綠色建筑給排水技術(shù)應(yīng)用分析

徐躍林

摘 要：綠色建筑給排水系統(tǒng)的設(shè)計(jì)重點(diǎn)是突出節(jié)能性和節(jié)水性，其中節(jié)能設(shè)計(jì)重點(diǎn)是合理控制供水壓力、合理劃分高層建筑供水分段、充分利用市政給水的余壓以及避免排水系統(tǒng)堵塞疏通。綠色建筑節(jié)水設(shè)計(jì)的重點(diǎn)是避免超壓出流、雨水回收利用、避免無效冷水排放等。針對(duì)建筑節(jié)能、節(jié)水的不利因素制定出針對(duì)性技術(shù)措施，為綠色建筑給排水系統(tǒng)的節(jié)能、節(jié)水設(shè)計(jì)提供了有效的借鑒。

關(guān)鍵詞：綠色建筑；給排水技術(shù)；應(yīng)用

1 前言

綠色建筑的設(shè)計(jì)理念早已深入人心，節(jié)水和節(jié)能設(shè)計(jì)是綠色建筑理念的重要組成部分。給排水系統(tǒng)是建筑物節(jié)水設(shè)計(jì)的核心內(nèi)容，同時(shí)由于給排水系統(tǒng)使用了水泵等裝置，也會(huì)產(chǎn)生一定的能耗，因而也成為建筑節(jié)能設(shè)計(jì)的重點(diǎn)。針對(duì)建筑物給排水系統(tǒng)開展節(jié)能、節(jié)水設(shè)計(jì)是實(shí)施綠色建筑設(shè)計(jì)理念的重要途徑。

2綠色建筑給排水節(jié)能設(shè)計(jì)

2.1建筑物給排水系統(tǒng)能耗分析

從建筑物給水系統(tǒng)的形式來看，主要分為市政直接供水和建筑物二次加壓供水兩種。市政供水的壓力通常維持在0.15Mpa到0.35Mpa之間，以0.35Mpa為準(zhǔn)，這樣的供水壓力只能滿足1～6層的供水需求，6層以上的建筑物需采用二次加壓的方式供水，其能耗主要來自加壓用的水泵。建筑物排水主要依靠設(shè)置在內(nèi)外墻體雨污水管道，以重力為動(dòng)力，促使雨水或者污水自動(dòng)下排。造成給排水系統(tǒng)能耗過高的主要原因?yàn)橐韵聨c(diǎn)：

（1）給水系統(tǒng)壓力過大

給水系統(tǒng)的供水壓力以滿足最不利出水點(diǎn)的供水壓力為設(shè)計(jì)的重點(diǎn)，只要最不利點(diǎn)達(dá)到設(shè)計(jì)壓力，其他用水點(diǎn)的壓力都可滿足要求。而壓力以水泵的功率為保障，過大的工作壓力雖然可更好地適應(yīng)供水壓力需求，但同時(shí)也造成了一定程度的浪費(fèi)。通常這種現(xiàn)象更多見于高層建筑的分區(qū)供水，如果分區(qū)設(shè)計(jì)不合理，如層數(shù)過多，為了滿足分區(qū)內(nèi)最上層用戶的需求，往往要提高水泵的功率，進(jìn)而造成中低層用戶的供水壓力過大，浪費(fèi)了能源[1]。

（2）加壓設(shè)備能耗過高，未能充分利用市政供水的余壓

建筑物二次供水加壓使用的水泵可分為定頻和變頻兩種，而變頻技術(shù)的應(yīng)用可有效降低水泵的能耗，其原理是通過變頻器的控制調(diào)節(jié)設(shè)備電壓，當(dāng)用水負(fù)荷較低時(shí)可采用低壓運(yùn)行，進(jìn)而降低能耗。因此，如果未采用節(jié)能的變頻水泵，其能耗水平會(huì)相對(duì)更高。另外，建筑物二次供水系統(tǒng)中如果采用了儲(chǔ)水箱，那么等同于將市政供水先泄壓，然后再加壓供水，因而浪費(fèi)了一定的市政供水余壓，這樣會(huì)也會(huì)造成能量損失。

（3）排水管道不合理，易堵塞

理論上講排水系統(tǒng)主要依靠重力作用引導(dǎo)雨水和污水下排，因而不會(huì)造成額外的能耗（因建筑結(jié)構(gòu)限制而必須采用水泵排水的情況除外），但如果管道設(shè)計(jì)不合理導(dǎo)致其后續(xù)使用過程中經(jīng)常性的堵塞，尤其是污水管，疏通這些管道時(shí)會(huì)造成額外的能耗[2]。

2.2基于綠色建筑理念的給排水節(jié)能措施

針對(duì)以上所分析的可造成給排水系統(tǒng)能耗過高的因素，設(shè)計(jì)單位需采取與之相應(yīng)的技術(shù)對(duì)策，形成符合綠色節(jié)能要求的建筑給排水系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案，應(yīng)對(duì)措施如下：

2.2.1合理設(shè)計(jì)高層建筑的供水分區(qū)

