綠色建筑中給排水的設(shè)計與探究

趙香琴

中天建設(shè)集團有限公司建筑設(shè)計分公司 浙江 杭州 310000

引言

在建筑設(shè)計中，給排水系統(tǒng)設(shè)計是其非常重要的組成部分，設(shè)計應(yīng)充分考慮到人們的實際需要，明確對給排水的影響因素，做到給排水設(shè)計與實際使用有效結(jié)合。綠色發(fā)展理念對城市建設(shè)各項功能要求越來越高，給排水系統(tǒng)作為基礎(chǔ)設(shè)施，其設(shè)計除了關(guān)乎自身性能的發(fā)揮，也奠定了建筑的綠色發(fā)展基調(diào)。

1 我國在節(jié)水方面存在的問題

1.1 節(jié)水環(huán)保水處理技術(shù)型人才需求量小，綜合素質(zhì)較低

隨著人們生活水平的不斷提升，人們對用水需求也越來越大，但是由于我國水資源又比較貧乏，導(dǎo)致缺水問題愈發(fā)嚴(yán)重，所以必須采取有效的手段來緩解這一狀況。在這種情況下，傳統(tǒng)的水處理技術(shù)已經(jīng)不能滿足現(xiàn)實需要。雖然我國對節(jié)水環(huán)保水處理技術(shù)引進較早，但由于起步較晚，相關(guān)人才匱乏，特別是專業(yè)的技術(shù)人員，如果不能合理處理水源，反而會造成嚴(yán)重的環(huán)境污染。且水處理是一個復(fù)雜的工程，涉及很多方面的內(nèi)容，如環(huán)保處理、應(yīng)急節(jié)水等，這些都要求從事環(huán)保處理工作的人員具有較高的綜合素質(zhì)。這些問題不僅影響了企業(yè)的經(jīng)濟效益，同時也制約著企業(yè)的人才管理水平[1]。

1.2 有關(guān)部門關(guān)注度不高，經(jīng)費投入金額較小

就現(xiàn)實發(fā)展?fàn)顩r而言，我國缺水現(xiàn)象非常嚴(yán)重，不僅限制了社會經(jīng)濟持續(xù)高速發(fā)展，也影響了人民群眾正常生活與健康。所以，要想實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展目標(biāo)，必須從根本上減少對環(huán)境的污染。而對于當(dāng)前水資源緊缺的現(xiàn)狀來說，節(jié)水環(huán)保水處理工藝是最有效的方法之一，所以破解這一困局勢在必行。目前，雖然我國在節(jié)水環(huán)保水處理方面取得了一定的成績，但與發(fā)達國家相比還有很大差距。因此，要想進一步提升我國的節(jié)水環(huán)保水處理水平，必須加大對其研究力度。

2 綠色建筑給排水設(shè)計要點

2.1 合理選擇給水方式

建筑給水系統(tǒng)設(shè)計時，設(shè)計人員需要根據(jù)建筑類型、建筑高度、建筑面積及居民生活水平高低等因素進行設(shè)計。由于一般城市供水管網(wǎng)壓力難以滿足高層建筑區(qū)域供水需求，因此在設(shè)計給水系統(tǒng)時，設(shè)計人員需要采取分區(qū)供水方式，也就是低區(qū)直接連接市政給水管網(wǎng)，而高區(qū)則采用加壓供水。另外，為了防止高壓損壞給水配件，同時避免過高的供水壓力造成用水的不必要浪費，設(shè)計人員可以針對高區(qū)實行豎向分區(qū)給水方式。當(dāng)前高層分區(qū)供水方式逐漸豐富，例如垂直分區(qū)并聯(lián)供水、分區(qū)減壓或垂直串聯(lián)供水等都是常用的給水方式。在此基礎(chǔ)上，設(shè)計人員可以根據(jù)當(dāng)?shù)厍闆r、建筑特征、工程造價合理選擇給水方式。

2.2 合理設(shè)計熱水系統(tǒng)

