面向節能環保綠色建筑的給排水節水技術研究

王昊

摘要：為進一步提升建筑給排水系統中的節水能力，促進“綠色建筑”和“節能環保”等目標更好實現，以某綜合商業辦公建筑工程項目建設為實際案例，結合當地氣象水文資料對節水設計參數進行確定，從雨水收集回用系統、排水系統、設備選型等多個角度著手，闡述面向節能環保的綠色建筑給排水節水技術。實際評估結果顯示，本次項目中的節水技術表現良好。

關鍵詞：節能環保；綠色建筑；給排水設計

0? ?引言

在當今節能環保的大背景下，節能環保已成為衡量建筑工程建設技術含量的一項重要指標，為實現節能環保目標，應用節水技術對建筑給排水部分進行優化設計則是一項不可或缺的內容。受地域差異和建筑工程自身特點的影響，綠色建筑給排水節水技術的實際應用環節較為復雜，為此需要結合具體情況，對給排水節水技術的參數和設計方法等進行精準設計，以提升建筑工程的整體質量。

1? ?項目概況

某綜合商業辦公建筑工程項目位于陜西省西安市沛東區紅光路地塊，建筑面積14萬m2，包括1#、3#、5#、6#及車庫，其中4棟建筑在設計內容上基本保持一致，均為地下2層和地上10層。按照綠色建筑設計目標要求，該工程需要按照《綠色建筑評價標準》中的一星設計等級完成相關建設工作，且必須契合當地綠色建筑評價標準體系所規定的一星A技術體系的有關要求。基于此，工程單位決定在設計和建設中引入給排水節水技術，對給排水設計部分進行優化，由此打造出節水型綠色建筑。

2? ?給排水系統參數設計

2.1? ?給水參數設計

考慮到該建筑工程涉及到商業辦公和地下室工程等多個部分，因此采用分區供水的理念進行設計，建筑的商業辦公用水仍由市政給水管網提供水源，而地下車庫和路面沖刷等用水則源自雨水回用系統。

在此基礎上，對用水量進行預測，按照辦公用水每人每日50L、商業用水每日每平米8L、餐飲用水每日每次60L的標準進行預測，并考慮冗余設計要求，增加總用水量10%作為各種特殊情況的用水。基于以上數據，參考該建筑項目的設計人流規模，確定用水量如表1所示。根據表1的數據，確定該項目的最大日用水量為516.3m3，最大時用水量為74.0m3，平均時用水量為49.4m3，以此指導后續的設備材料選型設計工作。

在此基礎上，對雨水儲存水量和規模參數進行設計。參考已有經驗，確定本次雨水儲存設施的有效儲水容積，滿足集水面重現期2年的要求。對日雨水徑流總量進行設計，并扣除棄流流量，最終確定雨水日徑流可收集總量為134m3。

綜合考慮該建筑工程日常運營階段涉及到的綠化灌溉、車庫沖洗兩方面的用水，確定雨水蓄水池的有效容積最小值為下墊面降雨的24h雨水徑流。雨水儲水容積按照實際日用水量的3～5倍計算，最終確定雨水儲水池容積設置為100m3。設置混凝土池子，將其作為雨水收集池。

2.2? ?排水系統參數設計

應用如下公式進行暴雨強度計算：

式中：t表示降雨歷時，單位為min，本次取3min；P表示設計重現期，本次取10年。其他參數均為地方性參數，通過查詢當地氣象資料即可獲得。代入以上數據后，即可求出最終的暴雨強度q。將該數據作為雨水排水系統系統設計的參考依據。

3? ?節水技術設計流程及要點

3.1? ?分質分區供水整體方案設計

結合該建筑工程功能上的多樣性，采用分質分區的供水模式進行給排水設計。其中，市政管線主要面向辦公和商業功能進行供水，水壓設置為0.2MPa。地下車庫沖洗、綠化灌溉等用水則源于雨水回用系統，且該系統供水的所有用水點上均標明“非飲用水”標記。從理論角度來講，通過這種設計方式，能夠有效節省傳統水源，并達到非傳統水源利用率的20%的標準。

另一方面，本次給排水設計中，針對生活用水系統采用分區供水模式，其中：地下2層至地上1層采用市政直供的方式進行供水；建筑2～6層標記為“低區”，采用變頻泵加壓供水，設計流量為41m3/h，揚程設計為75m；建筑的7～10層標記為“高區”，仍采用變頻泵加壓供水，設計流量為42m3/h，揚程設計為105m。

3.2? ?雨水收集回用系統設計

為提升本建筑工程的節水效果，設計人員引入雨水收集回用系統，該系統可通過多道預處理環節，對降雨進行處理，以提高雨水收集質量。再將處理后的雨水導入蓄水池中，即可實現水資源的存儲利用。結合實際需要，本次雨水收集回用系統的整體設計流程圖如1所示。基于此設計流程，按照以下幾個方面對雨水收集回用系統進行設計。

3.2.1? ?水質處理部分設計

通過對當地雨水進行收集和取樣檢測后獲知，當地雨水中的COD值為60～80mg/L、SS值為20～40mg/L，不符合GB/T 18920-2020中對城市雜用水質量的規定。對此，采用沉淀、混凝和過濾的流程對雨水進行處理。其中，混凝環節采用聚合氯化鋁作為混凝劑，以提高過濾效率。并采用全自動濾網過濾器和石英砂過濾器兩道程序，依次進行過濾。在過濾完成后，雨水即符合回用水標準而不需要進行深度處理。

