節水節能技術在綠色建筑給排水設計中的運用研究

關鍵詞：節水節能技術；綠色建筑；給排水設計

建筑工程項目在建設和使用的全生命周期中，不但會消耗大量資源和能量，而且會在一定程度上對項目周邊環境造成破壞[1]。綠色建筑可最大限度地實現人與自然和諧共生，有利于從根本上降低建筑建造和運營期間的環境污染和能耗[2]，隨著全球能源危機和氣溫升高的形勢愈加嚴峻，綠色建筑受到廣泛關注。隨著“雙碳”目標的提出，綠色建筑在我國的發展走上了“高速路”。2022年，由住房和城鄉建設部、國家發展改革委聯合印發的《城鄉建設領域碳達峰實施方案》要求，到2025年，新建的城鎮建筑實行綠色建筑標準，綠色建筑中星級建筑的占比不小于30%，大型公建及政府投資新建的公益性公建全部滿足一星級以上標準。給排水作為綠色建筑中不可或缺的系統，在設計中運用節水節能措施，可顯著減少綠色建筑項目建造和后期運營中的資源浪費及能量損耗。因此，在當前階段持續加強節水節能技術在綠色建筑中的運用研究，具有深遠的社會意義。

1給排水設計中的主要節水節能技術

結合《綠色建筑評價標準》（GB/T 50378-2019）中有關給排水系統的相關要求，在綠色建筑給排水設計中，常采用合理設計系統、控制末端出水壓力、選用適合的管道管材、采用節水器具、使用中水和回用雨水、選擇節水灌溉方式、采用可再生能源等節水節能技術措施[3]。

結合建筑場地和樓層標高設計綠色建筑中的給水系統，以及合理設計分區服務樓層和范圍，避免分區服務最低和最高樓層高差過大而導致底部超壓和能耗增加。同時，末端給水點水壓應設置在0.2MPa 以內且滿足正常用水水壓需求，避免因末端用水點壓力偏大而導致給水分區壓力過大，可有效減少因分區壓力過大導致的管網滲漏和超壓出流浪費。另外，給水系統設計時，還需注意管材選用，避免因管道壓力等級小于系統工作壓力而產生爆管等不利影響。

在綠色建筑中，根據不同用水場景和水質要求以不同水質分別進行供給，可有效減少高質水源的浪費，提高利用率。供給綠化澆灑、便器沖水、道路廣場沖洗、車庫地坪沖洗等生活雜用水情形，采用中水作水源時，水質應符合《城市污水再生利用 城市雜用水水質》（GB/T18920-2020）的要求；采用回用雨水作水源時，水質應滿足《建筑與小區雨水控制及利用工程技術規范》（GB 50400-2016）的規定。供給生活飲用水系統時，水質應滿足《生活飲用水衛生標準》（GB 5749-2022）的規定，可采用市政給水作水源。

由于建筑熱水系統運行時的能耗較大，因而建筑熱水系統常采用燃油、燃氣、空氣源或水源熱泵、太陽能、工業余熱等方式制熱。為減少碳排放，綠色建筑設計中熱水系統采用可再生能源或廢熱利用的方式制熱，如采用熱泵系統或工業余熱制熱，減少傳統石化能源的使用，并對熱水給水和循環管道系統設計合理，避免出熱不及時導致的水資源浪費和能量損耗。

2項目概況

以位于貴州省仁懷市的某醫院項目為例，用地面積為30089.88m²， 綠地率為42%，項目地上部分的面積為55074.4m²，地下室車庫面積為32984.1m²，項目建筑總面積為88058.5m²。某醫院建筑地上主要功能為病房、門診室、急診室、醫用技術用房及醫院行政辦公用房，主樓層數為地下3層、地上13 層，建筑總高度為58.5m，各樓層對應相對標高如表1 所示。

3節水節能技術在綠色建筑給水設計中的運用

3.1給水系統設計

某醫院項目以市政給水作生活及消防水源，從項目東側道路和北側道路分別引入管徑為DN200 的2 根市政自來水管，市政給水管網壓力為0.3MPa。市政引入管接至項目地下室并與地下室的環狀給水管網相連。由于市政水壓無法正常供給本項目豎向最高點，需進行加壓供水，因而為不浪費市政給水壓力，將項目豎向上分為市政直供區和加壓供水區。

