綠色建筑理念下水資源綜合利用設計實踐
——以某學院綠色建筑示范樓為例

邱明坤 王健琪 楊垚 高平

1. 解放軍總醫院 北京 100853；2. 北京特種工程設計研究院 北京 100028

1 項目概況

某學院綠色建筑示范樓建筑面積為11702㎡，占地2510㎡，主體結構采用鋼筋砼框架結構，地上為五層，地下為一層，是一棟集辦公、餐飲、住宿、教學等功能為一體的綜合性建筑。建筑平面布局為“T”字形，分區清晰，交通流線明確，空間組織順暢。建筑西邊主要為內部招待用房、東邊為辦公和宿舍用房、中后部為會議室、餐廳、學術報告廳等較大空間用房。與節能設計結合的建筑造型設計簡潔大方、莊重肅穆、富有變化，與周圍環境進行了協調一致（如圖1、圖2）。

圖1 示范樓遠景圖

圖2 示范樓近景圖

該項目為學院建設重點工程，建設前期進行了大量的調研，并開展了方案的設計比較、節能計算和模擬等工作，下面結合示范樓水資源綜合利用設計及措施進行闡述。

2 水資源綜合利用技術

2.1 雨水收集技術

本項目在用地西北部設置了雨水收集池。流經建筑屋面的雨水經過管道收集后，進入到初期的雨水棄流滲流井中，當初期雨水存滿后，滲流井上部蓄積優質雨水，滲流井的較高位置設置雨量液位感應器，當感測到較高位置蓄有優質雨水后，自動打開相關控制電動閥，雨水進入集水井。當集水井滿載時，雨水電動閥自動關閉，多余優質雨水溢流入外排網。滲流井底部設置滲流層，初期的雨水通過滲流孔滲入滲透層，井內會存在部分剩余雜質，至雨過天晴后定期人工進行清理打掃。其他雨水經過收集管后進入雨水池，先進入雨水池中的雨水棄流池部分，當雨水棄流池達到收集體積后，雨水進入雨水池的收集池部分，經過雨水收集池中的提升泵提升后進入集水井進行后續的處理。當集水井的液位達到較高液位時，雨水收集池潛污泵停止運行，多余雨水則溢流至市政雨水管網系統。棄流池中的棄流雨水則會經過雨水棄流提升泵進行提升，送入市政雨水設施[1]。

根據重慶氣象局的相關數據分析顯示，重慶的年平均降雨量在1000～1350mm。依照中水處理站水量平衡計算結果，每天需補入雨水23m3/d，每月補入中水站的雨水量是690m3/月。因此設計雨水收集池容積230m3，保證每下一場雨收集的雨水量可供中水站10天補充的水量。

2.2 流離生化中水處理技術

流離生化中水處理技術，主要是通過流離現象，使水中的污泥聚集于流離生化球內，并因此產生大量微生物。由于微生物的分解作用，進入球內的污泥不斷變少，由于水流和空氣流的作用，球內的污泥產生移動，將單一的生物環境變成了多變的生物環境，污泥被不斷進行著好氧、兼氧、厭氧的生化反應，從而逐漸消化，工藝流程簡單。由于流離生化池內填滿流離球（如圖3），空氣從池底曝入，在氣流上升過程中氣體不斷地穿梭于各流離生化球之間，使氧轉化率達到60%，本項目采用全地埋方式進行中水處理，可有效降低環境噪音。

圖3 流離生化中水曝氣池

本項目建筑內非傳統水源主要分為生活污水（包含大小便、洗浴廢水）和收集的雨水。生活污水經過化糞池進入處理系統的集水池，同時經過安全棄流井之后的屋面雨水及經過雨水收集池潛污泵提升后的雨水也進入集水井，集水井內同時設置兩臺提升泵，提升泵將污水進行提升后，經過格柵沉砂池除去較大雜質后進入調節池中，在調節池內調節水量和水質；調節池的底部設置曝氣管裝置，對污水采取充氧處理，一是可以防止顆粒物的沉淀；二是改善污水的水質處理。調節池內的污水經過提升泵的提升作用，在配水池均勻配水后進入流離生化池中，在流離生化池內充分利用微生物的分解作用，將污染物進行降解。流離生化池出來水經過收集池收集，經次氯酸鈉消毒達標后進入中水池。經一年中水的實際用量數據顯示，非傳統水源的利用率達到了36.72%，滿足了《綠色建筑評價標準》中利用率不低于25%的相關要求。

