綠色節(jié)能背景下建筑給排水節(jié)能節(jié)水措施及其應(yīng)用研究

馬 哲

當前，我國正著力建設(shè)資源節(jié)約型社會，而建筑工程項目是國家推進社會結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)型過程中尤為關(guān)注的內(nèi)容。建筑工程項目建設(shè)期間需要動用大量的不可再生資源，項目耗能較高，基于此，科學合理地利用這一類工程項目資源，同時積極調(diào)動可再生資源，有助于實現(xiàn)該行業(yè)產(chǎn)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展，減少能源損耗，順應(yīng)資源節(jié)約型社會所提倡的節(jié)能減排理念，推動建筑行業(yè)轉(zhuǎn)型升級。建筑建設(shè)項目中的給排水系統(tǒng)設(shè)計工程質(zhì)量對于城市水資源的利用效率有著重要影響。為了更好地保護和利用珍貴的水資源，應(yīng)當積極引入節(jié)能節(jié)水技術(shù)優(yōu)化建筑給排水系統(tǒng)性能，為保護自然環(huán)境貢獻力量。

1 建筑給排水節(jié)能節(jié)水系統(tǒng)設(shè)計存在的問題

1.1 傳統(tǒng)供水模式受限因素較多

傳統(tǒng)建筑主要使用高位水箱進行供水，其供水模式雖具有一定的持續(xù)性，且能夠在停電時期發(fā)揮高位勢能作用維持一段時間的水源供應(yīng)，但近年來高層建筑信息化建設(shè)使得建筑中的通信設(shè)備安裝區(qū)域面積不斷擴大，這就導致建筑中高位水箱的存放面積不斷縮小，加上位置相對較分散，使得相關(guān)人員檢修時的工作量較大。此外，隨著居民對于居住環(huán)境噪音控制水平要求的不斷提高，傳統(tǒng)高位水箱設(shè)在樓層內(nèi)需要額外耗費一定的隔音、防震材料來滿足居民的要求。此外，高位水箱存在水資源二次污染的可能性，若水箱存放位置不合理則易導致蚊蟲滋生，影響居民飲用水質(zhì)量。

1.2 排水裝置構(gòu)造設(shè)計不科學

部分建筑雖能夠安排對應(yīng)的排水裝置，但有關(guān)人員在設(shè)計排水系統(tǒng)的過程中未能夠順應(yīng)綠色建筑建設(shè)標準，在管道設(shè)置、彎頭固定、地漏高度控制等方面未進行合理的設(shè)計，留下管道滲漏、損壞隱患，最終影響給排水系統(tǒng)節(jié)能節(jié)水質(zhì)量[1]。部分建筑將給水管道設(shè)置于易污染區(qū)域，管道與污水處理構(gòu)筑物、垃圾堆放點等污染高發(fā)區(qū)域的垂直凈距不足0.15 m，且并未對生活水箱管口加設(shè)防蚊蟲網(wǎng)罩，以上不合理的設(shè)計均可能導致水質(zhì)二次污染。

1.3 供水設(shè)備漏損率持續(xù)上升

供水設(shè)備漏損同樣是給排水系統(tǒng)建設(shè)期間需要關(guān)注的問題，這一問題的產(chǎn)生根源可以追溯到給水管道材質(zhì)選擇、供水設(shè)備壓力設(shè)計等環(huán)節(jié)上。

首先，給排水管道部件質(zhì)量是確保給排水系統(tǒng)長期穩(wěn)定運作的基礎(chǔ)，給排水管道部件包括管材、閥門、彎頭等，上述部件一旦出現(xiàn)滑絲、形變、裂痕等跡象會直接影響給排水系統(tǒng)管道密封圈。若在選材期間未能夠確保管材與管件配套，或是選用不符合標準的粘接膠，均可能導致建筑給排水系統(tǒng)發(fā)生滲漏。

其次，給排水系統(tǒng)設(shè)計期間未合理設(shè)置封堵預留孔位置、未選用柔性防水材料封堵預留孔等可能導致給排水管道漏損[2]。此外，封堵預留孔屬于土建工程，而實際施工期間，這一工作主要由水電工人來完成，其中封堵預留孔時材料選擇不合理、操作方法不規(guī)范均是管道漏損的潛在危險因素。

2 綠色節(jié)能背景下建筑給排水節(jié)能節(jié)水措施

2.1 重視管道減壓節(jié)流設(shè)計

建筑給排水系統(tǒng)的減壓節(jié)流設(shè)計方案直接影響水資源利用的合理性，管道供水壓力與水流量呈正比關(guān)系，供水壓力過大會出現(xiàn)管道超壓出流現(xiàn)象，形成“隱形”的水資源浪費，而供水壓力過小則難以滿足部分高層住戶的用水需求。為了均衡居民用水需求以及水資源利用效率，應(yīng)當加強對于給排水系統(tǒng)管道減壓節(jié)流的設(shè)計，施工設(shè)計階段合理選擇減壓裝置，確保供水附件質(zhì)量能夠滿足建筑水壓控制需求。

