探討應用裝配式智慧環保公廁技術解決公廁建設項目難點問題

梁剛 梁惠達 吳結明

深圳市土地投資開發中心 廣東 深圳 518000

引言

我市建筑工務署土地投資開發中心率先在市屬公園“廁所革命”工程的陽臺山公園公廁試點應用裝配式智慧環保公廁技術，一定程度解決了施工不便的難題，并縮短了施工周期。同時，利用智慧控制技術，優化公廁后期運維管理模式，以實現管理的智能化、精細化和高效化。

1 公廁建設項目面臨規劃選址難、施工難度大、建設周期長、后期運維管理難等諸多問題

1.1 市政管網設施成為制約公廁選址的主要因素

《深圳市“廁所革命”三年行動計劃（2017-2019）》旨在全面提升我市公廁建設水平。截至2020年底，我市共新建公廁356座，改造提升各類公廁2405座。在實際建設過程中，有些項目特別是新建公廁項目常因市政管網前期規劃不足或地理位置限制，面臨市政設施缺失問題，導致公廁在建設前需先修筑各類配套市政設施，不僅導致綜合成本的增加，而且嚴重影響工程進度，因此市政管網設施已成為制約公廁選址的重要因素之一。

1.2 山體公園公廁施工難度大

根據《深圳市發展和改革委員會關于市屬公園“廁所革命”工程可行性研究報告的批復》（深發改〔2018〕282號），對其中12個市屬公園中的50座公廁品質進行整體提升，其中13座為山體公園。但由于地勢條件限制，山體公園公廁項目面臨著材料設備及施工機具運輸難、施工現場環境復雜、施工周期長的問題。

1.3 公廁項目建設周期長

目前廁所革命項目多采用傳統的現澆土建施工方式，施工周期較長。以第一期市屬公園“廁所革命”工程的50座公廁為例，傳統的現澆土建施工方式平均施工周期長達8個月，而裝配式施工技術可將施工周期縮短為2個月左右[1]。

1.4 公廁項目后期運維管理難

首先，公廁人流量大、使用者素質不一，公廁的維護管理工作強度大，長期運維成本高。其次，傳統運維管理模式主要依靠人工，管理方式不便捷。最后，傳統運維管理模式下，后期管理人員維護管理不善、保潔人員工作責任心不強，經常出現公廁環境不佳、異味重等問題，甚至將縮短公廁的使用壽命。

2 裝配式智慧環保公廁技術簡介

2.1 設備集成技術

指根據產品的設計需求、性能需求及空間需求來定制與產品高度吻合的設備設施，并通過集成手段在滿足產品性能指標的同時，實現產品設備的高度集成化。裝配式智慧環保公廁運用設備集成技術，可充分考慮項目特點，通過功能優化，實現施工便利性、經濟性。

2.2 全裝配式施工技術

裝配式智慧環保公廁的建筑部件，包括結構、裝飾、水電風設施、扶手五金等零配件均可在工廠預制并組裝完成，大幅降低現場施工難度，減少施工周期，可用于公交站臺、地鐵站廳、會展中心等臨時應急性工程。

2.3 空氣凈化技術

傳統公廁通風方式多采用無組織排風或上排風，導致廁所異味在天花高處形成封閉循環，體感臭味明顯。裝配式智慧環保公廁可采用有組織負壓排風系統，氣流組織方式為上送風、下排風及便器內排風，實現臭氣在源頭收集，能有效降低如廁者鼻腔對異味的感知[2]。

針對疫情防控，裝配式智慧環保公廁還可集成如廁空間自動消毒技術及排污管道智能消毒技術。

2.4 污物就地處理技術

常規生物降解通常運用于免水沖廁所，其工作原理是將污物收集至設備箱后進行一級處理，通過固液分離、沉淀去除污水中的異物、雜質等，然后液體進入厭氧、好氧的生化系統，并經過過濾、曝氣、吸附、微濾的過程，以去除掉水中的色度、氣味和病菌等。經處理后的液體用于回沖廁所，而固體則直接降解成固態有機肥料。此方法能解決對于市政管網缺失的問題，但因免水常常會造成污物掛壁及異味問題，影響如廁者體驗感。

改進后污物就地處理技術在常規的生物降解技術上進行優化，工作原理是通過真空技術，使每人次用水量由傳統的6～8L降至1.5～1.8L。后端處理系統再將污物進行固液分離，分離后的液體通過污水處理系統達到中水排放標準，固體則被分解成有機肥，定期清掏。該方法能解決常規生物降解技術污物掛壁和異味重等問題，有效提升公廁環境和舒適度。

2.5 智慧控制技術

智慧控制技術通過各類傳感器實現公廁定位、空氣自動凈化、自動救護、運行狀態自動監控及故障自動報警等功能，同時利用BIM建立公廁全生命周期信息化模型，包括設計空間模型、設備信息、環境、能耗、人流數據、空氣監測、人員使用等信息。通過“BIM+IoT”模式，搭建智慧公廁大數據管理平臺，實現公廁監測可視化、管理精細化、監管智能化、服務人性化、決策數據化，優化公廁后期運維管理，節省成本[3]。

