基于綠色建筑給排水設計的節水探索

孟祥偉

【摘要】隨著社會經濟水平的提高以及城市化進程的推進，高層建筑數量和規模均呈上升趨勢，人們對建筑給排水節能減排設計提出了更高的要求。水資源的短缺和緊張讓人們更注重節能節水，而綠色建筑的產生和對節能排水的設計也正是適應了時代發展的需求。本文對綠色建筑給排水設計的節水策略進行研究，介紹了一些經常使用的節水方法、以期為相關人員提供參考。

【關鍵詞】綠色建筑;給排水;設計;節能

【DOI】10.12334/j.issn.1002-8536.2022.10.026

引言：

我國社會生產的各個環節都需要消耗大量的水資源，為了進一步提升能源利用效率，我國社會各界都極其重視節能減排問題，為提高水資源利用率，實現水資源的合理配置，設計人員應根據高層建筑的特點，科學開展給排水設計工作，并且在給排水設計中融入節能減排理念，在提高居住舒適性的同時，減少水資源浪費，從而促進建筑行業的可持續發展。

1、建筑給排水節水設計的意義

現今工程建設業的工程量越來越多，用水量也在增加。對于一般的建筑項目來說，建筑建設的相關工作人員通常欠缺環境保護意識，在建筑給排水工程的施工過程中，容易出現一些對環境不友好的舉措，造成了環境污染。如果在設計給排水系統時，過于盲目地追求帶來的經濟效益，而不結合實際的工程環境進行科學合理的方案制定，并選擇合適的施工材料，將會大大增加給排水工程的成本，甚至會產生重大的危害。使用節能環保的建筑材料進行施工，可以使這種污染情況的風險降到最低，并且實現對水資源合理的保護利用。現在很多企業盲目追求利益，選用對環境有害的建筑材料，做出危害環境的行為。有些企業甚至將一些工業污水排進到河水中，嚴重污染水資源，情況嚴重的話甚至還會影響到人們的飲用水，對人的身體造成傷害。現如今人們的生活理念發生了轉變，不再僅僅局限于美觀上面，對環保健康的要求也越來越高。節水設計的實施可以滿足人們日益增長的對美好生活的需求，能有效地降低成本，實現資源的節約利用，能夠實現經濟效益與環境保護雙方共贏，最終實現可持續發展。工程建設的給排水系統中，采用節水的設計，不僅可以降低一些經濟成本，而且可以提高資源利用率，進一步減少過多的能源消耗，從而改善環境提高經濟發展水平。因此，應該在工程建設的給排水系統中使用節水設計。

2、綠色建筑給排水設計現狀

2.1給水系統問題

給水系統中存在的問題大部分是給水系統超壓出流所引發的浪費問題。調查結果顯示，當前大部分地區的市政給排水系統中都出現了超壓出流問題，從而引發大量水資源浪費。與此同時，由于這種形式的水資源浪費存在隱蔽性，因此可能會被排水工程人員忽略，最終產生更多的資源浪費。

2.2熱水系統存在水資源浪費

目前，我國高層建筑中使用的熱水供應系統具有較大缺陷，具體表現為：在開啟配水裝置后，為了能夠滿足業主的用水需求，需要將已經加熱的水進行靜置，在這段時間內，大量冷水因溫度較低而被排放。這種運行模式雖然保證了熱水設施的正常使用，但被排放的冷水卻并沒有進行二次利用，造成了嚴重的水資源浪費。

2.3超壓出流問題

為了滿足高層住戶的用水需求，較高樓層會采用二次增壓的方式進行供水。但這種供水方式存在一定問題，如低層用戶在用水時出現超壓出流現象，導致水龍頭出水量過大，部分流量沒有產生應有的使用效益，造成隱性的水資源浪費[1]。同時，超壓出流現象會對給水系統中的配件造成較大壓力，長此以往，會減少配件的使用壽命。

超壓出流的防治措施主要包括以下幾種：

（1）合理設置給水系統中的限定配水點的水壓。在GB/T50378-2019《綠色建筑評價標準》中明確規定：應控制住宅入戶管的工作壓力在0.15～0.20MPa之間，并保證靜水壓力要小于0.35MPa，利用合理分區以及安裝相應的減壓裝置將水壓控制在合理范圍內，避免因流量過大而導致的水資源浪費。