在設(shè)計(jì)高層建筑供水分區(qū)時(shí)既要考慮到最不利點(diǎn)的供水壓力需求，同時(shí)也要考慮到靠近供水動(dòng)力層的有利點(diǎn)的供水壓力。通常高層建筑分為高、中、低三個(gè)供水分區(qū)，低區(qū)直接采用市政供水，中高區(qū)為加壓泵供水。合理設(shè)計(jì)分區(qū)的優(yōu)勢(shì)在于控制靠近加壓泵的樓層壓力，避免其供水壓力過大、浪費(fèi)能源。

2.2.2采用無負(fù)壓供水系統(tǒng)，充分利用市政水余壓

由于傳統(tǒng)的二次供水系統(tǒng)中先將市政水存儲(chǔ)在地下室的水箱中，市政供水原本具有一定的壓力和動(dòng)能，輸入水箱是能量卸去，然后再利用水泵加壓。無負(fù)壓供水是當(dāng)前節(jié)能效果非常出色的一種供水方式，其原理是設(shè)備直接將帶有余壓和動(dòng)能的市政水增加至更高的壓力，從而為高層建筑供水。相比于傳統(tǒng)供水方式，其優(yōu)點(diǎn)在于市政水原本的功能被直接利用，無負(fù)壓供水可根據(jù)市政水余壓動(dòng)態(tài)化地設(shè)定水泵機(jī)組的加壓需求，形成一種按需升壓的工作模式。這種系統(tǒng)中使用了較多的電力電子設(shè)備，常見的如真空抑制器、穩(wěn)流補(bǔ)償器、預(yù)壓自平衡器等，可對(duì)水壓形成精確的檢測和調(diào)控，進(jìn)而按照壓力缺口動(dòng)態(tài)化的調(diào)節(jié)變頻調(diào)速水泵的工作頻率，實(shí)現(xiàn)節(jié)能控制[3]。

2.2.3排水系統(tǒng)采用合理的管材和管徑設(shè)計(jì)方案，避免管道堵塞

排水管道堵塞返水的情況雖然發(fā)生概率不高，但每次出現(xiàn)這種情況都會(huì)對(duì)建筑用戶造成很大的麻煩，疏通管道時(shí)會(huì)耗費(fèi)能源，有些甚至需開挖地基。造成這一現(xiàn)象的原因包括兩種，其一是使用不規(guī)范，將廁紙等易堵塞的物質(zhì)投入馬桶；其二是管道本身設(shè)計(jì)不合理。在設(shè)計(jì)排水管線時(shí)應(yīng)采用當(dāng)前使用廣泛的PVC、PE等材料，并且管徑設(shè)計(jì)要合理，避免堵塞。

3綠色建筑給排水節(jié)水設(shè)計(jì)

3.1建筑物給排水系統(tǒng)水資源浪費(fèi)原因分析

節(jié)水設(shè)計(jì)是綠色建筑理念的重要組成部分，在開展綠色建筑節(jié)水設(shè)計(jì)之前需掌握造成建筑給排水系統(tǒng)水資源浪費(fèi)的具體原因，主要影響因素如下：

3.1.1超壓出流

因壓力控制不當(dāng)而導(dǎo)致用水終端出水速度過快，主要原因是供水壓力過大。超壓出流不僅僅會(huì)造成水資源的嚴(yán)重浪費(fèi)，同時(shí)也造成了不必要的能源消耗。超壓出流的現(xiàn)象通常出現(xiàn)在采用分區(qū)、分層供水的建筑物內(nèi)，以高層建筑分區(qū)供水為例，在同一供水段，最上層是最不利點(diǎn)，位置越是靠下，水壓越是充足。因此，超壓出流經(jīng)常出現(xiàn)在靠近功能供水方向的一端，設(shè)計(jì)者為了保證最不利點(diǎn)的供水壓力，提高了水泵的功率，由此便引發(fā)了有利供水點(diǎn)壓力過大的問題。

3.1.2清洗水箱浪費(fèi)水資源

高層建筑二次加壓供水中經(jīng)常采用水箱存儲(chǔ)市政水，然后以加壓泵將水資源供給到中高層用戶，水箱在長期使用之后會(huì)滋生出藍(lán)藻以及微生物，水質(zhì)也因此惡化。因此，為了保證供水質(zhì)量，需定期對(duì)水箱進(jìn)行清洗、清潔，受到污染的水體也不能再用于自來水供應(yīng)，而是要改為灌溉、道路清洗之用，有些甚至直接將廢水排放進(jìn)市政污水管道中，嚴(yán)重降低了水資源的利用效率。

3.1.3熱水供應(yīng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)不合理導(dǎo)致無效冷水排放

現(xiàn)代建筑物室內(nèi)熱水供應(yīng)經(jīng)常采用燃?xì)鉄崴?，這種設(shè)備可保證全屋多點(diǎn)供應(yīng)熱水，為了使用過程的便捷性，通常將其設(shè)置在燃?xì)夤艿栏浇缱≌ㄖ膹N房部位。但管路中通常會(huì)存在一部分冷水，將其徹底排放之后才能出熱水，由此也會(huì)造成水資源的嚴(yán)重浪費(fèi)[4]。

