節水節能技術在高層建筑給排水設計中的應用

張蕊

（建設綜合勘察研究設計院有限公司，北京100007）

1 引言

經過數十年的發展，雖然建筑工程行業為我國經濟建設做出了突出的貢獻，但是粗放式的管理模式嚴重影響了自然生態環境?，F階段，節能環保理念已經成為行業發展的主要方向之一，在建筑給排水設計過程中，必須積極引入先進經驗、吸取相關教訓，結合自然條件、建筑特點、氣候環境、生態系統等多種因素，充分運用綠色建造技術，提高設計方案的科學性、合理性、可行性，力求實現經濟效益、環保效益、社會效益的和諧統一。

2 工程簡介

本項目位于北京市經濟技術開發區，項目用地接近方形，南北向長度約為180 m，東西向最長處約為188 m，本項目規劃總用地規模為35 768.73 m2，總建筑面積為117 459.86 m2，其中，地上建筑面積71 512.66 m2，地下建筑面積45 947.2m2，結構類型為鋼筋混凝土框架結構，建筑群主要由研發測試樓、生產樓、生產實驗樓、綜合樓、地下用房及附屬設施組成。5 棟地上建筑圍合而建，形成中心庭院，地下車庫含人防部分，人防設置在地下2 層，研發測試樓地上共13 層，建筑高度為60 m。本文將針對本項目高層建筑給排水設計中的節水節能技術應用展開探討，為以后的項目建設積累經驗、提供參考。

3 節水技術在高層建筑給排水設計中的應用

在高層建筑給排水設計中，節水技術應用的關鍵在于減少用水總量、增加供水來源。在日常生活中，人們的節水意識不強，經常會出現水資源浪費問題，所以，必須從設計方面著手，這樣能夠獲得全面的節水效果。

3.1 解決超壓出流問題

在相關給排水設計規范標準中，對最大使用水壓做了明確的規定，只要不超過規范限值即可，所以，在實際設計中往往會出現超壓出流的現象。用水時，由于水壓太大，會造成水花四濺、嚴重浪費的問題。在水龍頭開啟和關閉時，會存在管道振動和水擊現象，不利于管道、配件的正常使用，經常會出現管道損壞、配件磨損等問題，既造成了水資源的浪費，縮短了給水管網的使用壽命，又增加了后期的使用成本。面對超壓出流問題，在給水系統設計中，需要合理限定配水點的水壓，根據相關研究表明，住宅入戶管適宜的工作壓力應該控制在0.15～0.2 5 MPa 以內，根據GB/T 50378—2019《綠色建筑評價標準》中的相關規定，入戶管表前壓力不要超過0.2 MPa，如果水壓較大，要注意采取一定的減壓措施，比如，設置減壓閥、減壓孔板、節流塞等，另外，使用節水龍頭也能夠有效減少出水流量，達到控制超壓出流、減少用水浪費的效果。本工程給水系統設計了3 個分區，低壓區供水由市政給水管網直接提供，主要包括研發測試樓-2～1 層、生產樓-2～1 層、生產實驗樓-2～1 層、綜合樓-2～2 層、附屬設施-2～1 層，中區及高區供水主要由水箱和二次供水設備提供，園區內各用水點供水壓力值不超過0.2 MPa，且不小于用水器具要求的最低工作壓力，如果超過0.2 MPa，則需要設置減壓閥[1]。

3.2 應用中水利用系統

建筑中水主要指的是將生活雜排水經收集、處理達到使用標準后用于建筑工程的雜用水。水質比不上飲用水，但是優于城市污水，主要用于綠地灌溉、道路清洗、景觀用水、沖洗廁所、消防用水等，不與人體直接接觸。經過數十年的發展，建筑中水的應用已經成為建筑節水的重要手段。中水水源不能包括廁所排水和廚房排水。主要的處理方法有生物處理和膜分離工藝，生物處理工藝主要利用了生物的過濾、吸附、降解作用，能夠實現自然凈化的效果，而膜分離工藝則充分利用了膜處理作用，可以有效降低懸浮顆粒固體含量。如果回用水的用途不同，那么對水質的要求也不一樣，必須保證用水安全，滿足相關檢測標準。本項目在給排水設計中同樣采用了中水利用系統，中水水源為市政中水，其管道不得與生活飲用水給水管道連接。中水池內的自來水補水管需要做好防污染措施，自來水補水管應該從水池上部或頂部接入，補水管最低點應該高出溢流邊緣空氣間隙超過15 cm，不得采用淹沒式浮球閥補水。為了避免誤接、誤飲、誤用問題的出現，中水管網所有組件和附屬設施都應該在顯著位置設置中水標識。將中水管道涂成淺綠色；對于暗敷、埋地中水管道，應該設置連續耐久標志帶；中水管道取水口處需要設置“中水禁止飲用”的標識；在公共場所及綠化、道路、噴灑等雜用中水用水口處，應該設置帶鎖裝置。中水管道設計時，需要做好檢查，防止出現錯接問題，將中水系統作為綠地灌溉水源時，不得采用噴灌，而應該采用滴灌、微灌等方式，并且設置具有土壤濕度感應器和氣象站的灌溉控制系統，室外道路沖洗應該采用節水高壓水槍[2]。

