如沖洗廁所、灌溉花壇等。這樣一來，可以將清潔飲用水用于飲用和洗漱等高品質用途，而將灰水用于低品質用途，實現了水資源的合理利用。在該商業綜合體的設計中，公共洗手間采用了灰水回收系統。當顧客洗手時，通過感應器控制，洗手臺下方的下水道即開始收集洗手水，經過初步過濾和消毒處理后，即可作為沖洗廁所的水源，實現了灰水的回收和再利用。

此外，還應用了智能節水設備。例如，在公共洗手間中安裝了帶有節水裝置的水龍頭和自動感應式淋浴器。這些設備通過采用先進的流量控制技術和自動感應功能，實現了對用水量的有效控制。而且，它們還配備了水溫調節和停用自動斷水等功能，進一步提高了水資源的利用效率。這些措施不僅有利于節約水資源，還對環境保護和可持續發展具有積極意義[3]。

4 用水設備的優化設計

通過選擇高效節水潔具、應用智能控制系統和設計高效節能循環水系統等措施，可以實現用水量的降低和用水效率的提高。

在本商業綜合體的建筑給排水系統設計中，選擇高效節水潔具是減少用水量的有效途徑之一。例如，選擇帶有雙沖功能的馬桶和帶有節水噴嘴的龍頭。雙沖馬桶可以根據需要選擇不同的沖洗量，使用較少的水量進行輕度沖洗，而使用更多的水量進行重度沖洗，以達到節水的目的。而帶有節水噴嘴的龍頭可以通過限制水流量、增加氣體混入等方式，在滿足正常使用需求的前提下減少用水量。在設計中，選擇了帶有雙沖功能的馬桶和帶有節水噴嘴的自動感應式洗手池。這樣一來，顧客在使用馬桶時可以根據需要選擇沖洗量，而洗手時則由洗手池的節水噴嘴提供適量的水流，有效降低了用水量。

同時，在給排水系統設計中，引入智能控制系統可以實現用水設備的智能化、自動化控制。通過采用先進的傳感器、計量儀表和控制器等設備，可以實時監測和控制用水設備的運行狀態和用水量。如在該商業綜合體的公共區域，安裝了智能感應器和計量儀表。當沒有人使用洗手間或停車場時，系統會自動關閉相關的用水設備，避免不必要的能源和水資源浪費[4]。而當有人接近時，系統將根據需求啟動相應的用水設備，并對用水量進行監測和記錄，以便后續的用水管理和優化。

另外，給排水系統設計中可以考慮引入高效節能的循環水系統。該系統利用水的回收和再利用，將一部分用過的水再次利用于類似的用途，從而減少對新鮮水的需求。例如，在本商業綜合體的空調系統中，通過采用冷卻塔和循環水泵來實現熱交換和冷卻功能，利用將冷卻后的水再次引入冷卻塔進行循環利用，減少了對新鮮水的需求，并降低了與冷卻相關的能耗。上述優化措施不僅有利于節約水資源和能源，還對環境保護和可持續發展具有重要意義。

5 污水處理與能源回收

污水處理與能源回收在大型商業綜合體的建筑給排水系統設計中起著重要作用。通過合理選擇和應用先進的污水處理技術，對生活污水進行處理，并回收其中的能源。同時，通過雨水收集與利用，減少對飲用水的使用。

眾所周知，大型商業綜合體每天都會產生大量的生活污水，包括洗手、淋浴、廁所沖洗等。通過合理設計污水處理系統，可以對生活污水進行處理，以減少對周邊水體的污染，并回收其中的能源。而常見的生活污水處理方法包括物理處理、生化處理和深度處理。其中，生化處理是最常用的方法之一[5]。通過采用好氧處理、厭氧處理或二者結合的方式，可以有效去除污水中的有機物、懸浮物和微生物，提高水質。在此過程中，產生的污泥可以進一步通過沼氣發酵或焚燒等方式進行能源回收。在該建筑給排水系統中，通過設置生化處理裝置對生活污水進行處理。在生化處理過程中，通過好氧處理和厭氧處理，去除了污水中的有機物和微生物，并產生了大量的沼氣。這些沼氣可以用于發電或供暖，實現能源的回收利用。

除了生活污水，大型商業綜合體還會產生大量的雨水。通過合理設計雨水收集系統，可以將雨水收集起來并加以利用，達到節水和能源回收的目的。常見的雨水收集方法包括設置雨水收集池或地下蓄水裝置，并通過管道將雨水引入需要用水的場所。在商業綜合體的建筑給排水系統中，可以利用收集到的雨水用于沖洗廁所、澆灌綠化等非飲用水的需求，從而減少飲用水的使用量。

