建筑給排水設計中的節能減排措施研究

何思辰 湖南省城市學院市政與測繪院

水是生命之源，是最重要的自然資源。住宅建筑獲得安全飲用水是人民的基本需求。中國在全國范圍內投入巨資改善建筑飲水安全，是促進建筑發展的重要舉措[1]。水質、水量、用水方便程度以及供水保證率是評價飲用水安全的4 個主要因素[2]。水源的選擇要符合區域水資源發展總體規劃及其區域功能。在滿足水質和水量需求，保證節約投資和運行費用的前提下，為支持給水排水工程的大規模建設和管理，開發了水凈化消毒技術，創新設備、建設模式和管理技術[3]。

雨水收集技術在建筑給排水工程中的應用，一方面可以進一步提高雨水資源的利用效率，另一方面可以實現對生態環境的保護。將其應用于建筑的給排水工程時，最重要的部分是在實際施工前結合施工區域的地形、結構等一些基本信息，設計雨水收集渠道，從而保證城市雨水的有效收集。通過雨水收集技術獲得的雨水不僅可以用于建設項目的給排水工程，而且可以用于城市的生產生活。

在水資源優化配置和聯合調度的基礎上，推進平原地區城鄉供水一體化，使農村居民可享受與城市居民相同的飲用水供應服務[4]。在條件允許的情況下，促進城市地區的供水和排水一體化。項目建設中，農村居民相對分散，地形和地理條件復雜。因此，要因地制宜，加強對水源的保護，采用適當的凈水工藝和消毒方法，為農村居民提供合格的飲用水。對于項目的運行和管理，項目建設的標準化和高效的城市給水排水供應管理體系是先決條件。

專業化管理和規范化操作是建筑給水排水工程運行、維護與管理的長期方向。做好建筑給水排水工程管理需要加強政府監督和技術指導，落實管理責任。以補償成本、合理利潤、負擔能力、優質服務為原則，建立合理的水價機制是保持城市給水排水供應可持續性的關鍵。在落實電力、稅收、土地使用等優惠政策的基礎上，大型集中供水項目自主管理、自負盈虧。對于小規模集中供水工程，在收取水費的前提下，政府給予適當補貼，以保證工程的可持續性發展。

隨著中國社會經濟發展的越來越快，節能節水的施工理念也越來越受到人們的重視。節能節水理念在我國各大領域不斷普及發展，在建筑領域也是如此。為了有效保護生態環境，最大限度地利用有限的資源，應積極運用建筑節能節水技術以及給排水技術。基于此，本文分析了給排水和節能節水技術在建筑領域的應用意義以及我國給排水的現狀，并提出了建筑給排水和節能節水技術的應用。

1 住宅建筑的水可持續性策略

要實現有效節約和利用資源的目標，最根本的是改變能源的利用形式。利用可再生能源達到節約資源和能源的根本目的。同時，在一定程度上減少使用不可再生資源對生態環境造成的污染，從而有效改善生態環境。基于此，可再生能源在給排水工程建設中的應用可以最大限度地減少傳統能源的使用量，提高給排水工程的節能環保水平。此外，可再生能源模式種類多樣，其中比較常見的是太陽能和風能等。而且上述能源在使用過程中不會排放對環境有害的污染物，能夠有效地起到清潔和節約的作用，進一步推動給排水工程朝著更加綠色環保的方向發展。

住宅飲用水供應存在的主要問題是工程建設水平低、水質水平低、數量保證不足、工程管理以及可持續性差。可持續發展目標強調了清潔和可獲得水的重要性，指標集中于使用安全管理飲用水服務的人口百分比。為了解決建筑地區的飲水安全問題，自2000 年以來，中國政府投資建設了許多給水排水工程[4]。中國在2015 年提前6 年實現了將無安全飲用水人口比例減半的千年發展目標[5]。再生水是指從淋浴器、洗手盆和自動洗衣機中收集的水，這些水可以通過生物過濾器進行處理和過濾，用于花園灌溉，有時甚至可以在包裝盒中重復使用。

