綠色建筑暖通和給排水設(shè)計(jì)的節(jié)能策略探究

王雅涵

（梅里爾建筑設(shè)計(jì)事務(wù)所，美國(guó) 芝加哥 60604）

1 引言

隨著經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，資源與環(huán)境問(wèn)題逐漸凸現(xiàn)，綠色設(shè)計(jì)理念受到越來(lái)越多人的重視。目前，節(jié)能減排、管道資源的有效運(yùn)用已成為建筑設(shè)計(jì)師與建設(shè)單位的共識(shí)。

在供水與污水系統(tǒng)的規(guī)劃與建設(shè)中，存在供水系統(tǒng)釋放過(guò)壓的情況，同時(shí)存在熱水供應(yīng)循環(huán)不暢的問(wèn)題。針對(duì)現(xiàn)階段存在的不足，建筑物的供水與污水系統(tǒng)的施工設(shè)計(jì)運(yùn)用了以下幾種綠色節(jié)水節(jié)能技術(shù)：第一，水源和供水系統(tǒng)的選擇必須基于建筑物的實(shí)際所需，特別是在供水和電能消耗方面，需要重點(diǎn)關(guān)注配水構(gòu)件的安全。第二，必須要結(jié)合建筑物的層高，根據(jù)國(guó)家有關(guān)規(guī)定設(shè)定管網(wǎng)壓力，保證其設(shè)定的科學(xué)性。第三，運(yùn)用減壓節(jié)流、雨水回收運(yùn)用與真空節(jié)水等技術(shù)進(jìn)一步落實(shí)節(jié)水節(jié)能設(shè)計(jì)。供暖、通風(fēng)與空調(diào)系統(tǒng)以及排水系統(tǒng)是建筑工程中必不可缺的一部分，如果設(shè)計(jì)不夠完善，未充分考慮節(jié)能要求，將會(huì)導(dǎo)致資源浪費(fèi)及供水量遞增，造成過(guò)度損耗。現(xiàn)今，供暖、通風(fēng)、空調(diào)、供水、衛(wèi)生等各類節(jié)能技術(shù)在建筑項(xiàng)目施工與規(guī)劃環(huán)節(jié)中得到了廣泛應(yīng)用。隨著業(yè)主居住滿意度的提高、資源損耗的合理降低以及能源的高效應(yīng)用，這一模式已經(jīng)成為新時(shí)代建筑施工的全新方法。基于此，本文探討相應(yīng)節(jié)能技術(shù)在綠色建筑暖通與給排水系統(tǒng)中的合理應(yīng)用。

2 給排水設(shè)計(jì)和暖通設(shè)計(jì)的原則

2.1 設(shè)計(jì)以節(jié)省為核心

設(shè)計(jì)以節(jié)省為核心重點(diǎn)體現(xiàn)為下述幾個(gè)方面：第一，對(duì)資源的合理應(yīng)用。即“節(jié)材”。第二，對(duì)材質(zhì)的挑選。資源的合理應(yīng)用要求設(shè)計(jì)人員學(xué)習(xí)綠色生態(tài)化技術(shù)以及設(shè)計(jì)理念，盡可能減少非必要的設(shè)計(jì)，提高建筑節(jié)能效率。在材質(zhì)的挑選過(guò)程中，要求設(shè)計(jì)人員挑選質(zhì)量可靠、功能良好且環(huán)保的建材。在落實(shí)暖通裝置設(shè)計(jì)規(guī)劃的工作中，務(wù)必要考慮暖通裝置的集約性，除此之外，還必須考慮暖通裝置的應(yīng)用安全性，避免在運(yùn)轉(zhuǎn)的環(huán)節(jié)中，裝置維護(hù)保養(yǎng)的費(fèi)用直線提高[1]。

2.2 材質(zhì)與裝置的持續(xù)化利用

設(shè)計(jì)師務(wù)必要考慮暖通裝置、排水設(shè)備的可以持續(xù)利用性，例如，在排水口可以添加熱交換裝置，借此促使新風(fēng)系統(tǒng)以及排風(fēng)系統(tǒng)的間接接觸，憑借間接接觸來(lái)進(jìn)行熱交換，這樣的設(shè)計(jì)思路可以促使排水的熱量轉(zhuǎn)化成為新風(fēng)系統(tǒng)的能量，加速新風(fēng)系統(tǒng)的運(yùn)轉(zhuǎn)，或者依靠排水的冷能量對(duì)新風(fēng)系統(tǒng)的運(yùn)轉(zhuǎn)進(jìn)行降溫[2]。