3.1.4不能回收利用雨水

建筑物節(jié)水設(shè)計(jì)一方面是節(jié)約市政供水，另一方面則是加強(qiáng)對(duì)雨水的收集和利用。但要實(shí)現(xiàn)這一目的，在建筑設(shè)計(jì)階段就要考慮到雨水回收利用的問題，設(shè)計(jì)和建造配套的雨水收集設(shè)施，但有些建筑物出于成本因素，并未設(shè)計(jì)此類裝置，造成雨水資源流入室外環(huán)境，未能被建筑物直接利用。

3.2建筑物給排水系統(tǒng)節(jié)水設(shè)計(jì)要點(diǎn)

針對(duì)以上造成水資源浪費(fèi)的原因，在建筑給排水系統(tǒng)的設(shè)計(jì)中，需采用多元化、多層次的節(jié)水設(shè)計(jì)方案。

3.2.1合理分區(qū)配合減壓裝置預(yù)防超壓出流的問題

解決超壓供水問題的措施分為兩個(gè)部分，其一是根據(jù)建筑物高度合理設(shè)置二次加壓供水的分區(qū)，控制每一個(gè)分段的層高，既要注意最不利點(diǎn)的供水壓力，也要關(guān)注有利點(diǎn)的供水壓力。與此同時(shí)，在這一基礎(chǔ)之上還要為供水系統(tǒng)設(shè)計(jì)減壓閥或者減壓孔板等裝置，這些壓力控制設(shè)施以主動(dòng)或者被動(dòng)的方式限制出水點(diǎn)的供水壓力，防止其出現(xiàn)超壓出流的問題[5]。

3.2.2利用無負(fù)壓供水技術(shù)替代水箱供水

傳統(tǒng)水箱+加壓泵的二次供水方式會(huì)存在水箱污染水體的現(xiàn)象，定期清潔水箱的過程中造成了顯著的水資源浪費(fèi)。而無負(fù)壓供水技術(shù)不僅僅具備良好的節(jié)能效果，同時(shí)還能有效避免污染水體的現(xiàn)象。因?yàn)闊o負(fù)壓供水技術(shù)采用全密封供水設(shè)備，在正常情況下此類設(shè)備可直接在市政用水的基礎(chǔ)上進(jìn)行加壓，無需事前存儲(chǔ)水資源，因而也就不會(huì)存在污染問題，避免了傳統(tǒng)方式下浪費(fèi)水資源的現(xiàn)象。有些無負(fù)壓供水設(shè)備也配置了水箱，但僅僅是在市政供水故障的情況下做應(yīng)急之用。

3.2.3采用優(yōu)質(zhì)管材代替鑄鐵管材

早期建筑物主要使用鑄鐵管材作為給排水管道，這種管材在使用過程中容易出現(xiàn)銹蝕、積垢等現(xiàn)象，經(jīng)常在自來水中出現(xiàn)鐵銹之類的雜質(zhì)，并且其耐久性也較低。目前新建設(shè)的建筑物基本都是采用新型的PVC管材或者PE管材，這些材料不存在銹蝕的問題，并且使用年限非常久。老舊建筑物改造過程中應(yīng)該將既有的鑄鐵給排水管道全部更換為新型的給排水管材。

3.2.4設(shè)計(jì)建筑雨水收集設(shè)施

建筑物的雨水收集系統(tǒng)在設(shè)計(jì)和建造上都受到其結(jié)構(gòu)的影響，高層建筑物主要利用屋面雨水管道收集雨水資源，還可在建筑物基礎(chǔ)部位設(shè)置專門的雨水收集池。在建筑物外圍的道路上可使用透水鋪裝材料，如透水混凝土、透水地磚等[6]。圖1展示了底層建筑的雨水直接利用系統(tǒng)，屋頂部分設(shè)計(jì)雨水總匯管，然后利用地面上的雨水截污掛籃、氣流過濾裝置等實(shí)現(xiàn)雨水凈化，最后再利用提升泵將凈化后的雨水用作綠化灌溉、衛(wèi)生間沖水等。這種設(shè)計(jì)方案實(shí)現(xiàn)了有效的雨水回收，減輕了市政用水的壓力，間接地實(shí)現(xiàn)了節(jié)約用水的目的。

4結(jié)論

綠色建筑理念在建筑給排水系統(tǒng)的設(shè)計(jì)中主要體現(xiàn)為節(jié)水和節(jié)能，其中節(jié)水設(shè)計(jì)的關(guān)鍵是合理控制用水點(diǎn)的出水壓力，一方面合理設(shè)計(jì)分段供水，另一方面要采用壓力控制裝置，如減壓閥。高層供水利用無負(fù)壓供水技術(shù)代替?zhèn)鹘y(tǒng)的水箱+水泵供水方式，節(jié)能設(shè)計(jì)中充分利用市政供水的余壓，采用變頻調(diào)速水泵，合理設(shè)計(jì)排水管道，避免堵塞。

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