建筑給排水設計中節能減排設計分析

翁文明 海峽（福建）交通工程設計有限公司工程師

隨著經濟的發展和人們對高品質生活的追求，居民生活用水量持續增長，而水資源的浪費量在持續增長。因此，為了降低資源浪費和損耗，綠色節能理念被成功應用在建筑設計領域。隨著環保意識形態和節能減排政策的發展，節能減排設計在建筑給排水設計中逐漸取得了一定的成績，因此加強對建筑給排水設計中的節能減排設計，進一步提高水資源的應用效能，具有十分重要的現實意義和經濟意義。

1 建筑給排水設計節能減排現狀分析

經濟的發展極大改善了我國居民的生活條件，我國的基礎設施建設也較為完備，但居民在用水時不注重水資源的利用率，浪費了很多水資源。現代社會中，我國居民對水資源節約的意識普遍較低，衛生沖洗、冷熱水循環以及日常用水過程中，都可能因為操作不當或對水資源的不重視而產生大量的水資源浪費，加重我國水資源的缺失。

基于此，我國高度重視建筑給排水的節能減排設計，強調提高水資源的利用率和可循環利用，使水資源在人們的日常生活中具有更高的經濟效益和社會效益[1]。

2 建筑給排水設計中節能減排設計問題

2.1 給排水設施建設落后

隨著人們對建筑和用水量需求的持續上升，亟需對現有的建筑進行給排水改造，加強建筑的給排水能力，滿足人們的用水需求。但實際上，許多的建筑給排水管閥的建設相對落后，沒有根據市場需求進行維護和擴建，建筑給排水工作開展難度大，加上城建部門的工作效率偏低，無法將地上與地下的給排水設施進行匹配，給排水工作無法有效做到節能減排[2]。

2.2 節能市場的局限性

我國采用的綠色節能建筑材料品種單一且性能較低，無法保障長期有效的節能效果，而大部分的節能施工技術都是吸取國外的先進經驗，在技術本土化改造上還有一定的空間。此節能市場環境對建筑給排水系統進行節能減排改造的局限性較大，需要不斷對設計施工方案進行調整，確保改造后的建筑給排水更加合理，持續時間更長，提升建筑工程的整體效益。

2.3 建筑給排水材料管理不合理

在建筑工程施工的過程中，存在許多建筑材料由于存放或管理不當導致材料受損、性能下降的問題，由于沒有一套完善的管理制度來加強對材料管理人員的行為約束，使施工質量控制效果與預期效果產生偏差，原有的節能減排效果也因為材料質量受損的問題而下降，因此想要提升建筑給排水系統中的節能減排效果，還需要加強對施工材料和節能材料的管理，確保施工后的建筑給排水系統能夠實現預期的目標，達成有效的節能效果。

3 建筑給排水設計中節能減排設計

3.1 優化住宅排水系統

近年來，家庭用水的用水量持續上漲，主要來自于廚房與衛生間。需優化家庭住宅的排水系統，降低日常排水量，住戶的水費也能呈現一定幅度的下降，國家水資源緊張問題也能得到緩解。因此，在實際操作中，住宅排水系統的設計越合理，經濟效益和社會效益也就越高。在對住宅排水系統進行優化的過程中，主要可以通過改良廚房、衛生間的水龍頭和衛生潔具的排水功能來達到降低排水量的目的。可以將傳統的閥門水龍頭更換為感應水龍頭，同時廁所潔具排水也可以設置為感應式排水，確保當住戶處于不需要水的情況下，有效節省水流排放。

雖然南水北調工程改善了我國的用水現狀，但我國地域寬廣，并非所有地區都能夠擁有良好的用水條件，因此在進行住宅排水系統優化時，還應當注意提升水資源的利用率，將清潔用水通過排水系統作為綠化用水，提升水資源的二次利用。在使用水的過程中，應當重視對水資源的反復利用，通過合理的住宅給排水設計來實現水資源的循環利用，并且在進行循環利用的過程中，考慮到污水對周邊環境的影響，當生活用水成為廢水時，應將其進行集中處理，從而強化污水處理的質量與效果。

3.2 新型材料的合理開發與應用

科學技術的發展和環保節能的發展讓我國材料市場發生了變革，各種新型節能材料大量出現在市場中，并且質量良莠不齊，因此，在進行建筑給排水設計時，需要明確給排水設計所采用的建筑材料的性能與功能。許多建筑工程中，出于建筑成本考慮，通常會選擇經濟性較高的建筑材料進行給排水施工，但這些材料的實際應用效果卻并不理想。