優(yōu)先配置節(jié)水龍頭以便合理控制用水量、減少水資源浪費。對于高層建筑，可采用自動調(diào)節(jié)減壓設(shè)備，依托高層住戶實際用水、供水水壓數(shù)據(jù)自動調(diào)節(jié)水資源泵送壓力。對于水壓異常區(qū)域，可加設(shè)減壓閥、節(jié)流塞、減壓孔板等卸壓裝置以減少超壓出流量，防止水壓過高而引發(fā)噪音污染。

選購減壓節(jié)流裝置時應(yīng)當充分考量裝置材質(zhì)、尺寸、安置位置，圓缺型減壓孔板應(yīng)置于管道底部；應(yīng)用節(jié)流管時維持管內(nèi)水流速低于20 m/s，節(jié)流管公稱直徑應(yīng)根據(jù)管道公稱直徑來選擇；安裝減壓閥時根據(jù)建筑給排水系統(tǒng)工作壓力合理設(shè)定閥門額定工作壓力，并于入口前設(shè)置過濾器；若要垂直安裝減壓閥則需合理控制水流方向，盡量保證水流方向朝下。減壓節(jié)流的同時，需要從給排水管道整體結(jié)構(gòu)入手考慮減壓閥的設(shè)置位置。若減壓閥與雨淋報警器間距較小，則可合用過濾器，為避免檢修時系統(tǒng)關(guān)停，可在與報警器并聯(lián)的減壓閥附近加設(shè)備用減壓閥，以維持穩(wěn)定的水壓控制效果。

2.2 實施分區(qū)供水方案

隨著建筑行業(yè)技術(shù)水平的持續(xù)發(fā)展，為滿足高層建筑住戶的供水需求，相關(guān)人員往往需要采取加壓泵、高位水箱等二次加壓措施減輕供水壓力，但可能會引發(fā)“隱形”的水資源浪費或增加水質(zhì)二次污染的可能性。為實現(xiàn)水資源的均衡分配，可實施分區(qū)供水，利用城市市政管網(wǎng)供水壓力滿足高層建筑中的低樓層供水需求，從而將建筑內(nèi)部供水集中供應(yīng)于高樓層，減少低樓層二次加壓成本及能源消耗，同時防止低樓層管網(wǎng)供水壓力過高而形成超壓水流。

實施分區(qū)供水之前，應(yīng)當?shù)拇_保市政管網(wǎng)水壓、水量、水資源供應(yīng)穩(wěn)定性符合目標區(qū)域建筑低樓層供水需求，合理劃分供水區(qū)域，把握目標地段實際供水數(shù)據(jù)，結(jié)合目標區(qū)域建筑物樓層高度、需水量、管道結(jié)構(gòu)等進行分析。對低樓層實施分區(qū)供水期間，可選用管網(wǎng)疊壓供水設(shè)備實現(xiàn)節(jié)能供水，優(yōu)先應(yīng)用于市政管網(wǎng)壓力穩(wěn)定、停水頻率較低的地區(qū)，避免市政管網(wǎng)供水壓力過低而導致供水泵長期維持低效能工作狀態(tài)，增加設(shè)備能耗。疊壓供水設(shè)備無儲備水源，在分區(qū)供水方案中應(yīng)用這一設(shè)備有助于縮短水資源在水箱內(nèi)的停留時間，降低水中微生物滯留的可能性，防止水質(zhì)二次污染[3]。在分區(qū)供水均衡建筑各樓層供水壓力的基礎(chǔ)上采用疊壓設(shè)備降低水質(zhì)污染的可能性，確保水泵與市政供水管網(wǎng)直連，有助于節(jié)約水資源、控制設(shè)備耗能。

1998年，地處松嫩平原的巨浪牧場連降暴雨，本已四處漏風的泥草房再也經(jīng)不起暴風雨的洗禮，一整面墻突然倒塌。無奈之下，全家只好緊急疏散，被牧場安置到場部西側(cè)一個叫“西牛舍”的地方。

2.3 積極利用可再生能源

與一般的冷水供應(yīng)系統(tǒng)相比，建筑物熱水供應(yīng)系統(tǒng)電能、熱能方面的損耗較高，合理選擇熱水供應(yīng)能源有助于減少非必要的電能加熱損耗，同時確保熱水供應(yīng)系統(tǒng)循環(huán)、受熱均勻且穩(wěn)定，保證不同位置的用戶均能夠享受到穩(wěn)定供應(yīng)的熱水。