（2）采取一定的減壓措施。但現代建筑的給排水施工過程中，通常會在水壓較高處配置減壓裝置來進行必要的降壓處理，主要方法有：設置減壓閥、減壓孔板或者節流塞等。

（3）利用節水龍頭。在超標水壓的供水點配備節水龍頭，可以有效地控制超出壓力，進而保證水流平緩，因此可起到很好的節水效果。

2.4衛生設備和給水配件設計不合理導致浪費

部分管道和閥門的給水配件設計不合理，有些企業為了短期利益降低成本而采用了低質量的排水閥門和給水管道，水管管道極易發生漏水、生銹腐化的情況，閥門出現松動，其他配件也會出現大大小小的問題，影響了管道的長期使用壽命，造成大量水資源的浪費。比如，有的工程采用了冷鍍鋅管材，這種極易生銹的管材長期使用會給居民的身體健康帶來不良影響。有些工程閥門質量差，連接處長期出現漏水情況，維修不及時會造成水資源浪費。一些室內的給排水設計采用高能耗的衛生器具和配水器，都會對水資源造成大量浪費。

2.5排水系統問題

排水系統中存在的問題大部分為系統的管路以及配件等位置發生的滲漏。許多排水系統的管路都存在著設計不科學或材料質量存在缺陷等問題，這使得管路滲水的問題頻繁出現，在對其進行維修的過程中不但會造成大量的水資源浪費，還會導致居民的正常用水受到影響。此外，在進行水資源的輸送時，管道節點與閥門的使用時間過長，也可能會發生漏水問題，同時由于大部分排水管道都設置在地下，以至于許多漏水問題在發生后無法被及時發現，最終引發了大量的水資源浪費。

3、綠色建筑給排水設計節水措施

3.1節水方法

節約水資源是一個自成體系的系統，也是一個非常重要的理念，重復利用和避免浪費是節約水資源的兩種重要舉措。在實際生活中，我們可以根據不同的情況，采取不同的方法來節約用水。最主要的方法如下：（1）盡量減少輸水管的漏損而造成的浪費。給排水系統中，在運輸過程中經常出現滲漏的現象，造成水資源的浪費，所以想要建設節水系統，就要引進一批質量優良的設備及管材，確保水資源在運輸過程中的可靠性。避免使用一些極易被腐蝕的材料，例如鍍鋅鋼管，這種管材被腐蝕后，不僅會造成水資源的浪費，還會出現水資源污染的問題。我們可以用不銹鋼管、PP-R管、PE管、鋼塑復合管、PVC-U管等代替易腐蝕的管材，從而確保整個供水系統的安全和順暢。在實際的給排水系統設計工程中，相關的工作人員首先要考慮建設科學合理的輸水管網，優質達標的輸水管網和正確的安裝方式，可以為水資源的傳輸帶來更高的質量保證;（2）在日常的使用中，多使用節水器具。水資源被浪費的絕大部分原因是使用了不合理的用水器具，在設計時提倡多使用節水器具，可以有效降低水資源的浪費。節水器具包括自動感應水龍頭、自動感應坐便器、節水沐浴器等。

3.2對管道布置進行設計優化

滲漏是引發水資源浪費的主要因素，為了解決這一問題，可通過選擇高質量的管材以及管件預防滲漏現象發生，同時還可以對管道布置進行改良。在進行管道設計之前，技術工作者應當對該項目的具體狀況進行細致的實地調查，從而了解施工場地周邊的自然環境，理解項目設計的具體需求，進一步提升管道布置以及管件安裝的科學性。在實際操作的過程中，能從以下幾點著手改良建筑給排水系統的管道布置。首先要對管材與管件的品質與型號進行嚴格的篩查，確保其能滿足系統設計壓力要求，確保在施工過程中可以使用品質達標的材料。其次，依據周邊地區的自然條件來對管道增設保溫與防腐措施，以此來提升管道的使用壽命。最后要對管道接口的處理工藝進行細致的探究，并針對其中需要纏繞防水膠帶以及涂裝密封材料的位置進行標注，從而防止發生滲漏現象，一些需要得到特殊處理的材料進行標注。

