吳宜珍　王桂榮

【摘 要】隨著我國經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，各類高層建筑、居住小區(qū)不斷涌現(xiàn)，建筑給水排水工程新技術(shù)、新材料逐步推進(jìn)。面向低碳技術(shù)，結(jié)合現(xiàn)代信息技術(shù)，構(gòu)建建筑給水排水教學(xué)內(nèi)容，開拓學(xué)生視野，增強(qiáng)學(xué)生專業(yè)學(xué)習(xí)興趣，為社會培養(yǎng)出具有低碳理念工程應(yīng)用類專業(yè)人才奠定基礎(chǔ)。

【關(guān)鍵詞】建筑給水排水工程；節(jié)能系統(tǒng)；低碳技術(shù)；低碳理念

建筑給水排水工程是研究工業(yè)與民用建筑用水供應(yīng)和污廢水的匯集、處理，以滿足生活、生產(chǎn)的需求，創(chuàng)造衛(wèi)生、安全、舒適的生活、生產(chǎn)環(huán)境的工程學(xué)科；具有實踐性、綜合性和專業(yè)性強(qiáng)的特點。它是給水排水工程、建筑環(huán)境與設(shè)備工程、建筑工程管理、工程造價等專業(yè)本科學(xué)生必修的一門重要專業(yè)課，應(yīng)用面廣泛，與建筑業(yè)聯(lián)系緊密。隨著我國經(jīng)濟(jì)實力增強(qiáng)，各類高層建筑、各種住宅小區(qū)不斷涌現(xiàn)，人民生活質(zhì)量不斷提高，對供水的水量、水質(zhì)、水溫和水壓要求不斷提高，直接導(dǎo)致建筑內(nèi)部能耗增大，主要體現(xiàn)在兩大指標(biāo)：生活和生產(chǎn)用水量和耗電量增大。在滿足人們生活舒適性的前提下，利用低碳技術(shù)設(shè)計節(jié)能型建筑給水排水系統(tǒng)，降低部分建筑內(nèi)部能耗，是高校給排水專業(yè)學(xué)生必須掌握的專業(yè)技能。

一、低碳技術(shù)及其在建筑給水排水工程中的應(yīng)用

低碳技術(shù)源自能源利用，內(nèi)涵豐富廣泛，一般分為三種類型：一是減碳技術(shù)：指高能耗高排放領(lǐng)域的節(jié)能減排技術(shù)；二類是無碳技術(shù)，如核能、太陽能、風(fēng)能、生物質(zhì)能等可再生能源技術(shù)；三是去碳技術(shù)，二氧化碳捕獲及封存技術(shù)。具體到《建筑給水排水工程》這門專業(yè)課，低碳技術(shù)是狹義的，主要指能夠降低建筑物內(nèi)部能耗的管理和技術(shù)，具體包含三點：一是合理確定系統(tǒng)方案，二是節(jié)能減排和中水回用技術(shù)；三是太陽能熱水綜合利用技術(shù)；在建筑給水排水工程教學(xué)實踐過程中，以建筑工業(yè)出版社《建筑給水排水工程》第六版為基本教材，在傳統(tǒng)框架體系下，精簡教學(xué)內(nèi)容，教學(xué)重點偏向低碳技術(shù)及其應(yīng)用，目的是提高學(xué)生低碳意識，教學(xué)實踐特色如下。

（一）建筑內(nèi)部給水系統(tǒng)設(shè)計。設(shè)計理念強(qiáng)化建筑節(jié)能，基本原則是：合理布置管線，合理確定用水量（包括冷、熱水和其他用水）的定額，合理確定給水系統(tǒng)。在理論計算方面：除住宅采用概率統(tǒng)計方法確定計算管段設(shè)計秒流量外，其他建筑物生活和生產(chǎn)給水設(shè)計秒流量公式對應(yīng)選用平方根法和百分比法公式。在方案選擇方面，如盡量利用市政給水系統(tǒng)直接供水。由經(jīng)驗公式估算確定最不利配水點水壓，結(jié)合資用水頭合理進(jìn)行豎向分區(qū)，平衡用水點的水壓。水壓不能滿足的樓層或區(qū)域優(yōu)先采用變頻調(diào)節(jié)供水技術(shù)，其理論依據(jù)是流體力學(xué)相似定律，水泵流量、揚(yáng)程和功率分別與其轉(zhuǎn)速的1次方，2次方和3次方成正比，調(diào)節(jié)水泵轉(zhuǎn)速可以改變水泵的流量、揚(yáng)程和功率。在供水管路狀態(tài)不變（供水管路閥門開啟度不變）的前提下，水泵轉(zhuǎn)速增大管路流量增大，水泵轉(zhuǎn)速降低管路流量減少。根據(jù)用戶使用水量規(guī)律實時調(diào)整水泵轉(zhuǎn)速，大幅降低節(jié)流能量損耗，具有明顯的節(jié)能效果。