2.3 循環(huán)準(zhǔn)則

循環(huán)準(zhǔn)則的應(yīng)用可以下述幾個(gè)方面為基礎(chǔ)：以給排水為例，由于熱水水源與用水區(qū)域存在一定距離，需要用熱水時(shí)，管道內(nèi)的冷水完全排出后才可以獲得熱水，這樣就會(huì)浪費(fèi)不少冷水。為了有效解決這一問(wèn)題，可以考慮熱水應(yīng)用的循環(huán)體系，可在熱水管網(wǎng)的末端安裝一個(gè)回水管道，打通回水管道和熱水源的進(jìn)水箱。為了更加快捷地控制回水，可在回水管道之中設(shè)計(jì)循環(huán)泵及控制體系。借此就可使已經(jīng)冷卻的水經(jīng)回水管道重新進(jìn)入水箱加熱，業(yè)主就可以很快用到熱水，避免了對(duì)水資源的無(wú)故浪費(fèi)，提高了熱水的應(yīng)用成效[3]。

3 暖通設(shè)計(jì)中存在的相關(guān)缺陷

目前，在暖通設(shè)計(jì)中也存在不少問(wèn)題，其中設(shè)計(jì)方案在施工中難以有效落實(shí)的問(wèn)題較為突出。在進(jìn)行暖通設(shè)計(jì)前，要精心規(guī)劃、合理安排，制訂相應(yīng)設(shè)計(jì)方案。但是，在實(shí)際工程中，經(jīng)常出現(xiàn)在施工階段，相關(guān)設(shè)計(jì)方案難以有效落實(shí)的現(xiàn)像。例如，在對(duì)暖通空調(diào)裝置進(jìn)行設(shè)計(jì)前，各參與方已經(jīng)對(duì)相關(guān)參數(shù)進(jìn)行了規(guī)定，包括空調(diào)的運(yùn)轉(zhuǎn)類型、空調(diào)的設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)等，但設(shè)計(jì)方案中未徹底遵從這一規(guī)定，這就致使相應(yīng)的設(shè)計(jì)方案難以在施工階段貫徹落實(shí)，設(shè)計(jì)工作難以發(fā)揮有效作用。

4 給排水設(shè)計(jì)存在的漏洞

4.1 中水利用率較低

中水是指經(jīng)過(guò)處理的生活污水、工業(yè)廢水、雨水等，水質(zhì)介于清潔水和污水之間，可以用來(lái)灌溉田地、沖洗廁所、回補(bǔ)地下水等，也叫再生水。中水是緩解水資源危機(jī)的重要資源。在給排水設(shè)計(jì)中，可通過(guò)增設(shè)中水回用系統(tǒng)循環(huán)利用中水。如洗衣服、洗澡后的“灰水”，可在小區(qū)集中收集、處理，變成中水后返回家家戶戶用于沖廁。另外，可使用模塊化戶內(nèi)中水集成系統(tǒng)，通過(guò)該系統(tǒng)可將洗手、洗菜、淋浴等優(yōu)質(zhì)雜排水收集起來(lái)，作為沖廁所用水。

4.2 給水配件和衛(wèi)生器具導(dǎo)致的水資源過(guò)度消耗

比如，部分施工單位為了節(jié)約資金，給建筑給排水系統(tǒng)配備的有關(guān)配件質(zhì)量較差，時(shí)間一長(zhǎng)，這些配件就容易漏水，如果修理不及時(shí)，就會(huì)浪費(fèi)水。又如，在選擇衛(wèi)生器具時(shí)，只考慮奢華的體驗(yàn)感不考慮節(jié)水，如商場(chǎng)超市、寫字樓的廁所多用感應(yīng)式?jīng)_水小便池，用戶大多在如廁前后沖水兩次，造成沖廁用水浪費(fèi)。

4.3 水系統(tǒng)導(dǎo)致的浪費(fèi)

