淺談建筑給排水設計中新技術的應用

【摘 要】本文對設計中常見的一些問題進行分析，從節約用水、節省能源、防治水質污染等方面著手，探討如何利用現有的新材料、新設備和新工藝實現建筑給排水的環保設計。

【關鍵詞】建筑給排水；設計；新技術；應用

建筑給排水工程是建筑設備工程中的重要組成部分，其質量優劣直接影響到用戶的日常生活。在實際工程中，除了設備、材料的選擇和施工質量控制等因素之外，影響給排水工程質量的重要環節就是給排水工程設計。根據建設部估計2020年廢水排放量將超過1000億m3。因而，建筑排水設計的環保問題就要引起人們的足夠重視。

1 節水設計

近二十年來隨著我國國民經濟的飛速發展水污染日益加劇，水資源問題更加突出，節約用水成了重要而緊迫的任務。建筑給排水中節水的重點在于：衛生器具及其給水配件；屋頂水箱浮球閥；建筑中水等方面。

1.1 采用新型衛生器具及其配件：老的衛生器具特別是大便器沖洗水箱耗水量大，衛生器具給水配件密封性和耐用性差，經常造成“跑、冒、滴、漏”等現象，造成水資源的巨大浪費。而新型的衛生設備，如JS型虹吸式高效節水型坐便器每次沖洗水量僅為5升，可節水50％；公共浴室采用單管恒溫供水配合腳踏閥淋浴器、光電淋浴器、手拉延時自閉淋浴器等比一般雙管淋浴器可節水20～50％；而陶瓷芯水龍頭密封性能好，開關數萬次無滴漏，節水效果十分顯著。

1.2 在建筑給排水工程中，生活水池是極其重要的部位。為保證生活用水的水質，大多數工程中已將生活水箱的材料由混凝土結構換成了食品級不銹鋼鋼板。但在混凝土水池中常設的水池吸水井在不銹鋼水箱中往往被忽略，影響了不銹鋼水池容積的充分利用。在生活水箱中，由于水泵吸水管設置的原因造成了部分無效容積，即在水泵正常工作時此部分的水是無法被利用的。這是因為在生活水箱處于低水位時，水泵吸水口產生旋流作用，水面上的空氣經旋渦漏斗被吸入水泵，對水泵造成損害而導致其無法正常工作。因此，水泵吸水喇叭口或吸水底閥應有最小淹沒深度，通常取值為500～1000mm。GB50015–2003《建筑給排水設計規范》規定，吸水喇叭口低于水池最低水位，不宜小于0.5m，吸水喇叭口至池底的凈距，不應小于0.8倍的吸水管管徑且不應小于0.lm。生活水箱由于未設集水井而產生的無效水容積，造成水不能被水泵吸上而長期滯留在池底，因而對生活用水的水質產生不利影響。當生活水箱設置了集水井且深度足夠時，水箱本體部分就可以不考慮此無效水容積。

在具體的工程設計中，如果客觀條件不允許設置吸水井，也可以在吸水喇叭口上裝防止旋流器，或在吸水喇叭口上增設水平防渦板。防渦板直徑為喇叭口緣直徑的2倍，其無效水深可減至300mm。因此，在實際工程中設置吸水井比設置防止漩流器更為有效和經濟。

1.3 建筑中水使污、廢水處理后回用，既可節約用水，又使污水無害化、資源化，起到保護環境、防治水污染、緩解水資源不足的重要作用，有明顯的社會效益。國家頒布的《建筑中水設計規范》，對中水水源、水質標準、中水系統、處理工藝等幾個方面都做了具體要求，如果實施后，對中水利用將起到極大地推進作用。目前，中水處理設備已有定型產品供設計選用。

1.4 在消火栓的平面布置中，除了應根據建筑平面情況，按水帶的實際行走路線進行布置之外，還應按充實水柱長度和水帶拆開長度進行復核，消火栓系統設計作為居住小區設計的重要一環，也要相應適應新形勢新要求。

1.5 消防水箱水位的自動控制。在大部分地區，設在屋頂的水箱基本上是消防水箱。對于多層建筑的消防水箱，市政水壓能滿足進水要求的多采用遙控浮球閥控制水箱進水。屋頂水箱浮球閥：屋頂水箱浮球閥繼閥芯兩步到位的配重逆開式浮球閥之外，有出現了雙筒浮球閥、液壓式浮球閥和呼吸閥。最具特點的是導閥控制型浮球閥，兼有浮球閥、減壓閥、止回閥、流量控制閥、泄壓閥等多種功能。這些新式浮球閥克服了傳統產品開關不靈的現象，減少了溢流。在市政水壓不足或高層建筑中，通常的做法是將消防水箱與生活供水系統聯用，在生活變頻加壓供給水設備的立管末端引出消防水箱進水管來供給。在某些工程設計中，由生活變頻機組供消防水箱的進水方式也錯誤地采用遙控浮球閥來控制，導致遙控浮球閥因受變頻泵頻繁地啟動、停泵的沖擊而損壞，遙控浮球閥損壞后又導致無人用水時變頻泵也處于工作狀態，造成電能及水資源的浪費。在這種情況下，正確的做法是在每個水箱的進水管上設置電動閥和水位傳感器，通過水位監控實現消防水箱水位的自動控制。