2.6 綠色能源應用技術

該技術是指利用太陽能及風能等清潔能源為公廁日常運行提供電力支持，同時運用智慧控制系統，實現在無人如廁時，公廁自動關閉照明、給排風等電力設備；在深夜或使用人流較少時，系統將會自動輪換式地關閉部分廁位，從而降低能耗需求。

3 市屬公園“廁所革命”工程裝配式智慧環保公廁試點應用情況

3.1 項目概況

市屬公園“廁所革命”工程陽臺山公園公廁項目選址位于陽臺山山頂，共規劃有三座公廁。通過現場勘查，3座新建公廁均位于公園地勢較高的人行登山道旁。若采用常規結構形式，由于地形地勢限制，施工機具材料搬運困難，需要通過人力進行二次或多次轉運，施工難度大，施工過程把控困難，項目周期難以保障。另外，因陽臺山公園山頂無市政水電及排污設施，若采用傳統的廁所建造和排污方式，需先修筑各類市政設施，將造成綜合成本的提升，并影響整體施工進度。

3.2 項目實施方案

經項目組實地考察、多輪討論，加之市工務署土地投資開發中心、市公園管理中心及所屬陽臺山公園管理處、華僑城集團（代建單位）共同組織專家論證，最終決定采用裝配式智慧環保公廁建造方案，選用深圳市微空間建筑科技有限公司的智能環保組合公廁產品。

3.2.1 設計團隊對三處公廁的建筑外觀、建筑尺度、廁位單元及糞便處理模塊進行標準化設計，并將標準模塊分解成墻、地面、天花六面體及處理設備柜等4種部品，各個部品的附屬設施均被集成在相應的部品上，達到即裝即用的效果。干法作業下，大大緩解材料運輸及施工難度。

3.2.2 在現場施工的同時，組合公廁模塊同步在工廠加工。所有模塊在工廠完成生產、測試后，通過騾馬運輸至山頂進行裝配。

3.2.3 采用空氣凈化技術，使用上送風、下排風及便器內排風的氣流組織方式，同時用光觸媒潔凈板材替換常規的地面材料，并在頂部增設除臭系統，綜合解決如廁異味問題。

3.2.4 采用改進后污物就地處理技術，以達到省水目的，減輕給水管道的壓力，并能有效解決無市政排污管道的問題。

3.2.5 通過BIM協同設計，產品的工廠預制與現場的基礎施工、連接件預埋作業同步開展，在節約施工周期的同時，保障項目施工質量及完成度。本項目還采用智慧物聯網技術，利用各類傳感器實現空氣自動凈化、運行狀態自動監控等功能。

3.2.6 在公廁頂部架設太陽能板，利用太陽能提供電力，結合運行狀態自動監控功能，實現無人如廁時自動關閉照明等功能，降低電力消耗。

3.3 應用效果分析

智能環保組合公廁產品在陽臺山公園的應用，是在市屬公園“廁所革命”工程的一次創新嘗試，為公廁建設項目提供了一種全新的建造模式。

3.3.1 綜合造價降低。項目造價約為200萬元/座，傳統土建預算約為240萬元/座，綜合造價方面智能環保組合公廁具有明顯優勢。

3.3.2 施工難度降低。組合公廁通過裝配式施工方式，有效降低了施工難度，緩解項目材料設備運輸難、施工組織難的問題。同時，通過污物就地處理技術，利用中水處理系統及糞便資源化技術，解決了市政排污管網缺失的問題。

3.3.3 實現節能環保。與傳統公廁相比，智能環保組合公廁節水率預計高達75%以上，裝配率高達80%以上。充分運用可再生能源，同時結構主要采用金屬、玻璃、木材等材料，使得整體材料的回收率可達80%以上[4]。

3.3.4 提高運維管理效率。本項目采用智慧物聯網技術，通過各類傳感器實現空氣自動凈化、運行狀態自動監控及故障自動報警等功能，能有效提高公廁項目后期運維管理效率[5]。

圖1 -1 施工后現場照片

圖1 -2 施工后現場照片

4 裝配式智慧環保公廁技術的推廣應用建議

4.1 適用場景

適用于公園、綠道、地/高鐵站廳等缺乏市政管網設施的公廁工程；重大活動現場、節假日高速公路等臨時性需求場所；場地條件復雜、傳統施工不便的工程項目。

4.2 場地條件

僅需平整場地及簡單的基礎施工，無濕作業，對施工現場污染少，噪音低，適應場景廣。

4.3 運輸及裝配條件

貨車直達處可直接運輸裝配，貨車無法直達處可經騾馬或人力運輸裝配。

4.4 實施方式

依據項目實際情況和業主要求整體策劃，充分運用設備集成技術，合理選擇空氣凈化技術、污物就地處理技術、智慧控制技術、綠色能源應用技術等進行集成。