現(xiàn)階段，安裝水循環(huán)系統(tǒng)的建筑數(shù)量較少，水循環(huán)系統(tǒng)尚未普及，這就造成設(shè)計(jì)師只能根據(jù)老舊管道設(shè)計(jì)，無(wú)法實(shí)現(xiàn)節(jié)水節(jié)能的效果，導(dǎo)致水資源的消耗[5]。

5 建筑暖通設(shè)計(jì)的解決策略

5.1 科學(xué)運(yùn)用自然風(fēng)

建筑通風(fēng)事關(guān)室內(nèi)溫度與空氣質(zhì)量的高低，在綠色建筑中，科學(xué)運(yùn)用自然風(fēng)是建筑通風(fēng)的最佳選擇。自然通風(fēng)不但能夠?qū)崿F(xiàn)室內(nèi)污濁空氣與室外新鮮空氣的充分互換，并且降低了暖通裝置的頻繁運(yùn)用，節(jié)省了能源損耗，是有效、環(huán)保的通風(fēng)策略。在設(shè)計(jì)規(guī)劃過(guò)程中，設(shè)計(jì)師應(yīng)當(dāng)深入思考區(qū)域的季風(fēng)特征、地形地貌以及周邊建筑的規(guī)劃，科學(xué)設(shè)計(jì)通風(fēng)窗口的朝向與開(kāi)口大小，并科學(xué)規(guī)劃室內(nèi)構(gòu)造，避免墻體或者其他室內(nèi)構(gòu)架遮擋通風(fēng)線路，降低通風(fēng)氣流阻力，便于自然風(fēng)完全進(jìn)入室內(nèi)空間。

5.2 合理運(yùn)用太陽(yáng)能

太陽(yáng)能是永不枯竭的清潔資源，在綠色建筑暖通設(shè)計(jì)過(guò)程中，利用太陽(yáng)能是建筑節(jié)能的一個(gè)重要途徑。可以利用太陽(yáng)能這種豐富、便捷、無(wú)污染的能源來(lái)進(jìn)行采暖制冷、供應(yīng)熱水和進(jìn)行光電轉(zhuǎn)換，以滿足人們生活的需要，同時(shí)達(dá)到減少和不用礦物燃料的目的。

設(shè)計(jì)師在進(jìn)行太陽(yáng)能建筑一體化的設(shè)計(jì)時(shí)，要考慮兩個(gè)方面的問(wèn)題：一是考慮太陽(yáng)能在建筑上的應(yīng)用對(duì)建筑物的影響，包括建筑物的使用功能，圍護(hù)結(jié)構(gòu)的特性，建筑體型和立面的改變等。另外在設(shè)計(jì)過(guò)程中，應(yīng)當(dāng)重視太陽(yáng)能板的區(qū)域與角度，最大程度上獲得太陽(yáng)直射[6]。二是考慮太陽(yáng)能利用的系統(tǒng)選擇，如太陽(yáng)能產(chǎn)品與建筑形體的有機(jī)結(jié)合。

5.3 合理應(yīng)用暖通節(jié)能科技

在暖通空調(diào)系統(tǒng)內(nèi)，風(fēng)量的調(diào)整與分區(qū)域調(diào)控是節(jié)能的重點(diǎn)所在。變風(fēng)量系統(tǒng)自帶VAV 裝備，可根據(jù)對(duì)室內(nèi)溫度等反饋信息的判斷、暖通空調(diào)負(fù)載狀況自動(dòng)對(duì)送風(fēng)溫度與送風(fēng)量進(jìn)行調(diào)整，避免了不必要的負(fù)荷浪費(fèi)。而分區(qū)域調(diào)控系統(tǒng)則能夠依據(jù)室內(nèi)規(guī)劃與功能分區(qū)，在合理運(yùn)用自然風(fēng)的前提下，科學(xué)調(diào)整各個(gè)區(qū)域風(fēng)量，進(jìn)而減輕系統(tǒng)的負(fù)擔(dān)，節(jié)約了資源損耗。另外，熱回收與蓄冷等全新節(jié)能技術(shù)也越來(lái)越成熟，近年也得到了廣泛運(yùn)用，上述方法均為建筑暖通節(jié)能設(shè)計(jì)提供了更多可能。