6 管道布局和阻力損失控制

管道布局和阻力損失控制是大型商業綜合體建筑給排水系統設計中的重要內容。通過合理布局管道，控制阻力損失，可以降低水泵能耗，提高系統效率，實現節能減排目標。

合理的管道布局是確保建筑給排水系統高效運行的基礎。管道布局應盡量短、直，避免多余的轉彎和變徑。優化管道布局可以降低管道阻力和壓力損失，減少水泵的能耗。

在大型商業綜合體的建筑給排水系統設計中，可以采用分區布局的方式。將建筑按功能或使用性質劃分為不同的區域，每個區域都設置相應的供水和排水管道。這樣可以縮小每個區域的管道長度，減少阻力和壓力損失。在本建筑給排水系統中，將商場、寫字樓和酒店等功能區域進行分區設計。每個區域都有獨立的供水和排水管道，有效控制了管道長度。這樣不僅減少了阻力損失，還能更好地滿足各個區域的水需求。

阻力損失是管道輸送流體時產生的能量損失，也是水泵運行能耗的重要因素。合理控制阻力損失可以降低水泵的工作壓力和能耗，提高系統的效率。一般來說，1)選用光滑內壁的材料，如塑料管或不銹鋼管，減小管道摩擦阻力。同時，根據流量和壓力要求選擇適當的管道直徑，避免過大或過小導致阻力損失增加；2)盡量減少管道長度和轉彎次數，避免多余的摩擦阻力。可通過優化布局、減少彎頭使用等方式實現；3)合理設置閥門和管件，減少流體的局部阻力。選擇低阻力的閥門和管件，如球閥、快開門等。在該商業綜合體的建筑給排水系統中，為了控制阻力損失，設計師選用了塑料管作為主要管道材料，并根據不同區域的流量和壓力要求選擇了適當的管道直徑。此外，通過合理布局，減少了管道長度和轉彎次數，并選擇了低阻力的閥門和管件。這樣一來，有效降低了阻力損失，減少了水泵的能耗。

7 建議與展望

在大型商業綜合體的建筑給排水系統設計中，節能減排設計是非常重要的。通過科學合理地設計和運行系統，可以最大限度地降低能耗和環境影響。本人認為通過高效供水系統設計、灰水回收和再利用，以及未來的智能監控與管理，可以實現更加可持續和環保的建筑給排水系統。這不僅可以降低能耗和環境影響，也符合未來建筑發展的趨勢。

7.1 高效供水系統設計

為了實現節能減排目標，建議采用高效供水系統設計。這包括下述措施。

1)采用循環供水系統，通過使用循環泵和相應的管道網絡，實現冷卻水、熱水等的循環供應，減少供水系統中的能耗。

2)優化供水壓力，根據需要合理設置供水壓力，避免過高或過低的供水壓力，減少水泵的工作壓力和能耗。

3)使用節水設備，選擇節水型水龍頭、馬桶等設備，減少用水量，降低供水系統能耗。

舉例來說，在建筑給排水系統設計中，設計師采用了循環供水系統。商場內的冷卻水、熱水等循環供應，通過循環泵和管道網絡實現。這樣可以減少供水系統中的能耗，提高系統的效率。

7.2 灰水回收和再利用

灰水指的是家庭或商業活動中使用過的、但不含有嚴重污染的廢水。在建筑給排水系統設計中，建議采用灰水回收和再利用技術，將灰水用于如沖廁、澆灌植物等非飲用用途，實現節水和節能。其具體操作包括收集、處理和儲存灰水，并將其用于非飲用用途。這種灰水回收和再利用系統可以幫助降低自來水的用量，減輕污水處理廠的負荷，同時降低水泵運行能耗。

例如，在建筑給排水系統設計中，設計師安裝了灰水回收設備。商場內的洗手間和廚房產生的廢水經過預處理后，通過灰水回收系統收集、儲存并進行后續利用。這樣既實現了節水和節能，又減輕了自來水供應壓力。

7.3 智能監控與管理

未來的建筑給排水系統設計可望結合智能監控與管理技術，實現更高效的運行和管理。智能監控系統可以實時檢測供水壓力、用水量等參數，并根據需求進行智能調節和優化。同時，通過數據分析和預測，可以提前發現問題并進行維護，進一步降低能耗和運行成本。

8 結語

綜上所述，建筑給排水設計中的節能減排應用在大型商業綜合體的建筑給排水系統設計中具有重要意義。通過高效供水系統設計、灰水回收和再利用，以及未來的智能監控與管理，可以實現更加可持續和環保的建筑給排水系統。這樣可以降低能耗和環境影響，同時符合未來建筑發展的趨勢。