綠色建筑的給排水設計實踐探索
——以環(huán)站新城1#地塊項目排水設計工程為例

張建霞

(福建省合道建筑設計有限公司 福建福州 350001)

0 引言

綠色建筑是指在建筑的全壽命周期內(nèi)，最大限度地節(jié)約資源 (包括節(jié)能、節(jié)地、節(jié)水、節(jié)材)，保護環(huán)境和減少污染，為人們提供健康、適用和高效的環(huán)境空間，并能與自然和諧共生的建筑。2013年1月1日，國務院辦公廳轉(zhuǎn)發(fā)國家發(fā)展改革委、住房城鄉(xiāng)建設部制訂的《綠色建筑行動方案》(國辦發(fā) 〔2013〕1號)——“十二五”期間，完成新建綠色建筑10億平方米；到2015年末，20%的城鎮(zhèn)新建建筑達到綠色建筑標準要求。在工程建設中正確地貫徹綠色建筑的實施建設，是每個建設者的職責。為此，本文結(jié)合福州環(huán)站新城1#地塊項目綠色建筑給排水設計工程實例，闡述二星級綠色建筑給排水專業(yè)采用的主要技術措施-雨水收集回用、太陽能熱水系統(tǒng)及其他相關措施的設計思路，探討綠色建筑實施途徑。

1 工程概況

該項目位于福州市倉山區(qū)臚雷路和永南路交叉處，項目東側(cè)為福州火車南站，總用地面積197 580.2m2，場地內(nèi)共分1#、2#、3#、4#、5#地塊。該項目為1#地塊，功能為商業(yè)辦公，建筑定性均為一類高層公共建筑，建筑主要功能包括酒店、辦公和商業(yè)。根據(jù)規(guī)劃和建設單位的要求，該項目按二星級綠色建筑進行設計。

2 主要技術措施

2.1 建筑雨水的回收利用[1]

收集本地塊內(nèi)部分可利用的建筑屋面收集雨水，將回收雨水經(jīng)處理后用于綠化及道路沖洗。

(1)徑流系數(shù)[2](表1)

表1 雨量徑流系數(shù)

(2)日雨水徑流量

根據(jù)國家原標準《建筑與小區(qū)雨水利用工程技術規(guī)范》GB50400-2006的相關規(guī)定，雨水收集回用工程的設計重現(xiàn)期取1a，福州地區(qū)1a設計重現(xiàn)期最大日降雨量為52.1mm.。查表1，屋面雨量徑流系數(shù)Ψc取0.85，該工程做雨水收集的建筑單體屋面總面積5380m2，其中68%的屋面做雨水回收，根據(jù)公式W=10ΨchF，計算得出屋面雨水24h徑流總量為：

10ΨchF=10×0.9×52.1×0.538×68%=162m3

(3)棄流雨水量Wi

該工程考慮3mm初期徑流雨水棄流，則棄流雨水量為：

Wi=10×δ×F=10×3×0.538×70%=16m3

(4)雨水日可利用量W

W=162-16=146m3

(5)雨水收集設施的回用水量

根據(jù)國家標準《建筑給水排水設計規(guī)范》GB50015-2003(2009年版)，該工程雨水回用系統(tǒng)各用水定額如道路澆灑面積為：7990m2，其中t取3d，代入公式：

∑qinit=3.0×(7990+8900)×3=152.34 m3

(6)回用蓄水池容積V

由于∑qinit>W，故蓄水池容積取值為V=150m3≥W。該工程室外設置埋地150m3塑料模塊組合水池，外形尺寸為8000×5000×4000(h),位于地塊西側(cè)綠地，塑料模塊由PP聚丙烯塑料注塑成型，上下兩個塑料模塊對扣，組成一個儲水單元，儲水單元內(nèi)部鏤空，若干個儲水單元通過模塊連接卡連接在一起，組成水池骨架，在水池骨架外圍包覆不透水的土工膜構(gòu)成儲水池。塑料模塊組合水池如圖1所示[4]。