6 建筑給排水系統(tǒng)設(shè)計(jì)的節(jié)能策略

6.1 調(diào)控超壓出流

超壓出流是指給水配件前的靜水壓大于流出水頭，其流量大于額定流量的現(xiàn)象。兩流量的差值為超壓出流量，這部分流量未產(chǎn)生正常的使用效益，且其流失又不易被人們察覺(jué)和認(rèn)識(shí)，屬“隱形”水量浪費(fèi)。設(shè)計(jì)師可從如下方面進(jìn)行調(diào)控：第一，合理分區(qū)；第二，改變供水方式，例如，如果市政供水無(wú)法滿足用戶需求，可在合理分區(qū)的前提下，改用水箱供水；第三，科學(xué)設(shè)計(jì)減壓裝備，例如，在水壓集中區(qū)域配備減壓閥、減壓孔板、節(jié)流塞等減壓裝備，以便控制建筑給水系統(tǒng)超壓出流。

6.2 推廣節(jié)能裝置的使用

各種節(jié)水裝置的節(jié)水效果十分突出，室內(nèi)節(jié)水裝置重點(diǎn)分為節(jié)水型水龍頭、節(jié)水型淋浴器、節(jié)水型便器等。節(jié)水型水龍頭具備手動(dòng)或者自動(dòng)開(kāi)閉以及調(diào)控水流量的能力，例如，人們?nèi)粘Ｉ钪休^為常見(jiàn)的紅外感應(yīng)式水龍頭，可以在人離開(kāi)后自主調(diào)控閥門關(guān)閉。具備較為突出的密封性能的陶瓷閥芯水龍頭，在同等靜水壓條件下，節(jié)水效果能夠達(dá)到20%左右。節(jié)水淋浴器運(yùn)用紅外感應(yīng)裝置、延時(shí)自動(dòng)關(guān)閉等方法調(diào)控閥門開(kāi)關(guān)，進(jìn)行水溫調(diào)整與流量限制，也有較好的節(jié)水效果。

6.3 挑選優(yōu)質(zhì)管材

長(zhǎng)時(shí)間使用劣質(zhì)管材引發(fā)的泄漏、生銹等問(wèn)題，會(huì)在一定程度上加劇水資源的浪費(fèi)及污染，所以，綠色建筑給排水規(guī)劃中應(yīng)當(dāng)挑選環(huán)保優(yōu)質(zhì)的管材。如現(xiàn)今較為流行的PP-R 管、PVC-U 管等，均具備較為突出的強(qiáng)度、密封性以及耐腐蝕性，能夠逐漸替代過(guò)去的鍍鋅管材[7]。

6.4 提升雨水回收運(yùn)用效果

雨水回收后可以作為廁所沖洗、園林綠化等方面的用水，回收運(yùn)用的方式如下：雨水收集系統(tǒng)PP 模塊雨水聚丙烯模塊可以用來(lái)儲(chǔ)藏水，是一種不占空間的新產(chǎn)品，具有非常強(qiáng)的受壓能力，95%的抽出空間可以實(shí)現(xiàn)更有效的儲(chǔ)水；玻璃鋼蓄水池采用強(qiáng)化玻璃纖維等高強(qiáng)度的耐酸堿材料UP 樹(shù)脂，輔助鋼結(jié)構(gòu)內(nèi)部的支撐體系，是利用目前最新的生產(chǎn)技術(shù)，工廠化生產(chǎn)整體成形的生活污水處理設(shè)備；人工生態(tài)濕地是人為設(shè)計(jì)建造來(lái)處理污水的好方法，是20 世紀(jì)七八十年代發(fā)展起來(lái)的廢水處理技術(shù)，是在自然濕地生態(tài)系統(tǒng)中物理化學(xué)和生化反應(yīng)的協(xié)同作用下來(lái)處理廢水，由碎石和生長(zhǎng)在其上的水生植物組成，是獨(dú)特的土壤植物微生物生態(tài)系統(tǒng)。

7 結(jié)語(yǔ)

建筑領(lǐng)域是實(shí)施節(jié)能降碳的重點(diǎn)行業(yè)之一。在設(shè)計(jì)過(guò)程中，建筑師可從多方面著手提高建筑節(jié)能的設(shè)計(jì)水平，從而提升建筑能效水平，釋放建筑領(lǐng)域節(jié)能降碳的潛力，打造更多的綠色建筑、低碳建筑、生態(tài)建筑。