隨著人們生活品質(zhì)的提高，熱水系統(tǒng)應(yīng)用逐漸廣泛，且對熱水的需求也不斷提高，除了出水溫度要達到要求外，熱水出水時間以及出水溫度穩(wěn)定性也應(yīng)滿足。針對不同的建筑應(yīng)選擇合適的熱水系統(tǒng)，比如選擇集中供應(yīng)熱水系統(tǒng)或是局部熱水系統(tǒng)，但是無論選擇那種熱水系統(tǒng)，設(shè)計人員在設(shè)計建筑熱水系統(tǒng)時，需要使熱水溫度達到標(biāo)準(zhǔn)，避免出現(xiàn)無效冷水，減少水資源浪費。同時還需要做好冷熱水壓力平衡和熱水管網(wǎng)布置設(shè)計，優(yōu)化循環(huán)熱水供應(yīng)系統(tǒng)，并在成本和工期基礎(chǔ)上實現(xiàn)循環(huán)熱水供應(yīng)，降低熱損失。

2.3 消防水源節(jié)水設(shè)計

消防用水與生活用水水箱均以市政自來水為水源，導(dǎo)致水資源一定程度的浪費，要想實現(xiàn)節(jié)能減排，可將天然水源，如河流、海洋等作為消防水源；雨水清水池、中水清水池、水景和游泳池等作為備用消防水源。而作為消防水源的前提是水質(zhì)、水量滿足滅火設(shè)施的滅火要求。在水質(zhì)方面，水源必須滿足《城市污水再生利用－城市雜用水水質(zhì)》中消防用水的要求，室外消防水質(zhì)可以差一些，并允許一定的顆粒物存在，但是室內(nèi)消火栓系統(tǒng)、自動噴水系統(tǒng)對水質(zhì)要求較嚴(yán)，顆粒物不能阻塞噴頭及水槍，水質(zhì)不能有腐蝕性，防止損壞管道。在水量方面，當(dāng)采用雨水清水池、中水清水池、水景和游泳池作為消防水源時，由于這些水源具有間歇性或其他使用用途，應(yīng)保證在任何情況下均能滿足消防系統(tǒng)所需的水量，提高消防給水的可靠性。另外，在寒冷及嚴(yán)寒地區(qū)，由于消防水池內(nèi)水平時不流動，且補充水較少，容易被凍導(dǎo)致消防水浪費。因此，對于易結(jié)凍地區(qū)水池、水箱需要采取防凍措施，可采用保溫、采暖或者埋設(shè)在冰凍線以下[2]。

2.4 水泵運行能耗

在平時的設(shè)計中，水泵容易出現(xiàn)以下問題：第一，水泵和管道不相匹配，水泵不在正常工況運行；第二，水泵并聯(lián)或串聯(lián)運行配置不合理；第三，管路因設(shè)計、施工或運行原因?qū)е戮植孔枇ζ螅坏谒模艿缆p、水流旁通，增加水量損耗等，這些問題都會造成水泵運行能耗的浪費。因此設(shè)計人員在設(shè)計的時候應(yīng)合理選擇管道直徑。在相同流量下，管道直徑大，水流速度小，阻力小，但管道價格高；而管道直徑小，又會導(dǎo)致阻力損失增大，增加水泵揚程，同時增加電機功率，成本和運行費用都增加，因此應(yīng)從技術(shù)和經(jīng)濟的角度綜合考慮。水泵應(yīng)選擇工藝成熟，流量穩(wěn)定的產(chǎn)品，保證泵運行的高效性。可選擇變頻水泵，變頻水泵可以實現(xiàn)節(jié)電20%～40%且運行合理，可以消除水錘效應(yīng)，電機軸上平均扭矩和磨損減小，減少了維修量和維修費用，水泵壽命大大提高。還可以采用大小水泵配合使用的方式供水，用水高峰時期主泵啟動供水，用水量減少時采用小泵供水即可滿足要求。水泵應(yīng)注意維護保養(yǎng)，需定期檢查水泵的磨損情況，一旦發(fā)現(xiàn)較大磨損時應(yīng)及時進行更換。