3.3充分利用再生水資源

再生水是指雨水或廢水經過處理，滿足我國相關規定中的水質標準后，被二次利用的水資源，多用于室外綠化的澆灌。在傳統的給排水設計中，一般不會對雨水進行再利用，而是通過管道將雨水直接滲入地下或排放到附近的河流中。隨著生態環境保護的落實，節能節水、循環利用等理念都融入到了高層建筑給排水設計中，雨水的利用也在其中。但在實際操作中，雨水存在較大的不確定性，降水量和質量都存在波動，無法進行有效地回收再利用。因此，再生水的主要來源依舊是廢水。再生水的投入使用，極大節約了水資源，并實現了對水資源的循環利用，是生態環境保護的一大步。

因為地理環境、氣候條件等因素存在差異，各個地區的降水量也有所不同，因此，在設計雨水收集系統之前，需要對當地的降水量進行實地考察。例如，某項目施工地點日降水量為53.4mm，棄流量為1.9mm，每次降水能夠收集的雨水總量約為124m3。通過對上述數據的計算，最終決定在高層建筑附近的綠化帶中安裝一個容積為100m3的混凝土裝置，其總收集面積在3000m2以上，確保其收集雨水的效率。

現代建筑的雨水回收利用大多通過道路、屋面與綠化帶完成。綠地中的雨水通常會快速滲入地下不利于收集，而且在下雨的初始階段，雨水的污染程度較大，以路面為例，通過對道路初期雨水進行分析可知，此時雨水的COD值接近4000mg/L，而且雨水的水質也受諸多因素影響，例如空氣質量、降雨間隔與強度、溫度等，所以技術人員在設計建筑給排水系統時，一定要充分考慮到雨水系統在運行過程中存在的一系列影響因素。

3.4建筑排水系統設計要點

高層建筑排水系統的排水方式有兩種：分流與合流。隨著國家對環境保護重視程度的日益提高，合流方式的使用越來越少，因為這種排水方式極易出現水體污染且浪費水資源，而分流已經成為當前建筑排水系統的主要方式。高層建筑的整體高度較高，其排水管線也較長。在這種情況下，排水管內的污水流量較大且流速較快，若在排水立管底部連接排水支管，則極易出現溢水、漏水等現象。因此，在設計此類建筑的排水系統時，設計人員應保證衛生器具排水管道的獨立性：底層衛生器具中的污水應單獨排放，底層衛生器具的排水管道不能接到排水立管上。當排水立管需要轉換時，底層衛生器具的排水支管可以接到建筑排水橫管上;連接點與立管底部下游的水平距離不宜大于3m且不得小于1.5m。當無法滿足該設計要求時，設計人員應設計單獨的底層排水支管，將廢水直接排至室外檢查井。

3.5使用節能型加壓設備

有些高層建筑依舊在使用舊款加壓設備，這些設備不僅效率低下，且能耗較高。二次加壓需要將市政供水收集到相應的儲水設施中，然后使用變頻加壓設備再次進行加壓，以保證高層建筑的水資源供應。與傳統的加壓方式相比，這種方式在一定程度上減少了能源的消耗，但依舊不是最優解。目前節能效果最好的是無負壓式供水設備，這種供水設備能夠直接與市政供水管網相連，從而省去中間步驟，直接對市政供水進行加壓。無負壓式供水設備具備使用簡單、造價低的優勢，能夠有效節約能源消耗。

根據具體測試可知，直徑為15mm的普通水龍頭，如果供水壓力大于0.2MPa，那么滴漏量為3.6L/h，線漏量為17L/h，全流量為670L/h。與普通的水龍頭相比，節水型龍頭的節水功能十分明顯，在CJ/T164-2014《節水型生活用水器具》中對節水型水龍頭的水流量做出了明確規定：以管徑為15mm的水龍頭為例，如果水壓為0.1MPa，那么水龍頭的全流量應小于0.15L/s;感應式水龍頭的自動止水時間要控制在2s之內，而且能夠在供電電壓不穩定時自動斷水。綠色建筑的給排水系統在設計過程中也要充分考慮使用節水便器，以壓力流防臭節水便器為例，在使用過程中不存在s管與水箱并且使用直排式，不僅安裝方便，同時密封性良好，不會存在漏水問題，而且還擁有自動分檔沖水功能，可以更好地控制沖水量。