由于建筑給排水地下管網聯通較廣，因此在給排水管道中流通的水源較多，水質較為復雜。如果在進行給排水系統設計時采用的給排水管道質量不符合相關標準，其抗氧化、抗腐蝕以及抗高溫性能都存在一定的缺陷的話，則將導致在施工過程中容易受到水的侵蝕，使管道質量受損，甚至會產生裂痕或缺陷，水在流動過程中從管道中滲漏，造成大量的水資源浪費。因此，需提高給排水系統設計人員的材料辨識能力，加強其對市場中新型節能材料的認知，并選用具有輕質高強特性的材料進行給排水施工，必要時還可以聘請給排水行業的專家對給排水設計的節能減排能力進行評估，及時修改不夠完善的地方，提升給排水設計的節能減排可行性。此外，應用新型節能材料時需要在施工前對材料展開抗腐蝕性、高溫耐受性、壓力曲折性以及結構穩定性等測試，確保質量能夠與施工設計標準相符，提升建筑給排水系統的使用壽命的同時確保水資源在流動過程中不會因給排水系統的質量問題而出現浪費。

3.3 充分利用雨水資源

在建筑給排水系統中，對雨水的利用范圍還局限在工程項目范圍內。收集工程項目范圍內的雨水并加強凈化能力，確保收集的雨水能夠達到使用標準，在某種程度上加強城市建筑的排水能力和節能能力[3]。鑒于現代城市中龐大的建筑群，通過加強對雨水的利用能夠有效提高城市對內澇問題的防范能力，同時為了提升雨水的二次利用效果，應當修建蓄水池，將蓄水池中的水凈化后再流入建筑的中水系統中，利用中水系統的水循環功能讓雨水資源進行反復利用，直至其成為廢水，最大化發揮出雨水的清潔作用和生活作用。而對于滴落在屋面的雨水，應當采用重力內排水系統，將其蓄積排放到市政雨水排放管網中，由市政雨水排放管網來實現協調配置，可用于道路清潔、消防用水和綠化灌溉等市政用水，實現雨水在建筑和城市中的多元化利用。

3.4 開發利用新能源

能源緊張是我國當下能源發展情況中主要面臨的問題，因此我國高度重視對新能源的開發與利用。出于對新能源開發的合理性考慮，應當根據各個地區的地域特點來進行能源開發。在新能源開發上，我國在太陽能的開發與應用上具有一定的建樹，但在部分地區，太陽能的開發與應用條件受限，無法滿足建筑整體的供暖要求，因此還需要在實際的能源開發過程中采用多種能源結合的方式進行綜合性能源開發，如采用太陽能和電能結合的方式來保障建筑的供暖性能。其中，太陽能熱水器就是實例，為了避免在供應熱水的過程中產生資源浪費，應當合理設計熱水器給水方式，通過冷熱交替或減少冷熱水的交換時間，以此達到降低水溫上升期間水量浪費的目的，對此可以結合地熱能源來保障人們對于溫度的需求。

3.5 利用市政管網加強對水壓的控制

建筑工程的建設將會對城市布局產生一定的影響，而建筑給排水系統的建設也會對市政管網產生一定的影響。因此，為了讓現代建筑工程的給排水系統設計達到節能減排的標準，在進行建筑給排水系統設計時，應當合理地利用市政管網來進行分區供水，并加強對無負壓供水裝置的建設，借助無負壓供水裝置來加強對市政管網中水壓的有效控制，以此來減少水量的浪費，并且可以采用小型的加壓泵來進行水壓控制，減少建筑給排水系統建設的成本，提升建筑給排水系統的經濟效益[4]。

4 工程實例

4.1 工程概況

在建筑中，學校的用水量占比較大，這是因為學校建筑的占地面積大且建筑用水類型多，包括生活用水、廚衛用水、衛生用水以及綠化用水等，因此本文將以某中學進行綠色建筑擴建為例，對該建筑工程給排水設計中的節能減排設計進行研討。該工程項目位于城市新區規劃中，臨靠交通要道和城市住宅區，因此對于建筑給排水系統的設計將直接影響到整個新區市政管網的建設。項目占地總面積為83 468 m2，其中建筑總面積為780 391 m2，6 352 m2為地下面積，建筑密度和綠地率分別為23%和28%。