2 節能設計

節能是我國經濟發展中的一個重要措施，從某種意義上說，節能的就是環保的。建筑給排水的設計中，除對系統進行合理布置、精心計算外，二次供水設備的選擇和熱水供應系統是節能的重點。

2.1 二次供水設備的選擇：由于傳統的水泵－水箱供水方式中水質易受污染，所以二次供水已越來越多的被氣壓罐供水和變頻調速供水所取代。其中變頻調速設備是20世紀90年代以來迅速發展并得到廣泛應用的供水方式，它采用變頻器改變電機的供電頻率，根據用水量的大小實現對水泵的無級調速和循環軟起動。變頻設備已從最初的恒壓變量供水發展到變壓變量、變頻氣壓供水等方式，根據系統的運行特點和設備的節約特性，合理的選擇設備，其節能效果是十分突出的。一般的，因為在用水低谷時偏離設計工況最嚴重，設備的組成必須滿足低谷用水量變化的特點，設備必須在系統用水低谷時效率要高。當低谷用水量不及單臺水泵最大流量20％的時候，宜設置小流量泵進行小流量時的自動切換；當低谷用水量是斷續的小流量時，宜設置適合于斷續供水的壓力供水裝置。

2.2 熱水供應和太陽能利用：熱水供應系統可采取的節能措施主要有：降低使用溫度（熱水在管道和設備中的熱損失與配水點要求的水溫成正比，降低使用溫度可減少能耗）；減少熱水耗量，在滿足使用要求的前提下減少流率；采用高效能保溫材料減少熱損失；提高換熱器的傳熱效率；采用節能型產品；開發利用新能源等。太陽能作為一種取之不盡用之不竭的清潔安全的新能源，被越來越多的應用于熱水供應系統。利用太陽能的直接加熱設備有真空管式和熱管式，其集熱效率高，保溫性能好，受環境影響小，全自動運行，操作簡單、維護方便，可全年使用。在太陽能熱水系統設計中應注意以下幾個方面的問題：一是集熱器的選用根據實際情況考慮其抗凍性能、抗熱沖擊性能、承壓能力等因素。二是寒冷地區應采取可靠的防凍方式。三是集熱應因地制宜綜合應用串聯、并聯方式使水流平衡。四是必要時采取輔助加熱方式。

3 生活用水二次供水的污染防治

由于城市供水體制的原因，二次供水是建筑給排水設計中保證水壓的必然措施，但因此也增加了貯水設施、供水設備等中間環節，增大了水質污染的可能性。要防治二次供水的水質污染，在設計上應主要從以下幾個方面采取有效措施：

3.1 系統：在確定供水系統時，應作多方案比較，盡量減少中間環節。如在市政管網允許的情況下，供水設備直接從市政管網吸水而不設貯水池；盡量采用變頻調速設備，取消高位水池（箱）。

3.2 水池（箱）：有很多情況下不得不設貯水池（箱），水池（箱）中水質污染主要來源于以下三個方面：本體、附件、停留時間過長。

傳統的鋼筋混凝土水池、水箱由于表面粗糙，極易滋生青苔、微生物、細菌；鋼板水箱則易銹蝕，使水質下降。建議采用不銹鋼、搪瓷鋼板或達到衛生要求的玻璃鋼水箱代替傳統鋼板水箱，采用鋼筋混凝土水池時宜加內襯。

水池（箱）檢修孔、溢流管等附件極易封閉不嚴造成水質污染，在設計上應采取在溢流管上加防鼠網等措施。

有資料表明，水在水箱中貯存24h后余氯為零，超過24h后，水質會嚴重惡化，而生活消防合用水池中水的停留時間大都超過24h.為解決這個問題，除盡量單設生活水池外，應在水池中補充加氯或采取其他消毒方法。

3.3 管材：絕大部分自來水水質有腐蝕傾向，致使金屬管道腐蝕嚴重，從而導致水中余氯迅速減少，濁度、色度、鐵、錳、鋅、溶解性總固體、細菌學指標等明顯增大，造成水質污染。一些發達國家已明確規定普通鍍鋅鋼管不再用于生活給水管。我們也應當逐步推廣使用硬聚氯乙烯給水管、鋁塑管、鋼塑管、聚丙烯管、聚丁烯管、交聯聚乙烯管、納米聚丙烯等衛生性能較好的新型管材，以保證生活用水在輸送環節中不被污染。

4 結語

建筑給排水系統涉及的方面較多。應不斷總結設計和施工安裝過程中的經驗教訓，全面掌握并正確使用規范。在滿足設計規范的同時，也要了解實際用戶的需求，遇到各種具體問題時，應進行思考與分析，逐步加深對規范的理解，設計時要根據技術的可靠性，實際可操作性，經濟的合理性綜合考慮，只有技術可靠、實際操作方便，才能確保安全。環保是未來社會生活中一個永恒的主題，對于每一個建筑給排水設計工作者來說，環保問題絕不是將污水簡單處理達標排放那么簡單，它貫穿于設計中的每一個細節。建筑給排水的絕大部分新材料、新設備、新工藝都與環保的要求密切相關，充分利用這些新技術實現建筑給排水的環保設計是我們的責任。