變頻供水技術(shù)是一種成熟節(jié)能技術(shù)，適用水泵間接抽水，如果建筑物內(nèi)用水存在微水量情況，采用變頻水泵并聯(lián)小型氣壓給水罐節(jié)能技術(shù)；為了充分利用市政管網(wǎng)壓力，對于住宅樓、居住小區(qū)、集體宿舍、賓館、幼兒園、辦公樓、學(xué)校、商場等民用建筑優(yōu)先采用無負(fù)壓供水（管網(wǎng)疊壓供水）技術(shù)，水泵直接從市政管網(wǎng)抽水，既節(jié)能節(jié)水，又經(jīng)濟(jì)環(huán)保。例如：常規(guī)加壓供水方式設(shè)有水泵、水池或水箱，將市政供水管網(wǎng)中的余壓10-20m泄為0后，再進(jìn)行二次加壓。而管網(wǎng)疊壓供水方式可充分利用市政管網(wǎng)余壓疊加進(jìn)行供水。如果按平均利用10m的市政供水管網(wǎng)水壓計算，每1×104m3/d供水規(guī)模，一年可節(jié)約用電1.0×105KW·h；若最不利點所需壓力為50m，較常規(guī)供水方式的二次增壓模式節(jié)能效果為20%。由此可見，合理的給水系統(tǒng)設(shè)計，直接降低建筑內(nèi)部能耗。

（二）生活熱水系統(tǒng)設(shè)計。設(shè)計理念是充分利用可再生能源，降低人類對石化能源的消耗，加強(qiáng)余熱的回收和利用，采用太陽能熱水供應(yīng)系統(tǒng)。太陽能熱水系統(tǒng)原理主要是通過太陽能集熱器將太陽能轉(zhuǎn)化成熱能作為生活熱水系統(tǒng)的熱水源，通過自動控制和輔助熱源獲得滿足使用要求的生活熱水。根據(jù)熱水量大小，太陽能熱水供應(yīng)系統(tǒng)有集中式和分散式。集中式太陽能熱水供應(yīng)系統(tǒng)在我國已有不少成功案例，分散式太陽能熱水供應(yīng)系統(tǒng)在我國已經(jīng)普及。通常情況下，夏熱冬冷地區(qū)太陽能提供的熱量可以滿足40%左右的全年熱水用水要求，太陽能作為建筑物內(nèi)部生活熱水供應(yīng)系統(tǒng)熱源，低碳環(huán)保。

（三）用水計量方面，水表的選擇不可忽視，合理設(shè)置和使用水表是建筑節(jié)水的重要硬件設(shè)施之一。以住宅建筑為例，適合住宅建筑的常用水表宜為旋翼式水表，其水表公稱直徑宜為20mm或25mm，以滿足入戶管設(shè)計流量、水表水頭損失和水表計量精確度等要求。對公共建筑，為了方便日常維護(hù)和管理，可以通過增加設(shè)置高精度遠(yuǎn)傳智能化水表實時檢查管道各段的水量，及時找出滲漏點并予以修復(fù)，或及時發(fā)現(xiàn)不合理用水造成水量浪費的原因；還可以采用限量水表實現(xiàn)節(jié)水。

對生活給水管材優(yōu)選市場推薦的PP-R等塑料管材，同時注意使用條件；水龍頭選擇帶陶瓷閥芯的節(jié)水龍頭，與普通水龍頭相比節(jié)水20-30%，公共場所采用感應(yīng)式水龍頭，衛(wèi)生方便。