2 住宅建筑的給排水系統

在當前中國水資源利用緊張的情況下，需要制定水資源利用的可持續發展戰略。傳統的飲用水處理過程包含混凝、沉淀、過濾以及消毒。常規處理工藝可根據水源的濁度進行調整，當水源濁度較低時，不需要混凝沉淀，但對于高濁度或高含沙量的原水，需要添加預沉淀裝置。

2.1 住宅給水系統

在我國水資源日益短缺的情況下，節能節水一直是建筑給排水工程面臨的重點和難點問題。社會經濟的快速發展給生態環境帶來了一定的壓力，同時對生態環境造成了相應的破壞，如頻繁的自然災害、人們的住宅給水系統下降等。這些對人們的健康有一定的影響，因此要求建筑行業采取有效措施，盡量減少水資源的浪費。鑒于此，要求在給排水工程中應用住宅給水系統，該系統能夠有效控制工程建設中使用的水資源，對提高水資源的應用效率具有積極意義。

我國建筑水源分散，水污染日趨復雜，如含有有機物、氨氮等物質的輕度污染水[6]。常規處理工藝無法達到國家飲用水質量標準的要求，在微污染水中添加強氧化劑，可降解有機污染物，提高后續常規水處理工藝去除有機物的效率。吸附預處理常作為應對季節性水源惡化或突發污染事件的應急措施。減少建筑領域的水資源浪費是一個迫切需要解決的問題。通過住宅給水系統可以改善這一問題，促進我國建筑領域和國民經濟的穩定發展。首先，水源是住宅給水排水工程建設的重要內容，其選擇直接影響供水方式、水處理能力與成本以及項目的可持續性[7]。其次，水廠水處理的復雜性和成本取決于水源的質量和相關的保護措施，這將進一步影響飲用水供應的安全。此外，應選擇水量豐富的水源，以滿足當前和長期的用水需求。當選擇一個地下水源作為給水水源時，不允許過度開采，以免引起地下水位持續下降、水質惡化、海水侵入以及地面沉降等環境問題。最后，保證水源的概率。所選水源不僅要滿足高流量年和期的供水要求，也要滿足低流量年和干旱期的供水要求。當在嚴重缺水地區選擇地表水水源時，干旱期建筑給水排水供應工程水源保障概率不得低于90%[8]。為降低工程總投資，水源和水廠應盡量靠近主要用水戶，便于施工。

2.2 合理利用市政管網殘余壓力

供水管道系統是城市基礎設施的重要組成部分，關系到居民的生存和城市的可持續發展。因此，給水管道系統的安全性、穩定性、可靠性、高效性對于淡水的輸送、城市環境的維護以及城市災害的防治至關重要。管道事故在許多國家頻繁發生，嚴重影響人們的正常工作和生活，制約著城市乃至整個國家的發展。分析從污水設施到最終用戶的整個鏈條后發現，可能隱含在其上的外部供水網絡和結構是城市與工業企業供水系統的主要元素，也是對環境產生人為影響（由于緊急情況）的潛在來源，其直接依賴于建筑物的生活供水系統。此外，大多數城市已經建立了埋在地下的外部供水網絡，而這些巨大的變化（除了維護或部分更換）既昂貴又不總是有效。因此，選擇能源效率和解決環境問題潛力最大的建筑與多功能綜合體的生活給水系統作為研究對象。

由于缺乏建設技術知識或預算有限，發展中國家的管道問題比發達國家更為突出。在發展中國家，預算往往比建設更重要，因此管道一般使用便宜的材料，而且不同物料管道并存，大大增加了檢測管道系統的難度。在較老的城市中，地下管道系統相互交錯，不同管道之間關系復雜，并且存在一些廢棄的管道。此外，地下管道的綜合地圖和存檔管理數據系統在發展中國家也很稀少，其中可能不包括關于剩余管道的信息。在中國，老社區建設管道系統的預算和可持續規劃有限，隨著中國建筑和居民數量的急劇增加，管道系統也變得越來越復雜，這使得監控系統變得非常困難。