太陽能資源適用于年太陽輻射量大于4 200 MJ/m2、年極端低溫高于-45 ℃、日照時長不少于1 400 h 的地區(qū)，其中集中式太陽能仍需要借助電能、鍋爐等不可再生資源進行輔助加熱，而分散式太陽能具有自動復位功能，能夠與建筑物循環(huán)集熱系統(tǒng)相結(jié)合，資源利用效率較高，相關(guān)人員可視情況靈活選擇[4]。南方地區(qū)降水量相對較多，而太陽光照度與北方地區(qū)相比較弱，地熱資源較豐富，可運用地熱作為建筑熱水集中供應(yīng)的熱源[5]。

除了利用地熱、太陽能等可再生資源外，局部地區(qū)可根據(jù)當?shù)亟谟晁浚侠碇貜屠糜晁Y源，將建筑物周圍、小區(qū)集水裝置中收集的雨水進行凈化處理后，進行二次利用。優(yōu)化雨水收集系統(tǒng)的設(shè)計，以防雨水受到周圍環(huán)境影響而出現(xiàn)二次污染。根據(jù)雨水收集點周圍建筑物所處地形地貌、雨水徑流等因素合理設(shè)計雨水收集系統(tǒng)，同時在滲水池附近土壤中種植一些綠植，發(fā)揮植物對水資源的凈化作用。

2.4 引入新型節(jié)能技術(shù)

現(xiàn)代建筑物的結(jié)構(gòu)愈發(fā)復雜，許多傳統(tǒng)的節(jié)能設(shè)備往往難以滿足現(xiàn)代化建筑給排水節(jié)能要求。積極引入新型節(jié)能技術(shù)，有助于促進建筑行業(yè)的轉(zhuǎn)型升級，實現(xiàn)該行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展，順應(yīng)節(jié)能減排戰(zhàn)略要求，保護自然資源。

疊壓供水設(shè)備以及新型變頻調(diào)速供水設(shè)備均能夠增強對于供水量的調(diào)節(jié)作用。其中，變頻調(diào)速供水系統(tǒng)能夠自動調(diào)整水泵運行模式且無需設(shè)置高位水箱，降低儲水設(shè)備二次污染的可能性，必要時加設(shè)減壓閥并結(jié)合地區(qū)實際用水需求合理劃分供水區(qū)域，可進一步減少超壓出流流量。

衛(wèi)生間是居民日常用水較多的區(qū)域，在衛(wèi)浴設(shè)備上安裝具備節(jié)水功能的龍頭，如磁芯節(jié)水龍頭、充氣式水嘴等，相比單純應(yīng)用普通水龍頭可節(jié)約30%～50%的水資源。在廚房中可應(yīng)用充氣式水嘴或真空水嘴，前者能夠在不縮小水柱直徑的前提下防止水飛濺，后者能夠利用真空負壓原理，借助這一現(xiàn)象所產(chǎn)生的高速汽水混合物迅速沖凈碗碟中的污物，從而節(jié)約水資源。

目前，市場上越來越多的沖洗器具配備有感應(yīng)裝置，這種感應(yīng)式?jīng)_洗器大多帶有延時功能，可減少漏水現(xiàn)象的發(fā)生。此外，對于建筑物中不同用途的水資源進行合理管理，區(qū)分生活用水以及消防用水，獨立設(shè)置不同用水的壓力值，能夠避免供水壓力過高而引發(fā)超壓現(xiàn)象。

2.5 設(shè)置分質(zhì)供排水系統(tǒng)

分質(zhì)供水主要是根據(jù)水資源用途，分別對飲用水、生活用水采取不同的計量方式，將水資源深度凈化成本集中應(yīng)用于居民飲用水處理環(huán)節(jié)，根據(jù)水資源利用途徑合理選擇膜處理、活性炭處理、消毒處理等技術(shù)，為使用者提供符合對應(yīng)標準的水資源。以小區(qū)建筑用水為例，一般來說，小區(qū)內(nèi)建筑水資源類型包括生活用水、消防用水、廚房用水等，其中消防用水對應(yīng)800 ～1 000 kPa 的靜水壓力差，普通生活用水的靜水壓維持在300 ～400 kPa。根據(jù)上述用水的靜水壓力值分別設(shè)定獨立的排水系統(tǒng)，可防止建筑供水管道長期維持高負壓狀態(tài)。