（四）建筑內(nèi)部排水系統(tǒng)設(shè)計。為了滿足建筑排水系統(tǒng)的功能要求，即將人們?nèi)粘Ｉ詈凸I(yè)生產(chǎn)過程中受到污染的水和降落在屋面的雨水和雪水收集并及時排放，排水宜盡量采用重力流排水方式。優(yōu)先采用室外雨、污水分流系統(tǒng)，室內(nèi)污、廢水分流系統(tǒng)，污廢水管道的敷設(shè)應(yīng)就近排放，避免壓力提升；室外屋面雨水加以控制并綜合利用。例如上海世博會場館“滬上·生態(tài)家”回收屋面雨水，直接作為地下室水景補(bǔ)水，降低水景對市政自來水的消耗，達(dá)到生態(tài)節(jié)水目的，該建筑物非傳統(tǒng)水源利用率20%，可再生能源利用率50%，建筑綜合節(jié)能60%，是綠色建筑給水排水系統(tǒng)設(shè)計典范。

（五）提倡建筑中水回用系統(tǒng)。采用中水系統(tǒng)直接提高水的利用效率，預(yù)計居住區(qū)用水量可節(jié)省30-40%，排水量可減少35-50%，減輕城市排水系統(tǒng)負(fù)荷，有效利用和節(jié)約淡水資源，減少了對水環(huán)境的污染，具有明顯的社會效益、環(huán)境效益和經(jīng)濟(jì)效益。中水系統(tǒng)設(shè)計關(guān)鍵是水量平衡，建筑中水處理工藝和設(shè)施仍然在不斷的完善和開發(fā)之中。

因此，在教學(xué)內(nèi)容安排上，體現(xiàn)建筑節(jié)能、節(jié)水、節(jié)材要點，教師不僅要熟悉課程體系，而且要根據(jù)教學(xué)特色，構(gòu)建低碳技術(shù)教學(xué)內(nèi)容，剖析典型低碳節(jié)能系統(tǒng)，積極引導(dǎo)學(xué)生探索新技術(shù)。

二、更新教學(xué)觀念，改進(jìn)教學(xué)方法，采用多種教學(xué)方式，強(qiáng)化學(xué)生低碳意識

低碳教育滲透到專業(yè)課程教學(xué)之中，一方面是教學(xué)理念和教學(xué)內(nèi)容的更新，另一方面是教學(xué)手段和方法的運用。為在建筑給水排水工程教學(xué)中強(qiáng)化學(xué)生低碳意識，突出專業(yè)技能的學(xué)習(xí)，教學(xué)方式主要采用以下兩種模式。

（一）多媒體教學(xué)

我校已經(jīng)全面實施多媒體教學(xué)。課堂采用多媒體教學(xué)，簡潔、直觀，信息量大，效果良好。教師制作的多媒體課件可將管線布置原則、系統(tǒng)設(shè)計原理、計算方法、計算步驟，調(diào)理清楚的呈現(xiàn)出來；不同管材、用水設(shè)備通過大量圖片展示；復(fù)雜設(shè)備如氣壓給水設(shè)備等通過動畫演示工作過程，將復(fù)雜問題簡單化，內(nèi)容通俗易懂，達(dá)到事半功倍的效果。

案例教學(xué)采用多媒體，使學(xué)習(xí)總是與生動的“情景”聯(lián)系在一起。比如，室內(nèi)消火栓布置一般要綜合考慮滅火安全、經(jīng)濟(jì)、美觀、施工方便等原則，如果在講授完原則后給出一個建筑平面圖案例，要求學(xué)生據(jù)此原則進(jìn)行消火栓布置。課堂上采用互動方式，讓學(xué)生自覺分組討論，由他們自發(fā)產(chǎn)生的代表提出各自不同的設(shè)計方案。通過比較系統(tǒng)優(yōu)缺點，確定出合理方案，并對學(xué)生的典型布置方案進(jìn)行適當(dāng)評述。這種互動式教學(xué)，基于學(xué)生的思考過程和結(jié)果，針對性強(qiáng)，則不但能對看似空洞的原則加深理解，更可以在此過程中培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新思維的能力。

教學(xué)過程中，學(xué)生為主，教師為輔。教師鼓勵學(xué)生通過瀏覽專業(yè)網(wǎng)站，獲取產(chǎn)品樣本，了解不同廠家產(chǎn)品和設(shè)備性能。通過查閱資料，補(bǔ)充和完善課內(nèi)知識，拓展學(xué)生專業(yè)知識面，有利于發(fā)揮學(xué)生主觀能動性，提高學(xué)生自主學(xué)習(xí)能力。