中水池中一部分水經過回用泵的提升作用，可用于沖廁、洗車、綠化等，另一部分經回灌泵處理后補入景觀水池，實現了中水的梯級使用的作用。

2.3 景觀池、潛流濕地與生態塘

項目設置了總面積165m2的濕地與生態塘，其中有效處理功能濕地凈占地面積74.8m2，生態塘占49.13m2。另設置了約70m2的人工景觀池（如圖4）。

圖4 生態塘和景觀池實景圖

濕地床種植植物以根系發達，凈化水質效果好的植物為主，如蘆葦，香蒲、千屈菜、水蔥、菖蒲、鳶尾、紅蓼、澤瀉等景觀植物，生態塘內種植挺水性植物、沉水性植物及浮生植物，植物的選配以本地生植物為主，依據景觀及凈化水質效果進行搭配種植。同時在生態塘和景觀池內可放養具有良好水質凈化功能的魚類，形成較好的水生食物鏈生態環[2]。

濕地為無動力重力流系統，以中水處理站出水及循環湖水為水源，回灌于潛流濕地和生態塘進行二級處理，達到景觀用水標準后補入景觀池面。同時，景觀池內設置循環泵提升湖水至人工濕地，實現湖水的循環，使湖水的水質保持良好。經現場檢測，中水處理站出水水質滿足《城市污水再生利用城市雜用水水質》（GB/T18920-2002)，經過人工濕地后進入景觀水池時達到《城市污水再生利用景觀環境用水水質》（GB18921-2002）中觀賞性景觀環境用水水景類水質要求。

2.4 節水器具的應用

在宿舍、客房衛生間安裝有“科勒”4.8升節水型坐便器，在公共衛生間安裝無水小便器，在淋浴間安裝恒溫控制閥，在公共洗手盆安裝感應式水龍頭，廚房安裝節水型水龍頭，最大限度實現水資源的節約。大樓內節水型衛生潔具如圖5所示。

圖5 大樓內部分節水型衛生潔具

2.5 綠化自動微噴灌系統

本項目屋頂綠化采用自動微噴灌系統，其用水來至中水。該系統采用傳感器（如圖6）進行土壤濕度的數據采集，如果土壤濕度達到植物生長需求，微噴灌系統就不會噴水出來，當土壤溫度不能滿足植物生長需要時，該系統就分七個區域控制噴灌閥門開啟，進行微噴灌（如圖7），當澆灌水量達到要求時，該系統控制噴灌閥門閉合，從而有效地控制澆灌時間、澆水量，實現了澆灌系統的無人值守，節約用水[3]。

圖6 土壤濕度傳感器

圖7 綠化的微噴灌實景圖

2.6 節水型容器式綠化滴灌系統

該系統為我院自主研發的實用新型專利技術，包括容器式垂直綠化系統、給排水管、過濾網、滴灌頭、電磁閥、控制器和濕度傳感器，其中每一綠化容器中均埋設有一個滴灌管，最上方的綠化容器的滴灌管通過電磁閥控制，其他綠化容器的滴灌管分別與其上方的綠化容器的底部連通，濕度傳感器安裝在最下方的綠化容器中,濕度傳感器檢測最下方的綠化容器的土壤濕度并發送給控制器,控制器根據土壤濕度，控制電磁閥啟閉，從而實現了容器式垂直綠化的自動灌溉，大大減少了管理人員的工作量。此外，在每一綠化容器的底部分別安裝有一個與其下方綠化容器的滴灌管連通的倒“U”形水管，實現了各綠化容器的均勻灌溉，促進了水資源的循環利用（如圖8）。

圖8 節水型容器式綠化滴灌系統

2.7 直飲水應用

管道直飲水系統 是對市政自來水或達到生活用水標準的原水進行以MF、IE、UF、NF、RO 為主要處理工藝的二次深度處理系統，去除掉水中細菌病毒、重金屬等有害物質，再利用變頻恒壓供水系統與專用的管網供給各用戶進行直接飲用。

本工程采用的反滲透和納濾技術最先是美國宇航局為宇航員在宇宙空間所需生活用水循環使用而研發的。它的核心是利用半滲透膜使水和污染物、離子等分離，使飲用水得以全面凈化（如圖9）。

圖9 半滲透膜凈化水質示意圖及本工程直飲水機房

3 結束語

通過上述節能措施，大樓運行一年以來，建筑總用水量為7933m3，年節水率為58.75%，非傳統水源利用率為37.45%，較好地完成了節能設計目標。