3.3 應用雨水收集利用系統

雨水從天而降，水質相對較好，不需要經過太復雜的處理就可以使用。從節水的角度出發，高層建筑的給排水系統應該充分做好雨水收集利用系統的設計，主要從滲透系統和收集系統兩個方面進行考慮。在不同的雨水收集面，水質也不同，如果對水質要求比較高，如用于飲用水，那么對收集面的要求也比較高，不能含有黏土、混凝土、金屬等有害物質，而且需要通過各種系統凈化處理后才能實現有效利用。本項目在雨水收集利用方面主要采用了儲存利用和就地入滲等因地制宜的處理措施。屋面雨水既可以通過收集系統收集起來，也可以從屋面排至散水，引入就近綠地或可下滲地面下滲利用。在人行道、停車場、庭院等地方，采用透水路面或透水磚鋪裝，采用下凹式綠地滯留利用雨水，并且采用節水灌溉方式。根據相關規定，計算雨水調蓄設施需求量，本項目需設置的雨水調蓄容積應該不小于775 m3，通過下凹式綠地雨水調蓄和雨水調蓄池設計，雨水調蓄總容積為1 126.56 m3，雨水收集利用系統與主體工程同時設計、施工、投入使用[3]。

3.4 使用節水型用水器具

生活用水器具的節水性能直接影響著建筑整體的節水效果，在給排水設計中，節水型用水器具的應用也是非常重要的內容。本項目采用的用水器具和相關配件均滿足相關節水型產品技術標準，用水效率等級達到相關標準一級。其中，作為數量最多、使用最頻繁的用水器具，水龍頭必須具備良好的節水性能，不管是手動控制還是自動控制，都要實現良好的節水效果。節水型水龍頭主要是通過限制出水流量、縮短開關時間、減少滴漏問題來滿足節水要求。常見的有陶瓷閥芯水龍頭、感應式水龍頭、銅質節水龍頭、充氣水龍頭等，它們各自有不同的特點和適用環境，需要根據實際情況合理選用。相對而言，陶瓷閥芯水龍頭價格比較便宜，更適合大范圍推廣應用；感應式水龍頭環保衛生，能夠滿足高品質生活要求，在公共場所應用較多；節水型便器主要有直沖式和虹吸式，本項目建筑采用了虹吸式便器，充分利用沖洗水頭和負壓作用，使用較少水量就可以將污物沖洗干凈。另外，節水型沐浴器、節水型洗衣機等設施的應用也可以獲得良好的節水效果。本項目公用浴室采用帶恒溫控制和溫度顯示調節功能的淋浴器，洗衣機采用節水型專業洗衣機，集中空調加濕系統采用用水效率高的設備[4]。

4 節能技術在高層建筑給排水設計中的應用

4.1 改善二次供水技術

對于高層建筑而言，市政管網的壓力不能滿足高層部分的水壓要求，需要通過二次加壓的方式滿足建筑用水需求。傳統的恒壓給水方式存在一定的缺陷，不能充分利用市政管網的水壓，造成能量無效消耗，采用疊壓給水技術，能夠有效解決這個問題，具有不錯的節能效果，且具有投資少、占地小、建設周期短、水質安全性高、運行成本低等優點。該二次供水系統主要由變頻水泵機組、負壓補償裝置、穩流罐等組成。給水管網水壓不能小于設定壓力值，疊壓給水技術的應用是在變頻恒壓給水的基礎上增加了穩流罐設備，水從市政管網進入穩流罐，在真空消除器的作用下，排除罐內空氣，當罐內的水充滿時，真空消除器自動關閉，如果壓力傳感器檢測到市政管網水壓能夠滿足給水要求，就可以直接利用自來水給水，反之，則需要設置加壓泵補壓供水，這樣不但充分利用了市政管網的供水壓力，而且可以避免管網內產生負壓，具有良好的節能效果，能夠節能50%以上[5]。

4.2 利用太陽能熱水系統

太陽能熱水系統是建筑給排水設計中清潔能源應用的典型代表，能夠有效減少傳統常規能源的消耗，增加清潔能源的使用比重。本項目綜合樓及食堂生活熱水采用了太陽能熱水系統，并且設置了燃氣壁掛爐作為熱水輔助熱源。太陽能集熱器設置于綜合樓屋頂上，設有挑檐，入口處有雨棚，建筑周圍有綠化，防止集熱器損壞墜落傷人。熱水系統水箱及設備設置在熱水機房或水箱間內，系統設計了儲熱水箱、即熱系統循環泵等設備設施，當太陽能熱水溫度不能達到要求時，可以采用電輔助加熱。太陽能熱水系統應該具備較高的安全系數，內置加熱系統必須帶有保證使用安全的裝置，能夠獲得良好的防過熱、防凍、防電擊、抗風、防雷等防護效果[6]。

5 結語

綜上所述，節水節能技術在高層建筑給排水設計中的應用十分重要，是環保節能理念的具體體現，能夠從源頭上緩解水資源浪費的問題。根據建筑特點和實際條件，采用先進技術手段，引入成熟的節水節能系統，優先選用節水型用水器具，在保證高層建筑用水需求的同時，提高水資源的綜合利用效率，減少傳統常規能源的消耗，增加清潔能源的使用比重，從而實現更好的經濟效益和環保效益，推動建筑工程行業的健康可持續發展。