3.6壓力設計

節水的關鍵性技術可以分為建筑節水、海綿城市建設、用水水質保障研究和用水及節水管理等技術。結合國內外建筑用水標準來衡量建筑的用水標準，為每一家提供優質的水質，并達到建筑節水技術的要求。為了實現建筑給排水設計的節水效果，設計人員要保證給排水系統設計的科學性，讓節水效果得到保障。設計人員要重視給排水系統中的壓力設計部分，根據建筑的需求情況，科學設計給排水系統的壓力，避免壓力設計過大導致的水資源浪費問題，同時避免因壓力過小造成用水不暢。相關專業人員在進行建筑給排水設計之前，應當先充分了解建筑物周圍的具體情況，依據實際施工條件對水壓的大小進行合理的調整，使水壓控制在一個合理的范圍內，保證建筑給排水設計可以得到有效的實施，并且滿足現實生活中的用水需求。此外，應當將管道安置在一個合理的位置上，防止其遭受一些不可控環境因素的影響，確保安全性。與相關部門和相關政府進行協商，在保證給水安全和水量充足的前提下，給水加壓，采用直接供水無負壓變頻供水裝置，充分利用市政水壓。當建筑處于用水高峰期時，給水壓力不能滿足每家每戶的需求，水泵也沒有及時對原有的水壓進行補壓，這時候就充分體現了市政管網的余壓對于水輸送的關鍵性。利用這種供水方式，可以把整個系統的節能效果維持在30%以下，同時還能夠自動補氣、排氣，不產生負壓，對供水管網沒有任何影響。

3.7建筑水消防系統設計要點

3.7.1消防供水設計

消防設計是建筑設計中的重要組成部分，也是高層建筑設計中一個至關重要的環節。由于高層建筑整體高度較高且內部結構復雜，在設計建筑水消防系統時，設計人員需要保證水消防系統的可靠性。高層建筑的消防給排水工程的給水量和水壓往往會超出市政管網供水系統要求，甚至有些高層建筑的進水形式為單路。因此，在開展水消防設計工作時，設計人員需要增設消防水池。消防水池在為建筑居民提供生活用水的同時，還能夠降低建筑水消防系統的建設成本。一旦發生火災，消防水池能夠提供大量的水資源。

3.7.2消防泵房與消防水池設計

在設計高層建筑消防泵房與消防水池時，設計人員需要合理布置這兩個基礎設施的位置，確保消防泵房與消防水池的位置不會受到火災的影響，從而為控制火情以及滅火提供方便。在設計過程中，設計人員應單獨設計消防泵房，泵房防火門應選用具有極強防火性能的、便于使用的材料，從而保證其能夠提供充足的水源。

3.7.3自動噴水滅火系統

高層建筑比普通建筑的高度更高，內部結構也更復雜。自動噴水滅火系統是高層建筑中水消防系統的常見設施。自動噴水滅火系統在探測到危險的火災因素后會自動打開閥門，并且同時發出火警信號，從而為人們撤離火災現場和救火贏得寶貴時間。目前，在科學技術不斷發展的背景下，自動噴水滅火系統種類較多，按照噴頭形式可分為兩種：閉式自動噴水滅火系統;開式自動噴水滅火系統。若進一步細分，則分為濕式自動噴水滅火系統、干式自動噴水滅火系統、水幕式自動噴水滅火系統以及雨淋式自動噴水滅火系統。其中，干式自動噴水滅火系統利用的是壓縮氣體，它在檢測到室內溫度超出特定數值后，則會直接噴出系統內部的壓縮氣體，從而達到滅火的目的;濕式自動噴水滅火系統則是利用水進行滅火;水幕式自動噴水滅火系統通過灑水噴頭來滅火;雨淋式自動噴水滅火系統通過開式灑水噴頭來滅火。設計人員需要結合高層建筑的實際需求以及環境條件來選擇自動噴水滅火系統，從而保證自動噴水滅火系統的有效性。

結語：

綜上所述，給排水設計對于高層建筑來說尤為重要，是保障業主生活用水的基礎。對于建筑物進行給排水節能減排設計，對水資源科學合理地利用可以起到節約水資源的作用，且降低水資源的排放量，采用循環利用的措施，可以降低排放水對環境的污染，由此達到節能減排的要求。

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