淺談綠色建筑中的設備節能要點

殷宇航

（濰坊市建筑設計研究院有限責任公司，山東濰坊 261205）

1 研究背景

1.1 綠色建筑

在我國，建筑業能耗約為全國總能耗的1/3[1]。隨著人們環境保護意識及可持續發展意識的增強，綠色建筑的概念引起了廣泛關注。綠色建筑技術，旨在建筑全壽命周期內、提高資源（能耗、土地、水、建筑材料）利用效率，進而在提供高品質建筑體驗的同時，減少對環境的負面影響[1-2]。

1.2 建筑給排水系統

建筑給排水系統是建筑工程中的重要環節，它貫穿建筑項目的施工階段和使用階段。建筑給排水系統主要包括建筑給水系統、建筑排水系統（含雨水以及污水、廢水）、消火栓給水系統、自動噴淋滅火系統、景觀系統、熱水系統、中水系統等[3]。建筑給排水系統的主要作用是實現建筑內部的給水及排水，其基本目標是保證建筑使用者的正常使用。

1.3 綠色給排水系統

綠色給排水系統是指節能節水的給排水系統，它是實現綠色建筑的關鍵分支[4]，其重要意義主要有以下2 個方面：

（1）綠色建筑倡導對建筑能耗的高效利用，而建筑給排水系統所需要的能耗在建筑所用總能耗中的比重呈逐年上升的趨勢。因此，實現節能給排水系統是實現綠色建筑的基礎。例如，建筑使用者的生活熱水一項所帶來的給水能耗，就占到建筑能耗的1/3 左右。

（2）資源高效利用是綠色建筑的另一個目標，而建筑給排水系統是影響建筑水資源利用的主要系統[5]。因此，實現節水的給排水系統是綠色建筑最重要的組成部分。

節能節水的給排水系統在實現綠色建筑中具有至關重要的作用。然而，國內給排水系統節能節水技術仍處于起步階段，這使得研究探討給排水系統節能節水相關技術具有重要意義。

2 傳統建筑給排水存在的問題

2.1 決策不當造成水資源和能耗浪費

決策不當是指針對現有的給排水系統，由于采取了不適當的給水或排水系統而導致的水資源浪費。例如，市政基礎供水系統一般是3～5 層，現有的建筑樓層一般都很高，如果在某個時間段，市政基礎供水系統能夠實現5 層樓的供水，而建筑管理方由于信息共享不當，認為市政供水水壓很低，此時，建筑管理方增加不必要的水壓來實現高層供水。在壓力非常大的時候，低樓層（主要指市政基礎供水樓層）設施有時會出現超額流水的狀況，造成水資源的浪費。此外，加大不必要的水泵壓力同時會帶來額外的能耗[6]。

2.2 傳統設備造成水資源和能耗浪費

傳統給排水設備沒有加入節能節水因素，因此住戶在正常使用這些設備時，會不自覺地造成水資源的浪費。生活中常見的水資源浪費例子即熱水系統干管循環。當住戶使用熱水時，需要打開水龍頭放掉部分冷水后才能使用到熱水[5]。常見的給水設備帶來的能耗例子是使用電熱水器。冬季保持電熱水器全天處于打開狀態下，當熱水器的水降溫后，需要不停耗能以保持預定的溫度，帶來不必要的給水設備能耗。

另外，現有建筑給排水系統無法完全實現建筑室內用水重復利用，造成水資源的浪費。水資源的重復利用，雖然與居民的節能意識有關，但更主要的應依靠建筑硬性加裝排水系統的節能節水技術[3]。

2.3 設備故障造成水資源和能耗浪費

設備故障包括設備老化和設備損壞。設備老化主要包括水管道內部生銹，這會帶來兩個問題。首先，管道生銹后，當住戶擱置一段時間（例如放假出游）再使用后，需要放出大量銹水，從而產生水量浪費現象。其次，管道接頭處生銹會使得接口不緊，導致漏水現象的發生。特別是埋在地下的給水管道出現破損很難被發現，會造成極大的水資源浪費[3]。

設備故障問題主要指給排水設備發生損壞，諸如建筑群周邊常常出現人行道給水管道爆炸而導致大量漏水的現象。由于缺乏對給排水設備的實時監控，建筑給排水系統因故障導致的水資源浪費現象無法被及時響應，進而導致大量的水資源浪費[4]。

3 節能給排水系統研究現狀

近年來，我國綠色建筑領域飛速發展，也使得建筑給排水節能節水技術引起了廣泛的關注。目前，建筑給排水節能節水技術主要有以下兩個方面的解決方案[4]。

3.1 太陽能的利用

采用太陽能代替煤炭燒水、電能燒水等熱水器，可極大緩解給水系統的能耗開銷。太陽能是可持續發展能源，且具有無污染、可持續、干凈等優勢。綠色建筑的目標是提高對不可再生資源的使用率，因此，使用太陽能不僅能滿足人們日常對熱水的需求，也實現了綠色建筑的目標[4]。