3.2.2? ?蓄水池設計

在本工程中，直接將蓄水池設計于建筑附近綠化帶下方。由于該施工區域地質條件相對較優，不存在明顯的脆弱土層，因此蓄水池直接采用小型挖機進行開挖。

開挖前，首先根據測定的軸線控制網初步放線，并在基坑邊加釘軸線控制木樁，依次放出開挖邊線。根據相應的輪廓線，先用小型挖掘機開挖，再由人工修整完善。在開挖完成后進行混凝土澆筑，混凝土澆筑的選材如表2所示。

在確定以上材料后，采用沿高度方向均勻分層連續推移的方式進行澆筑，混凝土的一次攤鋪厚度約在30cm左右，以充分利用混凝土層面散熱。

在澆筑過程中，采用插入式高頻振動棒垂直點振方式振搗。在混凝土澆筑完成后，對混凝土表層進行灑水養護。灑水工作從混凝土澆筑完成初凝后開始計時，時間控制在8d左右。

3.2.3? ?管材和配件選型與連接

雨水收集管道和溢流管采用HDPE中空壁波紋管，連接方式為熱熔連接。回用水管和排泥管采用PPR管，并采用熱熔方式進行連接。設備內的其他管線均采用鍍鋅鋼管，采用法蘭進行連接。回用水泵則采用底部不銹鋼角鐵和上部砌磚的方式進行連接。

3.2.4? ?雨水收集裝置設計

為提高雨水收集能力，本次通過在建筑周邊區域布置“下沉綠地”的方式進行設計，分別根據以下2個公式，計算下沉綠地的面積和下沉綠地的深度：

S=60kJFgT? ? ? ? ? ? ? ? ?（2）

U=0.001HFg? ? ? ? ? ? ? ? （3）

式（2）中：S為雨水下滲量，k為土壤穩定入滲速率，J為水力坡度，T為蓄滲計算時間。

式（3）中U為下沉式綠地的蓄水量；Fg為最終的下沉綠地面積，通過查閱當地水文資料獲取；H為深度，通過查閱當地水文資料獲取。

在確定以上參數后開始對下沉綠地展開設計，并使用路緣石將下沉綠地與其他區域相互分割。在此基礎上，為進一步提高下沉式綠地的蓄水能力，在路緣石上設置寬度為20～60cm的缺口以進行引流。

3.3? ?排水系統設計

為提升建筑室內排水環節的節水效果，本次采用真空排水模式，對建筑室內排水系統進行設計，真空排水系統的流程如圖2所示。

該排水系統中，主要包括以下設備：一是真空泵站，它是真空排水系統的核心設備，又可分為真空泵、真空收集器和排水泵三部分，分別承擔著提供排水管道氣壓差、收集污水和排水的任務。二是控制裝置。該裝置與建筑內的排水器具相連接，通過液位傳感器讀數，對真空閥進行控制。當真空閥閉合時，污水將通過重力作用暫時儲存于集水槽中；當真空泵開啟后，其產生的氣壓差將推動污水進入真空收集器。三是序批處理裝置。其主要根據液位傳感器讀取真空管內的積水水位，對真空閥的開關狀態予以控制。

參考已有文獻可知，本次應用的真空排水系統相較于傳統排水系統而言，在使用時長和頻率相同的情況下，真空排水系統可節約60%以上的水資源，綜合性能良好。

3.4? ?節能性部件選用與系統設計

首先，應用管徑為15mm的節水型水龍頭并附加感應裝置，該設備在水壓正常時，其全流量始終在0.15L/s以下，且能夠在無人狀態2s后即自動止水，以此實現水資源的節約。其次，針對給排水設計中涉及到的水泵全部采用變頻泵，選用G120系列變頻器，基于變頻調速系統進行節能設計。該變頻器具備“軟啟動”和“軟制動”的功能，在相關設備啟動和停止時，可有效避免因電流突變而引起的機械沖擊，有利于延長相關部件使用壽命。水泵設備的布置情況如表3所示。

4? ?工程質量評估結果

在本次給排水節水工作全部完成后，為檢驗工程質量，測試人員參考《綠色建筑評價標準》中針對一星級綠色建筑規劃設計方面的要求，對本次節水技術應用情況進行初步評估，得到的評估結果如表4所示。

根據表4中的數據可知，本次節水技術設計方面基本能夠達成《綠色建筑評價標準》中的規劃設計要求，僅在節材與材料資源利用方面存在少量不滿足要求的項目。分析認為，其主要原因是部分新設備的應用增加了一定的成本，但對于整體的節水設計質量則不存在顯著影響。

在此基礎上，對非傳統水源利用率這項重要指標進行評估，評估結果顯示，該建筑工程中的非傳統水源利用率在25.3%～25.9%范圍內波動，明顯高于20%的要求，證明該建筑工程節水技術初步取得了預期效果。

5? ?結束語

本文以某建筑工程的給排水系統設計為實例展開研究，結合綠色建筑設計標準與項目實際情況，以分區且分質的供水理念為核心，對各項節水技術的應用均進行較為詳盡的探討，初步實現了節水技術目標。從工程質量評估環節來看，該項目的多項關鍵指標均符合預期要求，證明本次設計取得了初步成功，可為今后的類似工作提供參考借鑒。

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