名稱編號對照表

編號名稱編號名稱編號名稱編號名稱1雨水管6塑料模塊組合水池池體12水池排污管18素土夯實2水池進水沉砂井7土工布(膜)13水池排污管閥門19壓縮空氣管3進水三通8填砂層14水池出水井20空氣壓縮機3-1篩網(wǎng)9水池溢流管15潛水泵21水池開挖基槽4水池進水管10壓力供水管16水池出水管--5通氣帽11壓力供水管閥門17水池基礎層--

(7)部分收集雨水經(jīng)過初步水質(zhì)處理，達到滿足綠化及道路沖洗的相應水質(zhì)要求后，用于綠化及道路沖洗等室外雜用水，具體雨水收集回用流程如圖2所示。

圖2 雨水收集回用流程

2.2 太陽能熱水系統(tǒng)

該地塊包含一棟22層酒店及兩棟SOHO，其中僅22層酒店需要考慮集中熱水供應系統(tǒng)。根據(jù)福建省工程建設地方原標準《福建省綠色建筑設計規(guī)范》DBJ/T13-197-2014中9.5.1條規(guī)定：有生活熱水需求的建筑，宜優(yōu)先采用太陽能、地熱能等可再生能源作為熱源，并合理配置輔助熱源，可再生能源產(chǎn)生的熱水量宜不低于建筑生活熱水消耗量的20%。該酒店生活熱水系統(tǒng)豎向分為4個供水分區(qū)，熱源由自建的熱水鍋爐提供90°C/65°C熱媒水。由于受屋面可利用面積的限制，同時為了滿足綠建相關規(guī)范的要求，該工程僅考慮由太陽能集熱系統(tǒng)提供滿足熱水系統(tǒng)20%耗熱量的需求，生活熱水I區(qū)采用太陽能集熱系統(tǒng)作為預熱熱源，在酒店屋頂安裝約350 m2太陽能集熱器，專門用于預熱該工程熱水系統(tǒng)供水一區(qū)，并最終由導流半容積式加熱器通過鍋爐房提供的高位熱媒水一次性加熱至所需溫度。

(1)22層酒店熱水系統(tǒng)計算，如表2所示；酒店熱水供水分區(qū)，如表3所示。

表2 酒店熱水系統(tǒng)計算

圖3 強制循環(huán)直接加熱系統(tǒng)原理圖

表3 酒店熱水分區(qū)

由表2～表3得出，該酒店日總熱水用水量為Qrd=86.5m3/d,滿足綠建規(guī)范20%Qrd=86.5m3/d×20%=17.3m3，則該項目太陽能集熱板敷設面積應滿足不小于17.3m3酒店所需的熱水供應量。該項目太陽能熱水系統(tǒng)采用強制循環(huán)直接加熱系統(tǒng)，如圖3所示[5]。

(2)集熱器面積按下式計算

Ac=qrd×c×ρr×(tr-tl)×f/[Jt×η×(1-ηl)×1000]