3.2 中水回收技術

中水回收技術能夠緩解建筑給排水系統的水資源浪費，實現水資源的可持續利用。中水回收技術的核心是通過對廢水或自然雨水進行科學無害處理，使其被凈化為與水資源標準一致的中水，進而可以使這些水資源被再利用為建筑工程或建筑綠植的用水。研究表明，大部分需要達到高標準的生活用水，如飲用水、烹調用水、洗滌用水等，只占到總生活用水量的40%，而其他部分用水無需達到與人體接觸的用水標準。因此，提高中水的使用效率，是未來建筑給排水節能的重要途徑。目前，大部分城市開始推行和利用中水回收工藝，以降低建筑水資源的浪費[4]。

4 綠色給排水系統的發展方向

隨著綠色建筑概念的不斷深化，給排水節能節水技術不斷成熟。但是，現有建筑給排水節能節水技術仍無法充分實現節能節水的目標[3]。一個完善的綠色給排水系統應能在滿足人們生活需求之外，盡可能大地減少水資源的浪費以及降低能耗[5]。現階段實現綠色給排水系統，仍需要技術與管理的創新。

4.1 科學加壓

高層建筑水泵加壓系統對建筑低區（低層）水管系統的壓力會帶來水資源的浪費。為了緩解這個現象，可以首先采取建筑分區供水的方式。建筑內置加壓系統僅對高區（高層）建筑供水，而低區建筑則直接通過市政管網完成。

此外，在分區供水的基礎上，可以利用變頻調速水泵技術，通過感知當前水量的需求，自主調節水泵電機轉速，即在水量需求較大時，自適應增加電機的轉速；而在水量需求較小時，自適應降低電機的轉速，以此避免給排水系統帶來的能耗浪費。理論研究顯示，如果運用變頻調速水泵實施供水，給排水系統將能減少30%～50%的能耗開銷[6]。

4.2 開發推廣節能節水設備和技術

借助先進科技向導，開發智能節能節水設備，是未來綠色給排水系統的發展方向。其中智能節能節水設備主要可從以下方面進行開展。

4.2.1 推廣使用智能給排水設備

（1）大部分建筑（尤其部分出租用建筑）仍然未全面覆蓋或未使用太陽能熱水設備。加大推廣太陽能設備將會大大降低能耗。

（2）鼓勵住戶選擇節水器具，如腳踏開關淋浴器、真空式坐便器、節水龍頭等[5]。例如，使用陶瓷片等密封良好耐用的水嘴，在水壓相同的條件下，比普通水龍頭有著更好的節水效果，節水量可達30%～50%[3]。

（3）設計綠色的給排水公用系統。如大多數熱水器在開啟熱水裝置后，仍需要放掉冷水后才能使用熱水，這會導致大量冷水資源的浪費。可以通過采用循環系統，通過立管及直管循環的方法，保障立管以及干管熱水循環，有助于水資源的節約。

4.2.2 使用BIM 技術

BIM 技術在推動綠色建筑的發展中具有巨大的潛力[1]，在綠色給排水系統的實現中也同樣發揮著重要作用：

（1）設計階段，利用BIM 技術對建筑日光與遮陽進行可視化分析，幫助確定建筑物的最佳朝向[7-8]，以使建筑在冬天獲得最充足的日照，減少建筑使用階段的熱水能耗。

（2）建筑施工過程中用水量較大，反復施工或者施工規劃不科學將導致大量非必要水資源浪費[9]。

（3）使用階段，采用BIM 技術采集建筑的全部信息，包括給排水系統信息。通過對給排水系統的監控，及時發現并定位老化和損壞的給排水設備，避免出現更大的水資源浪費和能耗開銷。

4.2.3 物聯網技術

可以借鑒物聯網技術實現對熱水設備的遠程開關，降低不必要的給排水設備能耗。例如，對于仍使用電加熱水的住戶，可以用物聯網技術在下班后開啟熱水器，而不必全天開啟，節省時間、降低能耗。

4.3 建立完善的綠色給排水系統

建筑物節省水資源的規章制度還缺乏一致性，有關工藝的成效也沒有獲得全面的開展，特別是相對于落后的農村地區，建設項目給排水節能技術的利用還處于一片空白的初始階段。因此，應由政府主導鼓勵綠色給排水系統的建設和使用。

5 結束語

本文針對綠色給排水系統，即節水節能的給排水系統開展分析和探討，闡述傳統給排水系統在水資源利用和能耗利用方面存在的問題，分析當下給排水系統節水節能技術現狀，指出給排水系統實現節水節能仍需發展完善的技術與措施，包括科學加壓節能節水、開發推廣節能節水設備和技術以及建立完善的綠色給排水系統制度。