3 綠色建筑給排水節(jié)能降耗措施

3.1 使用節(jié)水器具

通過科學(xué)合理使用節(jié)水器具可以提高整個建筑給排水系統(tǒng)節(jié)能性。當(dāng)前常用節(jié)水器具包括衛(wèi)生器具、配水裝置、水表等。首先，設(shè)計人員需要合理配置水表，配置水表時，嚴(yán)格控制水表精度，科學(xué)統(tǒng)計用戶水資源使用情況，并對水表加強采購和檢定計量管理，保證水表精確度，同時科學(xué)使用遠程水表、IC卡水表等；其次，設(shè)計人員可在用水量較大的浴室安裝節(jié)水型淋浴噴頭。另外，為避免衛(wèi)生器具漏水，設(shè)計人員可以在洗手間安裝智能節(jié)水裝置，這類裝置內(nèi)設(shè)感應(yīng)元件，能夠自動控制水流開關(guān)，避免忘記關(guān)水龍頭導(dǎo)致的水資源浪費，從而在延長水龍頭使用壽命的同時，有效節(jié)約用水。因此在給排水系統(tǒng)設(shè)計中，可根據(jù)實際情況靈活應(yīng)用節(jié)水閥門、節(jié)水坐便器、廁所自動沖洗裝置以及節(jié)水龍頭等節(jié)水器具，其使用方便，制作精良，可以有效控制冒水、漏水和滴水等現(xiàn)象，有效節(jié)約水資源，并幫助居民養(yǎng)成節(jié)約用水習(xí)慣和意識。

3.2 控制超壓出流

建筑給排水設(shè)計時需要重視超壓出流問題。這一問題出現(xiàn)主要是由于管道水壓過高導(dǎo)致的，衛(wèi)生器具給水配件在較高水壓下流出的水量會大于其額定流量。對于用戶而言，一方面高壓水流會四處飛濺，使用不舒適，另一方面就是浪費水資源。對于管網(wǎng)而言，長期高壓會導(dǎo)致管道配件損壞，管網(wǎng)漏損。因此為避免或減少超壓出流問題，需要合理設(shè)計給水系統(tǒng)。設(shè)計人員需要在限定供水壓力情況下仔細(xì)調(diào)查城市給水管網(wǎng)水壓，并科學(xué)應(yīng)用市政給水管網(wǎng)。除此之外，還需要對給水系統(tǒng)進行合理分區(qū)，各分區(qū)的靜水壓力不宜大于0.45MPa，當(dāng)設(shè)有集中熱水系統(tǒng)的時候，分區(qū)的靜水壓力不宜大于0.55MPa。且分區(qū)內(nèi)低層部分可設(shè)減壓設(shè)施來保證用水點處的工作壓力不大于0.20MPa，為建筑工程提供穩(wěn)定水壓，保障水資源節(jié)能高效應(yīng)用。工作人員可靈活使用減壓閥和減壓孔板等減壓設(shè)施[3]。

3.3 海綿城市設(shè)計及雨水回收利用

海綿城市作為新一代城市雨洪管理措施，可與雨水回用利用相結(jié)合，設(shè)置綠色屋面、綠地、花園、可滲透地面等設(shè)施，通過下雨時吸水、蓄水、滲水、凈水，需要時將續(xù)存的水“釋放”利用，既減輕了市政雨水管網(wǎng)的排水壓力，緩解城市熱島效應(yīng)，也解決了一部分的水資源短缺問題，可以循環(huán)使用雨水資源。因此，設(shè)計人員在設(shè)計給排水系統(tǒng)時可以回收利用雨水資源，提高水資源利用率，達到節(jié)能減排目的。在實際設(shè)計時，設(shè)計人員圍繞雨水收集目的設(shè)計雨水池收集池，充分收集雨水資源對其進行處理，使其達到回用水標(biāo)準(zhǔn)，用于綠化澆灌和廁所沖洗等，避免浪費水資源。回收利用過程中，工作人員需要將雨水引入到雨水沉沙池中進行初步凈化，之后流入到蓄水池中進行氯消毒，最后排入到回用管道。雨水回收利用遵循就近原則，該系統(tǒng)包括回收、利用、存儲和匯集，采用良好滲透性材料和儲水設(shè)備收集存儲雨水，并進行沉淀過濾雜水，可以減少水資源污染，并保障居民生活質(zhì)量，降低用水負(fù)擔(dān)，保護生態(tài)環(huán)境。除此之外，為了有效回收利用雨水資源，可以采用PLC自動控制技術(shù)，該技術(shù)能夠使雨水回收利用系統(tǒng)實現(xiàn)自動化控制，輔助人工干預(yù)控制能夠提高雨水回收利用效果，并根據(jù)水池內(nèi)液水位作出預(yù)警，使雨水回收系統(tǒng)更加可靠。該自動化控制系統(tǒng)應(yīng)用時，若水池處于低水位，則會自動控制水泵停止供水，并對水池進行補水；若處于中水位，則可以同時實現(xiàn)供水和補水，確保水量平衡；若處于高水位，則可以自動關(guān)閉補水獨立供水，并對過高水位情況作出及時預(yù)警，方便人工干預(yù)。