通過聲學檢測管道系統確定管道之間的連通性。聲學檢測方法主要用于檢測金屬管道和封閉PVC 管道。

聲波的衰減速度與介質有關，衰減速率越高，介質彈性越軟。對金屬管道探測器的檢測進行驗證，一個明顯的情況是兩根管子沒有連接。可以通過探地雷達發射的電磁波穿過地層，遇到非金屬管道時不發生相位反轉就證明兩根管子沒有連接。此外，由于非金屬層沒有屏蔽面，管道下方層的目標信息可在雷達圖像中顯示。

第二種情況是即使兩根管子相連，在傳播過程中聲音衰減為零。當聲波通過彎頭、三通或閥門等通常用于連接管道的附件時，就會發生散射，從而引起急劇衰減。吸收過程是聲波在傳播過程中轉化為熱量并被介質吸收，隨著傳播距離的增加而衰減。當兩個管道之間的附件太多或管道太長時，聲波在管道中傳播時衰減為零。在市政管網給水排水工程中，突發性污染事件應用的吸附劑多為活性炭。活性炭吸附速度快，能有效去除水中的氣味和顏色，但成本高且不能回收再利用，同時應用活性炭粉后需采取強化混凝措施，防止對后續過濾過程產生不利影響。

在給排水工程建設中，能耗最大的是水泵。其主要功能是為工程進行排水工作提供動力。為降低水泵造成的能耗，對水泵采用變頻調速技術。一方面可以降低水泵造成的能耗，另一方面可以節省建筑企業的成本支出。另外，變頻調速還可以實現工程施工過程中排水管網的二次增壓，從而降低水壓，提高供水效率，保證工程用水充足。現代的住宅建筑利用城市的水網來運輸水，水壓力有一定的限制，同一時間內不能被所有用戶使用。為了改善這種情況，可以使用加壓供水，處理好這個問題，將會給現代住宅樓使用者帶來更多便利。

2.3 風險防控

給排水系統在運用、建設、維護過程中存在一系列風險隱患，往往誘發管道破裂、無用耗費、污染等現象，給水資源的開發利用、生態保護以及給水穩定造成負面影響。鑒于此，有必要在落實建筑給排水設計時重視風險識別及提前防控，以此在貫徹節能減排理念下優化給排水系統設計。無用耗費包括水資源無用耗費和能源無用耗費。其中，水資源無用耗費除了污水隨意排放、管道破裂外，人為浪費也是造成水資源無用耗費增加的重要原因，因此在設計給排水系統時，需要重視污水回收及階梯水費的設置。而能源耗費涉及供暖和電力耗費等，北方城鎮的暖氣供應不僅大多利用化石能源，而且以水媒介，建筑耗能增加的同時加劇了當地碳排放與水資源耗費，因此要重視清潔能源及蓄熱介質的開發。此外，污染還涉及土壤污染、水污染，有必要做好污水集中處理工作，以減少水資源耗費，從而保障區域生態環境。

我國水資源利用日趨緊張，為了有效改善水資源短缺問題，各大城市也在積極尋找解決辦法。眾所周知的節能節水技術和中水回收系統有效地解決了水資源短缺的問題。目前，我國許多城市已逐步建立了中水回收系統，處理后的水可用于城市灌溉和街道清潔等。這有效減少了城市污水的排放，進一步保護了生態環境。除此之外，城市中的雨水經過處理后可以收集再利用，在一定程度上也可以起到節能節水的作用。雖然我國有許多地區采用了雨水回收技術，但是最終收集的雨水質量較低，對雨水的處理能力有待提高。因此，有必要加強雨水回收技術的創新，使雨水能夠真正應用于城市綠化灌溉和公共設施清洗等方面，使該技術真正發揮出節水作用。

3 結論

隨著我國社會經濟的快速發展，住宅飲用水供應亟待改善。在建筑給排水工程施工中，應用節能節水技術的主要目的是減少水資源的消耗。因此，本文提出了給排水節能節水技術在建筑領域的應用意義，并且對給排水節水技術進行了分析，以促進我國建筑業的穩定可持續發展。