在針對生活用水進行處理時，需要基于生活用水的水質(zhì)適用條件、能耗、廢水回收利用率等因素另外設(shè)置供排水標準及流程，盡量選擇水資源回收利用率較高的處理流程。對于具備域外引水條件的地區(qū)，可將引入水資源進行重新分配，根據(jù)居民用水需求以及工業(yè)區(qū)水資源需求合理分配本地水資源，適當增設(shè)本地水管道，逐步實現(xiàn)公建用水合理分質(zhì)[6]。

2.6 開發(fā)中水資源利用系統(tǒng)

除了太陽能、雨水等可再生資源以外，建筑物空調(diào)冷凝水及一些廢水均可以經(jīng)凈化、消毒處理后重新作為循環(huán)利用的水資源，用于清洗建筑物周圍路面或澆灌小區(qū)內(nèi)的植被。基于此，建筑設(shè)計人員可開發(fā)設(shè)計中水回收利用系統(tǒng)，將建筑物內(nèi)的生活廢水、冷凝水經(jīng)凈化處理后進行二次使用，以提升水資源利用效率。

回收利用廢水時，應(yīng)當確保廢水處理系統(tǒng)與日常、消防用水系統(tǒng)分離開來，單獨設(shè)置過濾、清潔、消毒及輸送系統(tǒng)。可將廢水收集渠道與居民洗碗池排水通道相連接，將收集的廢水儲存至沉淀池內(nèi)，確保固液分離后，將垃圾排入下水管道，將過濾水排入清潔、消毒系統(tǒng)，凈化處理后作為道路沖洗、植被澆灌、廁所沖洗用水。

近年來，空調(diào)使用率不斷上升，而空調(diào)冷凝水可作為二次循環(huán)利用的資源。于空調(diào)外機下方安裝集水箱收集流動冷凝水，后借助水泵將流動水導入加壓冷凝器中，利用霧化原理降低冷凝器溫度。

此外，小區(qū)內(nèi)居民洗浴排水、洗衣用水、游泳池排出的污水等均能夠作為二次循環(huán)利用的水資源，在處理多來源的生活污水時，可于污水儲存系統(tǒng)中放置水質(zhì)監(jiān)測器，自動檢測過濾后水源的污染程度，一旦超出循環(huán)利用標準則直接排放至下水管道，防止二次用水留下污染隱患。合理運用上述可循環(huán)利用的水資源，能夠提升水資源利用效率，實現(xiàn)節(jié)能目標。

2.7 使用環(huán)保節(jié)水材料

可持續(xù)發(fā)展是節(jié)能減排戰(zhàn)略中的重要內(nèi)容，傳統(tǒng)建筑所采用的供水設(shè)備多為鋼材所制，而鋼材銹蝕可能導致水質(zhì)二次污染。此外，水資源自分配至輸送過程中，各個階段的輸水管道內(nèi)壁粗糙程度會直接影響水流速。輸水管道內(nèi)壁的粗糙度以及水在管道內(nèi)的流動阻力越小，對于二次加壓供水設(shè)備的需求就越低。基于此，在選擇建筑給排水系統(tǒng)建設(shè)材料時，應(yīng)當從管道粗糙度、局部阻力值等方面入手，同時在選擇儲水設(shè)備時盡量選擇不易磨損的材料，通過合理調(diào)配水池本體停留時間、增設(shè)水質(zhì)控制附件等措施來減少二次水質(zhì)污染的發(fā)生。

目前，廣泛應(yīng)用的給排水管道材料中，UPVC 管材的耐腐蝕和阻力均較小，但存在耐壓強度低、耐熱性差等特點；PP-R 管材的耐熱性、耐壓強度較優(yōu)，且具有電絕緣性優(yōu)勢，但存在耐環(huán)境應(yīng)力開裂性差、彎曲后易反彈等缺點；ABS管材同時具備上述材料的優(yōu)勢，且能夠耐低溫，具有較強的抗沖擊能力，但成本相對較高[7]。實際設(shè)計給排水系統(tǒng)時，可根據(jù)建筑物所處地區(qū)的氣候條件、管道放置區(qū)域的結(jié)構(gòu)特性等合理選擇上述材料作為室內(nèi)、室外給排水管材。

3 結(jié)語

綠色節(jié)能背景下，水資源的合理利用已成為社會各界關(guān)注的重點內(nèi)容。在設(shè)計現(xiàn)代建筑物給排水系統(tǒng)時，應(yīng)當充分考量水資源利用的合理性，嚴格控制超壓流量，積極運用可再生資源，減少傳統(tǒng)能源損耗，引入新型節(jié)能節(jié)水技術(shù)理念以及環(huán)保材料，有效實現(xiàn)節(jié)能節(jié)水，推動建筑行業(yè)可持續(xù)發(fā)展。