3.4 應(yīng)用新型材料

隨著科技發(fā)展，節(jié)能環(huán)保技術(shù)逐漸增多，材料市場也發(fā)生變化，各種新型材料出現(xiàn)，但是質(zhì)量差異較大。建筑給排水地下管網(wǎng)縱深大，聯(lián)通范圍廣，流通水源多，水質(zhì)復(fù)雜，若是使用的管道質(zhì)量不符合設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)，存在缺陷，會使其受到水侵蝕，影響管道使用，導(dǎo)致水資源滲漏，進而造成浪費。對此，設(shè)計人員需要提高材料分辨能力，了解更多的新型節(jié)能材料，并在給排水施工中選擇輕質(zhì)高強材料，或是邀請專家評估給排水節(jié)能減排能力，及時完善不足之處。另外，施工前需要對新型節(jié)能材料進行抗腐蝕、高溫耐受、壓力曲折和結(jié)構(gòu)穩(wěn)定等功能測試，使其功能符合設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)，保障給排水系統(tǒng)使用壽命，避免出現(xiàn)質(zhì)量問題。考慮到自來水長期接觸管道，管材的質(zhì)量會直接影響水質(zhì)，因此，設(shè)計人員除了要做好管材節(jié)水和防腐防滲設(shè)計外，還應(yīng)選用綠色無害的管材，以免在供水過程中，劣質(zhì)管材中的有害物質(zhì)溶解到水中而危害居民的身體健康。市面上常用的管材有PE（聚乙烯）管、PVC（聚氯乙烯）管和PP-R（三型聚丙烯樹脂）管等，這些管材與節(jié)水閥門和綠色管道搭配使用，既可以保證日常供水，還能有效減少建筑物的運營和維修成本。

3.5 新能源的具體應(yīng)用

當(dāng)前社會主要能源包括石油、天然氣、煤炭等，這些屬于不可再生能源，隨著社會發(fā)展，能源危機逐漸顯現(xiàn)。新型能源例如太陽能、風(fēng)能、地?zé)崮艿葏s是取之不盡，用之不竭的能源，對環(huán)境危害小，且取用方便。新能源的開發(fā)與可持續(xù)利用，對節(jié)能減排具有重要意義，在此基礎(chǔ)上，設(shè)計人員在設(shè)計建筑給排水系統(tǒng)時可以設(shè)置太陽能系統(tǒng)或者空氣能系統(tǒng)，可在建筑屋頂設(shè)置太陽能集熱器，利用太陽光將水加熱，或者通過空氣能設(shè)備吸收空氣中的熱量制造熱水以滿足人們的用水需求，也可將太陽能與空氣能相結(jié)合，充分發(fā)揮新型能源作用[4]。

4 結(jié)束語

采用可再生能源，選用新型材料，進行海綿城市設(shè)計、回收利用雨水等都是為了最大限度地節(jié)約能源，包括節(jié)能、節(jié)水、節(jié)材等，使建筑在滿足人們基礎(chǔ)的使用需求外，能夠進一步給人們提供一個簡約適度、綠色低碳的生活，最大限度實現(xiàn)人與自然和諧共生的可持續(xù)發(fā)展目的。設(shè)計人員應(yīng)根據(jù)工程實際情況和地理位置科學(xué)設(shè)計給排水系統(tǒng)，以實現(xiàn)節(jié)能降耗等可持續(xù)發(fā)展目標(biāo)。