其中，市政直供區為-3F～3F，直供區給水從地下室環狀管網直接接管；加壓供水1 區為4F～8F，加壓供水2 區為9F～13F，加壓區均由-1F 水泵房內設置的水泵水箱聯合供水，并在4F～6F 和9F～11F的橫干管上設置減壓閥，閥后壓力0.2MPa。

3.2熱水系統設計

項目4F～13F為住院病房，采用集中熱水供應系統；門診和急診等區域的公共衛生間，采用即熱式電熱水器進行制熱。項目所在的仁懷市年平均氣溫15.6℃，全年無霜期311d，集中熱水供應系統的熱源考慮采用空氣源熱泵。熱水采用空氣源熱泵作主機熱，電加熱作輔熱（僅在環境溫度低于設定值時開啟，彌補低溫情況下主機的能力衰減）。采用閉式熱水系統，給水引自生活水泵房，熱水系統分區與生活給水系統保持一致，各熱水分區設置循環泵，對熱水進行機械循環。

3.3中水回用或雨水回收利用

由于項目為醫院建筑，醫療污水不得作為中水水源[4]，因此采用回用雨水作非傳統水源，即利用回用雨水作植被灌溉、道路和廣場澆灑、車庫沖洗的水源。項目進行海綿城市設計，設有雨水控制和利用設施，場地的年徑流總量控制率為75%。經計算，項目生活雜用水年用水量為5328.23m³，項目可控制及利用的雨水年徑流總量為7217.33m³，項目雨水回收利用量可滿足生活雜用水全部使用水量要求，實際生活雜用水的非傳統水源使用占比達100%。雨水回用流程如圖1所示。

經處理后的回用雨水應滿足[5]，COD≤30mg/L，SS≤10mg/L。雨水回用的管網和設施均設置明顯、明確、清晰的永久性標識，管網可取水之處均采取鎖具保護或采取專用工具開啟措施，且在管網附件、儀表等位置均標注“雨水”字樣。

3.4綠化節水灌溉

項目室外綠化灌溉采用微噴灌的節水灌溉系統，其噴灌方式能使種植物在根部維持一個恒定且接近最佳的土壤含水量，相比傳統噴灌方式更節水、更節能，且無需人工看守灌溉過程。此外，項目還設置了土壤水分傳感器和雨感傳感器等自控元件，進一步保障水資源高效使用。

3.5選用節水器具

項目所有衛生潔具均采用節水型器具，潔具的用水效率均達到1 級。坐便器選用2檔可調且一次沖洗量不超過6L 的型號；蹲便器配置腳踏沖洗閥；小便器配備感應式自閉閥，且一次沖洗量不大于3L；所選用便器均自帶水封，水封層厚度不少于50mm。公衛洗手盆的水龍頭配設感應式龍頭。診療室、檢驗室、配方室、無菌室等供醫護人員和實驗室人員使用的洗手盆、洗滌池、化驗盆等均配備感應式水龍頭，并應設置阻止污水濺出潔具的措施。洗手盆、洗滌池等潔具均配備密閉性能良好且經久耐用的水嘴，其內部裝設限流部件。淋浴器選用具備恒溫控制功能且能顯示溫度的型號，淋浴噴頭內部設置限流配件。

3.6防止水質污染措施

針對項目不同用水場景，采取了不同措施防止水質污染。給水系統的生活水箱設置水箱臭氧自潔器進行消毒處理、熱水系統在熱水給水管上設置銀離子消毒器；在生活水箱設置水質在線監測設施，水質情況實時傳至值班室并自動記錄，當水質指標低于設定值時水質檢測設施發出報警信號，提醒值班人員及時處理。蹲式大便器和小便器配備的沖洗閥或沖洗管上設置防污隔斷器，防止回流污染。生活給水干管接至實驗室等有污染風險的場所時，在接入管上游設置倒流防止器，預防回流污染。生活給水管向回用雨水清水池作補水的給水管，其下邊緣距溢流水面的空氣間隙不小于2.5倍管徑并大于150mm。