（二）現(xiàn)場教學(xué)

建筑給水排水工程本身就是一門應(yīng)用學(xué)科，具有很強(qiáng)的實踐性，應(yīng)當(dāng)加強(qiáng)實踐教學(xué)。完成建筑內(nèi)部給水排水、建筑消防系統(tǒng)理論學(xué)習(xí)后，組織學(xué)生參觀學(xué)校標(biāo)志性建筑物給排水設(shè)計，具體分析系統(tǒng)的優(yōu)缺點，進(jìn)行一次現(xiàn)場教學(xué)。學(xué)生通過實際觀察，建立直觀的感性認(rèn)識，加深對理論的理解。

三、提升課程設(shè)計質(zhì)量，培養(yǎng)學(xué)生低碳理念

課程設(shè)計是對建筑給水排水教學(xué)內(nèi)容的鞏固和提高，在整個教學(xué)過程中教師起組織者、指導(dǎo)者、幫助者和促進(jìn)者的作用，學(xué)生是主體，充分發(fā)揮學(xué)生的主動性、積極性和首創(chuàng)精神，最終達(dá)到使學(xué)生有效地利用低碳技術(shù)解決實際問題。我校給水排水專業(yè)該門課程設(shè)計的內(nèi)容是：在兩周內(nèi)完成一幢多層建筑如公寓樓的給水、排水、消防（熱水）系統(tǒng)設(shè)計，原始資料和設(shè)計要求任務(wù)書有詳細(xì)要求。學(xué)生可先根據(jù)給出的題目觀察日常生活中公寓樓的設(shè)計情況，結(jié)合課堂教學(xué)過程中所學(xué)的專業(yè)知識，秉承低碳設(shè)計理念，查看相關(guān)建筑給水排水節(jié)能依據(jù)，了解法規(guī)、規(guī)范、標(biāo)準(zhǔn)等，主要資料有：《中華人民共和國節(jié)約能源法》、《民用建筑節(jié)能設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)》（JGJ26-95）、《住宅建筑規(guī)范》（GB50368-2005）、《建筑給水排水設(shè)計規(guī)范》（GB50015-2003）、《建筑給水排水與采暖工程施工質(zhì)量驗收規(guī)程》（GB50242-2002）、《民用建筑太陽能熱水系統(tǒng)應(yīng)用技術(shù)規(guī)范》（GB50364-2005）、《建筑中水設(shè)計規(guī)范》（GB50336-2002）、《城市污水回用設(shè)計規(guī)范》（CECS61-1994）、《建筑與小區(qū)雨水利用工程技術(shù)規(guī)范》（GB50400-2006）、《節(jié)水型生活用水器具》（CJ164-2002）等。

當(dāng)然這些規(guī)范或標(biāo)準(zhǔn)在課程設(shè)計中，可能只有部分需要學(xué)生查閱，提倡學(xué)生結(jié)合課程設(shè)計成果要求進(jìn)行全面了解。鼓勵學(xué)生開動腦筋，開拓思路，提出多種方案，經(jīng)過技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較，選擇恰當(dāng)?shù)吞技夹g(shù)方案設(shè)計。培養(yǎng)學(xué)生正確使用規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)圖集，系統(tǒng)設(shè)計計算有理有據(jù)，清楚表達(dá)筑給水排水系統(tǒng)設(shè)計能力，為應(yīng)用型創(chuàng)新人才的培養(yǎng)奠定基礎(chǔ)。

四、結(jié)束語

結(jié)合建筑給水排水教學(xué)內(nèi)容，將低碳技術(shù)滲透到具體的建筑給水排水系統(tǒng)，并采取多種教學(xué)方式，開拓學(xué)生視野；重視課程設(shè)計成果，全面調(diào)動學(xué)生積極性，提高了教學(xué)質(zhì)量，為社會培養(yǎng)具有低碳理念工程應(yīng)用型人才奠定良好基礎(chǔ)。

參考文獻(xiàn)：

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注：

本文系武漢紡織大學(xué)教學(xué)研究基金資助項目（2010010）研究成果