4.2 建筑給排水系統設計中的節能減排設計

4.2.1 水系統規劃

經過計算和統計之后，整個學校包括教學樓、宿舍、食堂以及綠化等相關建筑用水的全年用水量大約為80 134 m3。其中，整個學校內建筑在3 層以下的采用的是市政管網供水方式，而3 層以上則采用變頻供水機組加壓供水。為了保證供水系統中水的安全可靠，還需要加強對水質的凈化，如在水箱中加入水質凈化器或在水箱出口安裝紫外線消毒器等。考慮到整個學校的占地面積較大，雨水資源較為豐富，因此需要加強對雨污的分流設計，設置蓄水池，科學合理地安排雨水資源的利用。收集的雨水資源可用于綠化灌溉、地庫沖洗或建筑清潔等相關建筑用水，減少開發水資源的使用。

4.2.2 管閥防漏措施

做好建筑管道與閥門的防漏措施具體表現為以下幾點：第一，用于給排水系統建設的相關材料，如閥門、管道以及轉接頭等都需要選擇市面上質量較高的材料，確保被應用在建筑給排水系統建設中的材料具有良好的氣密性、耐腐蝕性和耐磨性[5]；第二，盡可能使用新型材料，除了資源消耗的節省外，施工材料也可以選擇新型綠色材料來降低建筑工程整體的能源消耗；第三，加強對管閥的檢修與維護，確保管閥使用的可靠性，并加強對管閥的設計，盡可能降低在管閥維護過程中的水量耗損；第四，科學控制水壓，避免管閥因水壓過高或驟變導致管閥受應力過大發生結構破壞；第五，為了更好地監測給排水設計中的節能減排設計效果，可以設置靈敏度較高的水表來對人們的用水量進行監測。

4.2.3 采用更高效的節水器具

整個學校中，在各種類型的建筑中都存在著節水器具的使用，因此需要采用更高效的節水器具來實現良好的技能效果。節水器具的選擇需要滿足《節水型衛生潔具》（GB/T 31436—2015）和《節水型產品通用技術條件》（GB/T 18870—2011）的要求。其中，小便器的使用最多。在節水型小便器的采用上，可以采用沖洗水量低于3 L 的，既能夠保證擁有良好的清潔能力，又能夠有效節約水資源的浪費。此外，還可以設置具有高靈敏度的水表來實時監測用水量，以更合理地分配水資源的利用，實現科學節水。

4.2.4 雨水回收與利用

在該項建筑工程中，屋面所占面積為19 852 m2，16 443 m2為屋面種植面積，綠地總面積約為21 473 m2，室外道路和地面道路的總面積約為41 036 m2，地下面積為6 352 m2。因此可以修建蓄水池將雨水收集起來并加以利用，能夠有效用于綠化灌溉、道路沖洗和地下建筑沖洗等相關用水，這將極大節省開發型水資源的使用，有效實現節能減排。另外，為了實現雨水的有效回用，在進行系統設計時采用的是PLC 控制，這種控制模式的優勢在于能夠在雨水回用系統正常運轉的過程中實現自動化控制，并且能夠進行人工干預控制，有效提升雨水回用系統的應用效果，同時該項控制系統還能夠根據水池內液的水位進行示警，保障雨水回用系統的可靠性。其自動化控制表現為：在低水位時會控制水泵停止向外供水并加強對水池的補水；中水位時將同時進行供水和補水操作，并盡量使其保持平衡；高水位時將關閉水池補水，獨立進行供水，并會在水位過高時進行示警，便于人工進行干預控制。

4.2.5 場地徑流總量控制

在對場地徑流進行控制時，需要結合該建筑工程實際給排水系統的建設情況，充分利用雨水回用系統和排流系統[6]。一方面可以通過雨水回用系統來加強對自然水資源的利用，減少雨水資源的外排流失，另一方面可以利用雨水回用系統來保障學校各個地區的用水量均衡，避免水量分布不均衡產生多余的水量浪費。

5 結語

建筑給排水設計中的節能減排設計能夠有效緩解我國的用水現狀，但給排水系統的設計細節需要結合整個建筑工程的實際情況，同時還需要根據建筑地區位置合理利用市政管網。通過優化住宅給排水系統、加強對輕質高強的新型材料利用、開發與利用新能源以及二次回用雨水等多種手段，從產生用水浪費現象的源頭進行用水控制，使建筑工程項目從根本上實現節能減排。同時根據工程實例表現可以分析出雨水對于建筑給排水系統建設的重要作用，加強對雨水回用系統的建設與完善并根據建筑用水情況進行合理的水資源分配，多余的雨水資源可以排入市政管網，保證建筑給排水設計中的節能減排設計具有較高的合理性和可行性。