3.7儀表設置

項目根據用水功能和水質分類不同，分別設置水表進行計量，同時按用水“從大到小、從外到內”的關系分級設置水表。在市政引入管上設置總水表；在地下室給水管網接入各單體建筑處設置樓棟水表；在各建筑內再按照不同科室、部門等用水單位設置水表，統計用水情況；在生活給水向消防和回用雨水補水的給水管上均安裝水表，且所有水表均采用遠傳式水表，并設置智慧水務系統，系統自動記錄、分析管網用水情況，對可能存在的管網滲漏進行自動檢測，保證管網漏損率小于5%。

3.8水泵選擇

生活給水、熱水、回用雨水等均采用變頻水泵供水，設計中精確計算每個分區所需水量與水壓，同時結合廠家提供的水泵特性曲線選型。由于建筑實際使用中，用水流量很少達到設計秒流量，故盡量使設計工況位于選用水泵的特性曲線高效區的中末端，避免水泵較長時間處在“高耗能、低效率”區間下工作而導致的能效過低。

4節水節能技術在綠色建筑排水設計中的運用

4.1排水設計

采用污廢合排、雨污分排的機制，項目建筑的生活污、廢水通過重力流至室外污水埋地管網，車庫沖洗廢水經集水坑收集后，通過水泵壓力排至室外雨水埋地管網。室外雨、污水管網均結合場地設計，重力排至雨水收集池或項目污水處理站，同時項目污水站合理利用地形高差，污水站內無需設置水泵加壓提升，處理達標的污水經重力運輸，排至市政污水管網。合理利用地形高差設計項目建筑的排水，除地下室廢水和雨水回用需設置水泵加壓外，其余均無需水泵提升，既降低能耗又安全可靠。

4.2管材選用

室外埋地生活給水管使用鋼絲網骨架塑料復合管；室內生活給水橫干管和立管均使用鋼塑復合管，支管閥門后使用PPR 管；集中熱水系統的橫干管和立管均使用薄壁不銹鋼管，支管閥門后使用PPR 管；消防系統的橫干管和立管均使用熱浸鍍鋅加厚鋼管。壓力給水系統所選管材的壓力等級不低于系統試驗壓力值。建筑內排水和屋面雨水排水均選用高密度聚乙烯塑料排水管。室外埋地雨、污排水管選用聚乙烯雙壁波紋管。

4.3管道及設備安裝

管道、設備與土建結構通過剛性和柔性連接，連接牢固可靠又適應主體結構形變。

本項目室內管徑不小于DN65，且通過吊架、支架、托架固定的水平管道均安裝抗震支承；自動噴水滅火系統的管道管徑不小于DN50時，管段需安裝防晃支架。由于給水管道必須穿越建筑沉降縫時，在沉降縫兩側使用金屬波紋管進行連接，因而管道需穿越承重結構體時，須提前預埋好套管，做好相關封堵。管道和設備設置在露天場所時，均設置保溫層，避免冰凍損壞。

5結束語

綠色建筑給排水設計內容范圍寬廣，具有系統化、節約化、創新化等特點。在新時期綠色建筑高質量發展過程中，加強給排水設計中的節水節能技術運用，不僅可以減少建筑全生命周期中的碳排放，還可使建筑在運營期間產出較高的綜合效益。結合某醫院項目，介紹綠色建筑給排水設計中的節水節能措施，為類似建筑項目提供借鑒經驗。但節水節能技術措施若要在綠色建筑給排水設計中廣泛應用，還需要不斷總結成功案例經驗，結合建筑實際，針對建筑情況設置適配性更高的節水、節地、節材、節能技術，發揮引領性作用。

作者簡介

周宏飛（1991—），男，土家族，貴州思南人，高級工程師，碩士，研究方向為建筑給水排水及消防。

加工編輯：馮為為

收稿日期：2024-04-26