式中:Ac——直接加熱集熱器面積(m2)；

qrd——設計日用熱水量(L/d)；

C——水的比熱 ，C=4.187(KJ/kg·℃)；

tr——熱水溫度，tr=60℃；

tl——冷水溫度，tl=10℃；

ρr——熱水密度(kg/L)，ρr=1；

Jt——集熱器采光面上年平均日太陽輻射量(MJ/m2·d)，Jt=12.2MJ/m2·d，查《全國民用建筑工程設計技術措施-給水排水》附錄F-2；

η——集熱器年平均集熱效率，經(jīng)驗值為45%～50%，取50%；

ηl——貯水箱和管路的熱損失率，取15%～30%，取15%；

f——太陽能保證率，取50%。

則所需集熱器面積為Ac=17300×4.187×1×0.5×(60-10)/12.2×0.5×(1-0.15)×1000=349m2。

該工程屋面采用的是平板型太陽能集熱器，如圖4～圖5所示。

平板型太陽能集熱器結(jié)構(gòu)與安裝尺寸

圖4 平板型太陽能集熱器結(jié)構(gòu)示意圖

圖5 太陽能直流系統(tǒng)集熱管路系統(tǒng)圖

3 其他綠色建筑設計措施

(1)選用符合節(jié)能要求的水泵，并應確保水泵的工作點位于高效區(qū)段。該項目生活給水系統(tǒng)采用變頻泵分區(qū)供水，變頻調(diào)速恒壓供水系統(tǒng)配置3臺主泵，其中1臺備用，并配置小流量泵及氣壓罐，變頻水泵能根據(jù)用戶的實際用水量和使用壓力自動檢測，調(diào)節(jié)電動機的轉(zhuǎn)速(耗電量)，從而使水泵根據(jù)需水量自動調(diào)節(jié)供水量，使設備始終處于高效率的工作狀態(tài)，以達到節(jié)能節(jié)水的目的。系統(tǒng)配置的小流量泵及氣壓罐能夠滿足夜間小流量時的供水需求，避免頻繁啟泵。

(2)選用高節(jié)水性能的節(jié)水器具，用水效率等級2級[6]。

①該工程所配置的生活用水器具，均應采用節(jié)水型衛(wèi)生器具，其產(chǎn)品的技術性能應符合國家標準《節(jié)水型衛(wèi)生潔具》GB/T31436-2015、國家城鎮(zhèn)建設行業(yè)標準《節(jié)水型生活用水器具》CJ164-2014的要求，用水效率等級不低于二級，不應選用違反強制性技術標準條文規(guī)定的生活用水器具。

②坐便器沖洗水量應小于6L/次，如表4所示。

③節(jié)水型水嘴在水壓0.1MPa和管徑15mm下，最大流量不大于0.15L/s。其中，公共衛(wèi)生間采用的感應式水嘴在離開使用狀態(tài)后，應在2s內(nèi)自動止水，非正常供電電壓下應自動斷水。延時自閉式水嘴每次給水量不大于1L，給水時間4s～6s。相關指標如表5所示。

表4 陶瓷坐便器用水效率限定值及用水效率等級標準要求

②在符合坐便器產(chǎn)品標準GB 6952-2005《衛(wèi)生陶瓷》前提下，用水效率等級越低，產(chǎn)品質(zhì)量越優(yōu)。

表5 水嘴用水效率等級指標

(3)該項目消水栓、生活給水、地上公共生活給水，應分別設置水表，并在以下位置安裝水表：

①小區(qū)給水系統(tǒng)總引入管上；

②高層建筑分區(qū)供水的各個分區(qū)供水總管上；

③需要單獨計量收費的各給水支管的起端，如住宅、商業(yè)、配套服務用房等；

④不同用水功能的公共用水引入管起端，如綠化灌溉用水、景觀用水、道路沖洗、垃圾集散間及回收間等。

(4)加強防護，保障供水的安全措施[3]：

①回收雨水供水管道外壁涂成淺綠色，并打印明顯且耐久的標識“雨水”，防止誤接。

②水池(箱)、閥門、水表、給水栓、取水口，均應有明顯的“雨水”標識，取水口需要增加鎖具或者專用開啟工具。

③合理選用管材和連接方法，選用密閉性能好的閥門，合理設計供水系統(tǒng)，避免供水壓力過高或者壓力驟變，設置各系統(tǒng)水池水箱溢流報警裝置，有效避免管網(wǎng)漏損。

4 結(jié)語

該工程設置的雨水回用系統(tǒng)，通過對區(qū)內(nèi)可利用屋面雨水的回收、處理，使其滿足國家規(guī)范《生活雜用水水質(zhì)標準》的要求，并專門用于區(qū)內(nèi)的綠化及路面清洗用水，既節(jié)約了水資源消耗，又減輕了城市排水設施的負擔，可以有效減少城市洪澇災害，保護水環(huán)境，符合國家對于節(jié)能減排的要求。太陽能熱水系統(tǒng)是利用太陽能集熱器收集太陽熱量，并使光能轉(zhuǎn)換成熱能加熱生活用水，由于酒店建筑對熱水的用量和穩(wěn)定性要求高，完全采用太陽能作為熱源不能滿足用戶要求或者需要增加大量的投資，因此合理的設計是部分利用太陽能。本系統(tǒng)既有效地利用了裙房屋面閑置空間，又利用免費能源-太陽能，同時減少了其他能源的消耗，具有一定的經(jīng)濟效益和環(huán)保效益。